Feingießen
Feingießen ist ein Verfahren zur Herstellung von Gussteilen (Formguss) mittels dessen auch kleine und kleinste Teile formgetreu und bei minimierter Nachbearbeitung hergestellt werden können.
Verfahren
Unter Feinguss versteht man die Herstellung von kleinen bis kleinsten Gussteilen, nach dem Wachsausschmelzverfahren. Die Gussstücke zeichnen sich durch Detailstärke, Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität aus. Oftmals kann eine spanende Bearbeitung eingespart werden.
Das Modell wird dabei aus speziell geeigneten Wachsen oder ähnlichen Thermoplasten oder deren Gemischen zum Beispiel im Spritzgussverfahren hergestellt. Die Modelle werden zunächst in Einfach- oder Mehrfachwerkzeugen gespritzt. Diese Werkzeuge bestehen in der Regel aus Aluminium oder Stahl. Je nach Gesamtstückzahl, Gestalt des Gussstückes und Art des Modellwerkstoffes wird das entsprechende Spritzwerkzeug gebaut. Um Hinterschneidungen in der Kontur mit einzubringen, können vorgeformte wasserlösliche oder keramische Kerne erforderlich sein, für welche dann ein Zusatzwerkzeug benötigt wird. Deswegen lohnt sich Feingießen nur bei größeren Stückzahl ab etwa 4000 Stück.
Eine andere Möglichkeit zur Herstellung der physischen Vorlagen bildet der Einsatz von Technologien des Rapid Prototypings. Es handelt sich jeweils um verlorene Modelle aus einem schmelzfähigen, vergasbaren oder in einer Flüssigkeit lösbaren Modellwerkstoff.
Im nächsten Schritt werden die Modelle mit dem Gießsystem zu sogenannten Modelltrauben zusammengefügt. Diese Modelltraube wird dann in einen sogenannten Schlicker getaucht. Der Schlicker ist eine keramische Masse zur Herstellung einer Formschale aus feinem feuerfesten Mehl als Formgrundstoff und zum Beispiel Ethylsilikat als Bindemittel. Die mit Schlicker benetzte Traube wird anschließend mit Sand berieselt oder die Traube wird in ein durch Druckluft fluidisiertes Sandbett getaucht. Das Tauchen und Besanden wird so oft wiederholt, bis die Formschale die notwendige Stabilität zum Abguss erreicht hat. Zum Ausschmelzen der Wachsmodelle bei etwa 150 °C dienen spezielle Ausschmelzöfen (in der Regel sind dies Autoklaven), während das Brennen der Formen bei etwa 750 bis 1200 °C vorgenommen wird. Die gebrannten Formen können nun direkt abgegossen werden. Ist der metallostatische Druck und die Gießtemperatur der Schmelze hoch, können die Formen auch in einen Kasten gegeben, und mit trockenem Sand als Füllstoff hinterfüllt werden. Das Gießen geschieht meistens in heiße Formen, damit auch enge Querschnitte und feine Konturen sauber „auslaufen“, wie es der Gießer bezeichnet. Nach dem Abguss und der vollständigen Erstarrung der Schmelze wird das Gussstück entformt, und die Gussteile werden mittels Trennscheibe, Säge oder Vibration vom Gießsystem getrennt. Anschließend erfolgt die notwendige Nacharbeit durch Putzen, Schleifen, Strahlen sowie die Wärmebehandlung und Richten wie auch die erforderlichen Prüfungen der Gussteile.
Mit diesem Verfahren können Gussstücke mit einer Masse von 0,001 bis zu mehreren hundert Kilogramm vergossen werden. Die linearen Toleranzen liegen bei etwa ± 0,4 bis ± 0,7 % vom Nennmaß. Es können Stähle und Legierungen auf Eisen-, Aluminium-, Nickel-, Kobalt-, Titan-, Kupfer-, Magnesium- oder Zirkoniumbasis vergossen werden.
Der Vorteil des Verfahren besteht darin, dass die gegossenen Teile in der Regel einbaufertig sind oder nur sehr wenig Bearbeitung erfordern. Als Faustregel für die Wirtschaftlichkeit gilt, dass das Feingießen besonders günstig ist, wenn das Bauteil komplex gestaltet ist und/oder je schwieriger es bearbeitet werden kann. Darüber hinaus ist das Verfahren besonders dann vorteilhaft, wenn weitere, in anderen Verfahren erforderliche Anbauteile in das Feingussteil integriert werden können.