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Die Geschichte des klassischen Metallgusses reicht bis ins Mittelalter zurück. Das Verfahren umfasst mehrere Schritte. Zunächst muss ein Abbild des Endprodukts hergestellt werden. Für die Herstellung von Repliken können Sie verschiedene Materialien verwenden, darunter auch Holz, wie im Beispielvideo gezeigt. Das Design der Nachbildung muss auch ein Füllsystem und eine zusätzliche Stütze enthalten. Anschließend müssen Sie eine Form auf der Grundlage dieser Nachbildung erstellen. Es gibt verschiedene Techniken für die Arbeit mit Formmaterialien, die beliebteste ist Sand.
Der erste Schritt ist die Vorbereitung des Abdrucks, wobei dieser Prozess für verschiedene Materialien unterschiedlich ist. Sobald Sie die Kopie Ihres Endprodukts haben, muss das Füllsystem entworfen werden. Es ist wichtig, daran zu denken, dass die Replik aus der Sandform kommen muss, also darf sie unten nicht breiter sein als oben. Dies wird als Hinterschnitt bezeichnet und bedeutet, dass die Kopie nicht herausnehmbar ist.
Bei der Gestaltung Ihrer Teile und des Füllsystems müssen Sie auch bedenken, dass flüssiges Metall schnell aushärtet und es möglicherweise nicht bis zu einer höheren Ebene Ihres Entwurfs reicht, bevor es betoniert. Um dies zu vermeiden, müssen Sie einen Zuführkopf konstruieren. Dieser wird später aus deinem Teil entfernt.
Dann muss das Ganze in eine Form kopiert werden. Es ist notwendig, zwei Sandformen vorzubereiten. Der nächste Schritt besteht darin, das Objekt in einem speziellen Sand zu spiegeln, um eine Form herzustellen. Die zweite Form wird für das Füllsystem verwendet, in welches das Metall gegossen wird und kann bei Bedarf auch für den zweiten Teil Ihres Objekts verwendet werden. Die Formen werden dann übereinander geklebt, so dass das Füllsystem der Form Ihres Objekts entspricht.
Sobald die beiden Formen miteinander verbunden sind, damit das Metall nicht zwischen den beiden Sandschichten ausläuft, wird das Metall erhitzt und verflüssigt. Beim Gießen wird das Metall durch ein Feilsystem sehr schnell in die Form gegossen, da es schnell aushärtet.
Der letzte Schritt besteht darin, das Objekt vom Sand zu reinigen und das Füllsystem zu entfernen. Jetzt ist das Objekt bereit für zusätzliches Polieren und Entfernen von zusätzlichem Material, falls erforderlich.
Selektives Laserschmelzen (SLS) ist eine Technologie der additiven Fertigung, bei der Metallpulver für die Herstellung Ihrer Teile verwendet wird. Der Metall-3D-Drucker streut eine dünne Schicht des Metallpulvers auf das Druckbett, dann schmilzt ein Laser das Metall und erzeugt die Form Ihres 3D-Modells. Die nächste Pulverschicht wird aufgetragen und der Prozess wiederholt sich. Das Metall wird bei einer hohen Temperatur geschmolzen und die gedruckten 3D-Teile benötigen eine Abkühlzeit.
Mit der SLS-Technologie können Sie mehrere Komponenten in ein einziges Objekt integrieren, was die Kosten senkt und Zeit beim Zusammenbau Ihrer Teile spart. Wenn Sie sich für SLS entscheiden, erhalten Sie außerdem sehr stabile Teile, die gleichzeitig dünne Wände haben können, was das Gewicht Ihrer Teile verringert. Außerdem sind sie hochtemperaturbeständig.
Für das SLS bieten wir Aluminium AISi10Mg0,6 an, das hauptsächlich aus Aluminium (90%), Silizium (7%) und Magnesium (0,6%) besteht. Dieses Material hat gute mechanische Eigenschaften und kann für Teile verwendet werden, die hohen Spannungen ausgesetzt sind.
Die Technologie des Direkten Metall-Laser-Sinterns (DMLS) verwendet ebenfalls Metallpulver für den 3D-Druck Ihrer Funktionsteile. Der Prozess ist derselbe wie beim SLS: Der Metall-3D-Drucker trägt eine Schicht Metallpulver auf und ein Laserstrahl sintert das Pulver in die Form Ihres 3D-Modells. Das DMLS-Verfahren ist sehr vorteilhaft für diejenigen, die ihre Metallteile für das Prototyping oder die Kleinserienproduktion herstellen müssen, da die zeitaufwändige Werkzeugherstellung entfällt. Es ermöglicht auch die Erstellung komplizierter und hochdetaillierter Designs, die mit anderen Technologien aufgrund der Beschränkungen herkömmlicher Fertigungsverfahren nicht möglich wären.
Die Eigenschaften Ihrer mit SLS und DSML gedruckten Metallteile werden ähnlich sein. Sie weisen gute mechanische Eigenschaften auf, Ihre Modelle können sehr detailliert und auch voll funktionsfähig sein, um verwendet oder in ein größeres Objekt integriert zu werden.
Der Unterschied zwischen SLS und DMLS liegt in der Temperatur, bei der das Metallpulver geschmolzen wird und in den Materialien, die Sie verwenden können. Bei DMLS bieten wir Edelstahl 316L und Titan 6AI-4V an.
Wie die oben genannten Technologien ist auch das Binder Jetting ein pulverbasiertes 3D-Druckverfahren. Bei dieser Methode der additiven Fertigung ist jedoch kein Laser beteiligt. Das Metallpulver wird mit einem flüssigen Bindemittel verschmolzen und zwischen den einzelnen Schichten leicht ausgehärtet. Binder Jetting ist das schnellste und kostengünstigste 3D-Druckverfahren für Metall. Der Hauptvorteil von Binder Jetting ist die hohe Anpassungsfähigkeit und die schnelle Produktionszeit. Diese Technologie eignet sich jedoch eher für den Bedarf an Prototypen, Zier- und Dekorationsteilen oder Schmuck.
Bei Sculpteo bieten wir zwei Metallpulver für den 3D-Druck mit Binder Jetting an: Stahl/Bronze 420SS/BR und Edelstahl 316.
Das Wachsausschmelzverfahren ist das einzige 3D-Druckverfahren, das ohne Metallpulver auskommt. Die Technologie basiert auf dem Einspritzen von Metall in eine Form. Das Urmodell, das in der Regel aus Wachs besteht, ist dank des 3D-Drucks die perfekte Nachbildung des fertigen Produkts. Sobald das Urmodell in 3D gedruckt ist, wird eine Gipsform darüber gegossen. Wenn die Gipsform fertig ist, wird flüssiges Metall in die Form gespritzt, um das Wachsmodell zu ersetzen, das dann durch eine baumartige Struktur abfließt, um das Objekt zu erstellen.
Um Ihren Produktionsanforderungen gerecht zu werden, bieten wir Ihnen eine Auswahl von 3 Metallen für den Guss an: Silber, Messing und Bronze.
Additive Fertigung muss nicht unbedingt ein Konkurrent des traditionellen Metallgusses sein. Sie kann die klassischen Produktionsmethoden sehr wohl ergänzen und verbessern. Das beste Beispiel für die Kombination von Additiver Fertigung und klassischer Gießerei ist der 3D-Druck von Replikaten der Originalobjekte. Der 3D-Druck ermöglicht eine hohe Detailgenauigkeit, die vor dem Einsatz der additiven Fertigungsverfahren nicht erreicht werden konnte. Außerdem beschleunigt er den Vorproduktionsprozess des traditionellen Metallgusses.
Ein gutes Beispiel für das Zusammenspiel der beiden Technologien ist das Wachsausschmelzverfahren (Lost-Wax Metal Casting). Dank der additiven Fertigung lässt sich die 3D-gedruckte Wachskopie des Originaldesigns in hohem Maße individuell gestalten. Der Prozess ist dank des 3D-Drucks schneller und die Wachskopie lässt sich leicht entfernen.
Eine weitere Möglichkeit, Additive Manufacturing und klassischen Metallguss zu kombinieren, ist der 3D-Druck von Kunststoffkopien des Endprodukts. Wie beim Wachsausschmelzverfahren schmelzen die 3D-gedruckten Repliken aus und bilden die perfekte, maßgeschneiderte Form, die für traditionelle Gießverfahren verwendet werden kann. Das Verfahren wird in dem untenstehenden Video sehr gut erklärt.
Darüber hinaus eignen sich 3D-gedruckte Modelle auch hervorragend für die am häufigsten verwendeten Metallgussformen, die mit Sand hergestellt werden. Dank der additiven Fertigung wird das Modell detailliert und hinterlässt die genaue Form Ihres Entwurfs im Sand, um präzise Metallprodukte herzustellen. Ein großartiges Beispiel für die Kombination beider Technologien ist im Video eines 3D-gedruckten Metallhammers zu sehen:
Wenn Sie planen, große mechanische Teile herzustellen, wie z. B. Motorkomponenten oder große Zahnräder für Maschinen, ist die klassische Gießerei für diesen Zweck hervorragend geeignet. Additive Fertigung ist bei großen Teilen nicht so effektiv, da der 3D-Drucker nur begrenzte Abmessungen erreichen kann. Das Hauptziel bei der Herstellung mechanischer Teile ist, dass sie funktional sind. Das Aussehen ist nicht so wichtig, sie müssen gute mechanische Eigenschaften haben und wenn große Abmessungen für Ihre Produktion wichtig sind, können Sie mit dem traditionellen Metallguss großartige Teile herstellen.
Die klassische Gießerei ist auch dann von Vorteil, wenn Sie mehrere Exemplare Ihrer Teile benötigen. Die Produktionskosten sinken mit der Anzahl der Teile, während die Kosten bei der additiven Fertigung gleichbleiben.
Da der Prozess des Metall-3D-Drucks mit der Lost-Wax-Metal-Casting-Technologie dem traditionellen Metallguss recht ähnlich ist, werden wir in diesem Kapitel mehr über die Vorteile der Additiven Fertigung auf Metallpulverbasis sprechen.
Der 3D-Druck ermöglicht eine viel größere Designfreiheit, ein hohes Maß an Details und Individualisierung. Wenn Präzision für Ihr Design wichtig ist, sollten Sie sich für die Additive Fertigung entscheiden. Außerdem können Sie beim 3D-Druck Ihre Teile so gestalten, dass sie beweglich sind, was beim herkömmlichen Metallguss nicht möglich ist. Das spart nicht nur Montagezeit, sondern eröffnet Ihnen auch völlig neue Designmöglichkeiten.
Wenn Zeit ein wichtiger Faktor in Ihrem Produktionsprozess ist, ist die additive Fertigung die richtige Lösung für Sie. Der 3D-Druck von Metall ist aus mehreren Gründen viel schneller als der traditionelle Metallguss. Angefangen bei der Vorproduktion: Für den Metall-3D-Druck Ihrer Teile benötigen Sie nur ein 3D-Modell. Im Vergleich zum Metallguss, bei dem Sie nicht nur Ihre Teile, das Füllsystem und den Speiserkopf entwerfen, sondern auch eine Form erstellen müssen, sparen Sie beim 3D-Druck viel Zeit. Bei pulverbasierten additiven Fertigungstechnologien müssen Sie lediglich das 3D-Modell auf unsere Website hochladen.
Auch der Nachbearbeitungsprozess ist bei 3D-gedruckten Metallteilen viel schneller. Bedenken Sie, dass beim Metallguss maschinelle Entfernungsmethoden erforderlich sind, um das Füllsystem und den Zuführkopf zu lösen, sowie die manuelle Entfernung von Metall, das zwischen den Formen verschüttet wurde, bevor Sie überhaupt mit der Oberflächenbearbeitung beginnen. Bei 3D-gedruckten Teilen müssen die Halterungen entfernt werden, aber das wird von unserem Produktionsteam übernommen. Außerdem bieten wir Ihnen mehrere Optionen für die Oberflächenbearbeitung wie Polieren und Beschichten an, wodurch Ihre Entwürfe eine weitere Stufe der Individualisierung erreichen können.
Die Produktion selbst mag beim Metallguss schneller erscheinen, da das flüssige Metall schnell aushärtet, aber Sie haben keine Kontrolle über den Prozess. Bei der additiven Fertigung ist der Produktionsprozess viel stabiler. Es besteht die Möglichkeit, dass der 3D-Drucker abstürzt, aber wir behalten alle unsere Teile in der Produktion im Auge und wenn eine solche Situation eintritt, können wir sofort reagieren und den Prozess stoppen. Beim Metallgussverfahren hat man diese Möglichkeit nicht, da man nicht sehen kann, was in den Formen passiert.
Beim traditionellen Metallguss besteht außerdem die Gefahr, dass das flüssige Metall betoniert, bevor es höhere Teile Ihres Objekts erreicht. Um dies zu vermeiden, muss ein zusätzlicher Teil der Konstruktion geschaffen werden, der sogenannte Speiserkopf. Er muss später aus dem Endprodukt entfernt werden, was den Nachbearbeitungsprozess verlangsamt. Außerdem können während des Füllens durch Oxidation Blasen im Metall entstehen und kleine Teile der Sandform können in das Innere Ihres Teils gelangen, was die Eigenschaften des Objekts beeinträchtigt.
Wenn Ihre Teile leicht sein sollen, bietet Ihnen die additive Fertigung viele Möglichkeiten, dies zu erreichen. Um das Gewicht Ihrer Teile zu reduzieren, können die Wände Ihrer 3D-Druckteile mit Gitterstrukturen gefüllt werden. Ihr 3D-Modell kann auch ausgehöhlt werden, was beim Metallgussverfahren nicht der Fall ist.
Mit additiven Fertigungsverfahren wie dem Selektiven Laserschmelzen und dem Direkten Metall-Lasersintern sind Ihre gedruckten Metallteile auch sehr stabil und haben eine hohe Hitzebeständigkeit. Mit SLM und DMLS gedruckte Metallobjekte weisen bessere mechanische Eigenschaften auf, da sie bei einer höheren Temperatur hergestellt werden.
Es stimmt, dass die traditionellen Methoden des Metallgusses von Vorteil sind, wenn Ihre Teile riesig sein müssen. Wenn Sie jedoch maßgefertigte und präzise Teile benötigen, damit Ihr Objekt voll funktionsfähig ist, ist der 3D-Druck das Mittel der Wahl. Die additive Fertigung gibt Ihnen die Freiheit, genau das Modell zu entwerfen, das Sie brauchen, liefert schnelle Ergebnisse und kann Ihr Produktionssystem erheblich verbessern. Mit der Vielfalt der 3D-Technologien können Ihre Metalldruckteile auf Ihrem Computer entworfen und hergestellt werden, laden Sie einfach Ihr 3D-Modell auf unsere Website hoch.
Es ist sehr wichtig, das richtige Material zu wählen, um zu entscheiden, welche Metall-3D-Drucktechnologie mit den besten Ergebnissen zu verwenden, um Ihren Herstellungsprozess zu unterstützen. Um Ihnen dabei zu helfen, haben wir für Sie einen Blog-Beitrag vorbereitet, in dem wir jedes unserer Metallmaterialien im Detail erklären und Sie können jederzeit einen unserer Berater fragen.
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