3D-Druck Form / Formenguss in Aluminium

In diesem Video zeigen wir eine Variante des Formenbaus, um ein Kühleremblem nach zu fertigen. Auch hier greifen wir zu allererst auf einen 3D Duck als Master Modell zurück.
Anhand des 3D Scans der Kühlermaske des Fahrzeugs, für die das Kühleremblem angefertigt werden soll, kann in einem CAD oder 3D Programm die Form des Emblems gebaut werden. Sobald das Emblem fertig modelliert ist, werden die Fall- und Steigrohre hinzumodelliert. Diese werden schon im 3D Modell hinzugefügt, damit sie im 3D Druck mitgedruckt werden können. Für den Ultimaker 3 Extended Drucker, den wir für den Druck des Masters verwenden, gibt es eine gesonderte Steuersoftware namens Cura. In diesem Programm werden das entsprechende Filament und die Druckeinstellungen festgelegt und für den Druck gespeichert. Um die gesamte Form auszudrucken, muss rund um das Modell noch ein Stützgerüst mitgedruckt werden, dass später wieder entfernt wird. Der Druck unseres Emblems benötigt etwa sieben Stunden.
Um den Alumiumguß durchzuführen, werden wir eine Gußform aus Gips erstellen. Das Modell wird dabei in einem vorgefertigten Behälter fixiert und in die Gipsmasse eingegossen. Regulärer Gips aus dem Baumarkt hält übrigens die Temperaturen, die man zum Ausbrennen des PLA Drucks benötigt, nicht aus. Die Form springt und zerfällt. Ein Versuch mit Dentalgips wurde schon besser, wies aber auch nach kurzer Zeit große Risse auf. Daher verwenden wir eine Mixtur aus Dentalgips, Sand und feuerfestem Schamott. Diese Mischung wird in eine Schale mit Wasser gegeben. Hier ist es wichtig, dass die Gipsmischung auf das Wasser gegeben wird. Das Mischungsverhältniss ist etwa 1 Teil Wasser, 5 Teile der Gipsmischung. Der Gips wird so lange stehen gelassen, bis das Wasser den Gips komplett durchtränkt hat. Erst dann kann die Mischung gut vermischt werden. Es entsteht eine breiartige Masse, die in die Form eingegossen wird. Nachdem die Form mit Gips gefüllt ist, muss sie erst einmal aushärten und dann ca. 24 Stunden trocknen.
Die Form kommt anschließend in den Ofen und wird zuerst einmal für mehrere Stunden bei 80°C bis 100° C fertig getrocknet. Dann wird die Form zwischen 4 bis 8 Stunden bei 250° C erhitzt und das PLA ausgebrannt. Der Vorteil an PLA ist, dass der Kunststoff verdampft und sich komplett auflöst. Danach wird die Form nochmals auf 530° C erhitzt, um die Rußspuren zu verbrennen. Die Form muss nun sehr langsam abkühlen und wird auf 125° C bis zum Guss gehalten. Das PLA ist komplett verschwunden.
Die warme Form wird in Formensand eingebettet. Über das Fallrohr wird nun das flüssige Aluminium eingefüllt. Das Einbetten in Sand verhindert, dass die Form beim Einfüllen des rund 950° C heißen Aluminiums platzt und das flüssige heiße Aluminium herausspritzt. Beim Einfüllen ist die Form gerissen. Im ungünstigen Fall wäre die Form ohne den Sand auseinandergesprungen.
Nachdem das Aluminium abgekühlt und erstarrt ist, kann die Form zerklopft werden. Das gegossene Emblem kommt zum Vorschein und ist perfekt abgeformt. Eventuelle kleine Fehler können mit dem WIG Schweißgerät aufgefüllt und anschließend bearbeitet werden.