Beim Gießen handelt es sich um einen Prozess, bei dem verflüssigtes Material, beispielsweise geschmolzenes Metall, in den Hohlraum einer speziell entwickelten Form gegossen wird und dort aushärten kann. Nach der Erstarrung wird das Werkstück aus der Matrize entnommen, um verschiedenen Endbearbeitungen unterzogen zu werden oder als Endprodukt verwendet zu werden. Gussteile werden in der Regel zur Herstellung komplizierter massiver Formen verwendet. Gussprodukte finden sich in einer Vielzahl von Anwendungen, darunter Automobilkomponenten, Teile für die Luft- und Raumfahrt, Elektronik, mechanische Geräte und Baumaterialien.
Obwohl das Gießen eine der ältesten bekannten Fertigungstechniken ist, haben moderne Fortschritte in der Gusstechnologie zu einer breiten Palette spezieller Gussverfahren geführt. Warmumformverfahren wie Druckguss, Feinguss, Gipsguss und Sandguss bieten jeweils ihre eigenen, einzigartigen Fertigungsvorteile. Der Vergleich der Vor- und Nachteile der gängigen Gießverfahren kann bei der Auswahl der für einen bestimmten Produktionslauf am besten geeigneten Methode hilfreich sein.
Sandguss:
Beim Sandguss werden typischerweise Materialien auf Silikatbasis verwendet, beispielsweise synthetischer oder natürlich gebundener Sand. Gusssand besteht im Allgemeinen aus fein gemahlenen, kugelförmigen Körnern, die zu einer glatten Formoberfläche dicht zusammengepackt werden können. Der Guss ist so konzipiert, dass er das Risiko von Rissen, Rissen oder anderen Fehlern verringert, indem er während der Abkühlphase des Prozesses ein moderates Maß an Flexibilität und Schrumpfung zulässt. Der Sand kann auch durch die Zugabe von Ton verfestigt werden, wodurch sich die Partikel besser verbinden. Viele Automobilprodukte wie Motorblöcke und Gehäuse werden im Sandgussverfahren hergestellt. Zu den wesentlichen Vorteilen als Gießverfahren zählen:
- Relativ günstige Produktionskosten, insbesondere bei Kleinserien.
- Die Fähigkeit, große Komponenten herzustellen.
- Eine Kapazität zum Gießen von Eisen- und Nichteisenmaterialien.
- Niedrige Kosten für Nachgusswerkzeuge.
- Trotz seiner Vorteile liefert Sandguss eine geringere Genauigkeit als alternative Methoden und es kann schwierig sein, Komponenten mit vorgegebenen Größen- und Gewichtsspezifikationen zu sandzugießen. Darüber hinaus führt dieses Verfahren tendenziell zu Produkten mit vergleichsweise rauer Oberflächenbeschaffenheit.
Feinguss:
Beim Feinguss wird für jedes Gussteil ein Einweg-Wachsmodell verwendet. Das Wachs wird entweder direkt in die Form eingespritzt oder vor dem Einspritzen mit einem flüssigen feuerfesten Material vorbeschichtet. Dann wird geschmolzenes Formmaterial in die Form gegossen und dort aushärten und in die Form des Wachsmodells gebracht. Anschließend wird das Bauteil ausgeworfen, während das Wachsmodell aus dem Gussstück geschmolzen und für die Wiederverwendung bereitgestellt wird. Feinguss wird häufig zur Herstellung von Teilen für die Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie sowie für das Militär eingesetzt. Zu den zentralen Vorteilen des Feingussverfahrens gehören:
- Ein hohes Maß an Genauigkeit und präzise maßliche Ergebnisse.
- Die Möglichkeit, dünnwandige Teile mit komplexen Geometrien herzustellen.
- Die Kapazität zum Gießen von Eisen- und Nichteisenmaterialien.
- Relativ hochwertige Oberflächenbeschaffenheit und Details der fertigen Komponenten.
- Obwohl Feinguss sehr präzise ist, ist er in der Regel teurer als andere vergleichbare Gusstechniken und in der Regel nur dann kosteneffizient, wenn Sand- oder Gipsguss nicht verwendet werden kann. Aufgrund der hochwertigen Oberflächenergebnisse der Feingussteile können die Kosten jedoch manchmal durch geringere Bearbeitungs- und Werkzeugkosten ausgeglichen werden.
Druckguss:
Druckguss ist ein Verfahren zum Formen von Materialien unter hohem Druck und umfasst in der Regel Nichteisenmetalle und -legierungen wie Zink, Zinn, Kupfer und Aluminium. Die Form ist mit Schmiermittel beschichtet, um die Temperatur der Matrize zu regulieren und das Auswerfen der Komponenten zu unterstützen. Anschließend wird geschmolzenes Metall unter hohem Druck in die Form eingespritzt, der so lange anhält, bis das Werkstück erstarrt. Dieses unter Druck stehende Einbringen erfolgt schnell und verhindert, dass Teile des Materials vor dem Gießen aushärten. Nach Abschluss des Prozesses wird das Bauteil aus der Form genommen und eventueller Materialabfall entfernt. Zu den wichtigsten Vorteilen des Druckgusses gehören:
- Enge Maß- und Formtoleranzen.
- Hohe Maßhaltigkeit der Bauteile und einheitliches Design.
- Reduzierter Bedarf an Bearbeitung nach dem Guss.
- Trotz seiner Vorteile sind die Werkzeugkosten beim Druckguss relativ hoch, was ihn bei Großserienfertigungen kosteneffizienter macht. Außerdem kann es schwierig sein, die mechanischen Eigenschaften einer Druckgusskomponente sicherzustellen, was bedeutet, dass diese Produkte normalerweise nicht als Strukturteile fungieren.