In Richtung Serie

Als schnelles Prototyping-Verfahren hat sich das 3D-Printing längst etabliert. Ein neues Werkstoff-System ermöglicht nun auch die zeitsparende Herstellung von Formeinsätzen, mit denen sich in Rekordzeit Metallteile gießen lassen. Damit rückt die Werkstoffwahl im Modellbau noch näher an die Serienproduktion.

Das Angebot des Dienstleisters und Werkzeugbauers 4D Concepts erstreckt sich von CAD-Lösungen über den Prototypen- und Werkzeugbau bis hin zur Produktion von Kleinserien. Während im Rapid Prototyping vorwiegend Stereolithografie und Lasersintern zum Einsatz kommen, ist das technologische Herzstück des Werkzeugbaus ein neues 5-Achs-Fräszent-rum mit besonders großem Arbeitsbereich. „Außerdem erschließen wir uns durch neue Verfahren zum schnellen Gießen von Kleinstserien aus Leichtmetall – Z-Cast genannt – weitere Zukunftsmärkte im Bereich des Gießereiwesens“, erklärt Geschäftsführer Rainer Neumann.
 Grundlage des von Z Corporation entwickelten neuen Systems Z-Cast ist ein spezielles Gips-Keramik-Pulver, mit dem sich in den bekannten 3D-Druckern des amerikanischen Anlagenbauers Formeinsätze für den Metallguss fertigen lassen. Je nachdem, welcher Printer zum Einsatz kommt, sind Formschalen mit Baugrößen von bis zu 600 x 500 x 400 mm realisierbar. In Deutschland wird das System von 4D Concepts als Komplettlösung angeboten.
Voraussetzung für die Nutzung von Z-Cast ist ein 3D CAD-Datensatz des geplanten Bauteils. Um das zukünftige Gussteil herum wird zu-nächst im 3D CAD eine Schale konstruiert. Bei filigranen Geometrien kann die Schale geteilt werden, damit sich das Pulver leichter aus den internen Strukturen entfernen lässt. Das An-guss- und Steigersystem kann bei Bedarf mit konstruiert werden. Basierend auf diesem Datensatz baut der 3D-Printer die Formeinsätze schichtweise auf. Das dauert je nach Größe und Geometrie zwischen vier und acht Stunden.   Anschließend ist lediglich das Restpulver abzusaugen – infiltrieren ist nicht nötig. Nach kurzer Trockenzeit werden die Einsätze in kon-ventionellen Formsand eingebettet. Anguss-system und Steiger werden – sofern nicht bereits mitgebaut – gemäß Geometrie und Gussparametern gesetzt, und die Form ist bereit zum Gießen. Ist das flüssige Aluminium oder NE-Metall schließlich erstarrt, wird die Form zerstört und der Gussrohling tritt ans Tageslicht. Er lässt sich wie üblich nachbearbeiten. Von der Datenvorbereitung bis zum fertigen Metall-Prototypen vergehen gerade einmal weniger als 48 Stunden.
 Die neue Verbundwerkstoff-Lösung Z-Cast ermöglicht es, Designvariationen und Konstruktionsoptimierungen schnell und kostengünstig direkt am Gussteil zu überprüfen. Produktentwickler müssen sich also nicht mehr mit Prototypen aus Kunststoff behelfen, wenn eigentlich ein Metallteil gefordert ist. Und da für die nahe Zukunft geplant ist, die Anwendung des Verfahrens auch auf Eisen- und Stahlwerkstoffe auszuweiten, rückt das Prototyping einen weiteren Schritt näher an die Serienbedingungen heran. Das bringt unschätz-bare Zeitvorteile bei der Entwicklung von Gussteilen für die Automobilindustrie, die Luft- und Raumfahrt oder die Transporttechnik.
 4D Concepts setzt Z-Cast zunächst in seinem Demonstrationszentrum in Groß-Gerau ein. Kommerziell ist die Technologie auf breiter Basis gegen Ende des Jahres verfügbar. In der Zwischenzeit hat das Unternehmen ein Kooperationsprogramm aufgelegt, das besonders interessierten Gießereibetrieben den schnellen Einstieg in die Technologie ermöglicht. Momen-tan präsentiert 4D Concepts im Rahmen einer Road-Show in Deutschland und Österreich sein Portfolio mit Fokus auf den neuen 3D-Drucker Z 310, mit dem sich sowohl Prototypen als auch Gussformen fertigen lassen – schnell und kostengünstig wie nie zuvor.
www.4dconcepts.de