Vollformgießen (Lost-Foam-Verfahren)

Metall, auf eine in losem Sand vergrabene Schaumkopie gegossen

Beim Vollformgießen wird eine Schaumkopie des Teils in losem Sand vergraben und Metall direkt darauf gegossen. Das heiße Metall verdampft den Schaum und nimmt genau dessen Platz ein. Motorblöcke, Zylinderköpfe und Teile von Außenbordmotoren entstehen so, oft mit komplexen inneren Kanälen, für die der Sandguss viele Kerne bräuchte.

Vollformgießen · beschichten, vergraben, gießenDie drei Bilder von links nach rechts lesen; die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Eine Schaumkopie herstellen. Das Modell wird aus expandierten Polystyrolperlen geformt, demselben leichten Schaum wie bei einem Einwegbecher, oder bei Einzelstücken von Hand geschnitten. Schaumeingüsse werden angeklebt, und komplexe Teile lassen sich aus mehreren Schaumscheiben zusammenkleben.
Beschichten. Der Schaum wird in eine dünne feuerfeste (hitzebeständige) Beschichtung getaucht und getrocknet. Die Beschichtung hält Sand fern, lässt aber Gas durch.
In losem Sand vergraben. Der beschichtete Schaum kommt in einen Formkasten, und trockener Sand ohne Bindemittel wird darum geschüttet. Schütteln des Kastens auf einem Rütteltisch verdichtet den Sand in jeden Hohlraum.
Gießen. Geschmolzenes Metall wird auf den Schaumeinguss gegossen. Der Schaum schmilzt und wird kurz vor dem Metall zu Gas, und das Gas entweicht durch die Beschichtung in den Sand.
Den Sand ausschütten. Nach dem Abkühlen wird der Kasten gekippt; der lose Sand läuft weg und wird wiederverwendet. Das Gussstück wird herausgehoben und sein Einguss abgetrennt.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Meist Aluminiumlegierungen und Gusseisen; auch etwas Stahl und Kupferlegierungen
Typische Teile: Motorblöcke und Zylinderköpfe, Ansaugkrümmer, Gehäuse von Außenbordmotoren, Pumpen- und Ventilgehäuse, Kunstobjekte
Bauteilgröße: Von unter 1 kg bis zu mehreren hundert Kilogramm
Präzision: Etwa ±0,3 bis ±0,5 mm bei einem 100-mm-Merkmal
Oberfläche: Ra (mittlere Rauheit) etwa 2,5 bis 25 µm, oft mit einer schwachen Schaumperlenstruktur
Geeignete Losgröße: Hohe Stückzahlen mit geformtem Schaum; Einzelstücke mit von Hand geschnittenem Schaum
Werkzeug- und Maschinenkosten: Aluminiumformen für den Schaum kosten zehntausende Dollar; automatisierte Linien kosten Millionen
Geschwindigkeit: Das Abkühlen dauert Minuten bis eine Stunde; automatisierte Linien füllen etwa jede Minute einen Kasten

Stärken und Grenzen

Stärken

Komplexe Formen und innere Kanäle ohne Kerne
Keine Teilungsnaht, daher kein Grat
Loser Sand ohne Bindemittel lässt sich leicht wiederverwenden
Mehrere Teile lassen sich zu einem Gussstück vereinen

Grenzen

Für jedes Teil wird ein neues Schaummodell verbrannt
Zerbrechliche Schaummodelle sind leicht zu beschädigen
Schaumrückstände können Fehler wie Falten oder Kohlenstoffspuren verursachen
Das Formen von Schaummodellen braucht für die Serienfertigung teure Werkzeuge

Wo es eingesetzt wird

AutomobilbauMotorblöcke, Zylinderköpfe, Kurbelwellen, Krümmer
SchifffahrtBlöcke und Gehäuse von Außenbordmotoren
Pumpen und VentilePumpengehäuse, Ventilgehäuse, Rohrverbindungsstücke
MaschinenbauGetriebegehäuse, Halterungen
Kunst und PrototypenbauEinzelne Skulpturen und Teile aus von Hand geschnitztem Schaum

So erkennen Sie es

Ein schwaches Muster kleiner runder Dellen auf der Oberfläche, von den Schaumperlen hinterlassen.
Nirgends eine Teilungsnaht am Teil.
Klebelinien, wo Schaumscheiben verbunden wurden, manchmal als dünne Rippen sichtbar.
Komplexe innere Kanäle in einem Stück, ohne Kernmarkenlöcher.