Die 3 wichtigsten Prototyping-Verfahren für den Druckguss

Welche Anforderungen haben Sie an Ihren Prototyp?

Heutzutage erwarten Verbraucher Perfektion von ihren Produkten. Um dieses Leistungsniveau zu erreichen, müssen Hersteller ihre Produkte strengen Prüfungen unterziehen, um eine optimale Funktionalität sicherzustellen. In vielen Fällen erfolgen die Tests in mehreren Iterationen und erfordern dabei unterschiedliche Funktionsniveaus. Für jeden dieser Tests ist ein effektiver Prototyp erforderlich.

Müssen Sie die Festigkeit Ihres Bauteils überprüfen? Erfordert Ihr Produkt exakte Toleranzen und müssen Sie die Passung des Teils prüfen? Müssen Sie die Wandstärke in Bereichen des Teils aufgrund von Gewicht oder Passung anpassen?

Das Druckgussverfahren eignet sich in der Regel nicht für die Prototypenfertigung in kleinen Stückzahlen. Das bedeutet jedoch nicht, dass wir Sie während des Prototyping-Prozesses nicht unterstützen können. Wir haben eine Übersicht der drei wichtigsten Prototyping-Verfahren zusammengestellt, die unsere Kunden zur Prüfung ihrer Druckgussbauteile nutzen. 

Schleuderguss

Schleuderguss ist ein Verfahren, bei dem Metall mithilfe von Zentrifugalkraft in eine Gummiform gepresst wird. Während Schleudergießer früher auf speziell für niedrige Schmelzpunkte entwickelte Werkstoffe beschränkt waren, hat sich das Verfahren im Laufe der Zeit weiterentwickelt und ermöglicht heute die Herstellung von Bauteilen aus Werkstoffen, die denen im Druckguss ähneln. Auch wenn beim Schleuderguss nicht exakt derselbe Werkstoff wie beim Druckguss verwendet werden kann, kann das schleudergegossene Teil durch nachgelagerte Wärmebehandlungen mit seinen exakten Geometrien die Festigkeit eines Druckgussbauteils erreichen. Je komplexer das Teil, desto vorteilhafter ist das Schleudergussverfahren.

Das Prototyping mittels Schleuderguss ist ideal für Projekte mit kleinen Stückzahlen, komplexen Geometrien und kurzen Durchlaufzeiten. Schleudergegossene Teile können nahezu dieselben Geometrien wie Druckgussteile bei vergleichbaren Festigkeiten aufweisen und eignen sich daher ideal zur Prüfung der Passung eines Bauteils während des Prototyping-Prozesses. Die Lieferzeit für schleudergegossene Teile beträgt etwa 1-3 Wochen.

Zerspanung aus Stangenmaterial

Die Zerspanung aus Stangenmaterial ist ein Verfahren, das bei kleinen Stückzahlen hohe Geschwindigkeit und Kosteneffizienz gewährleistet. Das Verfahren selbst ist relativ einfach: Ein gereinigter Metallrohling wird mit einer Drehmaschine oder CNC-Maschine auf die Größe und Form des Teils bearbeitet. Bei kleinen Stückzahlen ist das Verfahren schneller und kostengünstiger als andere Fertigungsverfahren, da das Material readily verfügbar ist und kein Werkzeug konstruiert oder gebaut werden muss. Der Nachteil der Zerspanung aus Stangenmaterial besteht darin, dass das Teil eine geringe Duktilität aufweist und die Toleranzen auf den Radius des Fräsers begrenzt sind – mit anderen Worten: Toleranzen und Geometrien können nicht enger sein als die Krümmung des tatsächlichen Schneidwerkzeugs.

Wenn Ihr Prototyp strenge Prüfungen hinsichtlich Dehnung und Toleranzen bestehen muss, ist die Zerspanung aus Stangenmaterial keine effektive Option. Für Projekte mit einem strikten Budget und Zeitplan ist dieses Verfahren jedoch eine gute Prototyping-Option. Die Lieferzeiten für die Zerspanung aus Stangenmaterial können bereits ab 1 Woche betragen.

Die Zerspanung aus Stangenmaterial ist außerdem eine wirksame Methode zur Bestimmung der Bruchfestigkeit von Druckgussbauteilen. Allgemein sind aus Stangenmaterial zerspante Teile hinsichtlich Bruch- und Streckgrenze etwa 15% schwächer als Druckgussbauteile, da bearbeitete Teile nicht über die „Haut" eines Druckgussbauteils verfügen. Unsere Kunden haben jedoch häufig bearbeitete Prototypen eingesetzt, um die Bruchfestigkeit ihres Bauteils zu prüfen. Besteht der bearbeitete Prototyp einen Belastungstest, hält das Druckgussbauteil einer noch höheren Belastung stand. Wenn Ihr Bauteil in der Serienproduktion aus Aluminium gegossen wird, kann die Zerspanung aus einer Zink-Aluminium-Mischlegierung die Festigkeit eines Aluminium-Druckgussbauteils erreichen.

Möchten Sie erfahren, wie die Festigkeit einer zerspanten Legierung an die eines Druckgussbauteils angepasst werden kann? Kontaktieren Sie einen unserer Ingenieure, um mehr über Möglichkeiten des Prototyping durch Zerspanung zu erfahren.

Feinguss

Für Projekte, die exakte Prototypenrepliken erfordern, empfehlen wir Feinguss. Da sich aus der Funktion eines Prototyps so viel ableiten lässt, ist der Bedarf an einem hochwertigen Prototyp entscheidend. Bei der Konstruktion von Metallbauteilen ist eine exakte Replik Ihres Endteils der bestmögliche Prototyp. Feinguss ermöglicht Konstrukteuren einen Prototyp mit der exakten Geometrie, Toleranz, Festigkeit und Funktion des finalen Druckgussbauteils. Dies ist besonders wichtig bei Aluminium-Druckgussteilen für Anwendungen, die strenge Sicherheitsprüfungen durchlaufen.

Der Feingussprozess eignet sich insgesamt gut für Metallbauteile in kleinen Stückzahlen. Das Verfahren kann jedoch leicht angepasst werden, um Prototyping-Anforderungen in einem Bruchteil der Zeit zu erfüllen. Statt ein Hartwerkzeug zu bauen, können Feingussingenieure Wachsmodelle per 3D-Druck herstellen, um Teilgeometrien zu bilden und Durchlaufzeit sowie Kosten zu reduzieren. Anschließend kann das Teil wie üblich mit beliebigen Feingusslegierungen gegossen werden. Der resultierende Prototyp ist eine exakte Replik des späteren finalen Druckgussteils, sodass alle vom Kunden benötigten Nachbearbeitungsschritte auf das Teil angewendet werden können, einschließlich Montage, Wärmebehandlung, Schweißen, Beschichten und Lackieren.

3D-gedrucktes Wachsmodell und Prototyp, intern mit unserem Schwesterunternehmen Signicast hergestellt.

Wie bei jedem Fertigungsverfahren steigt der Preis eines Prototyps, wenn Maßtoleranzen und Prüfkriterien strenger werden. Die frühzeitige Einbindung und Beratung durch technische Ingenieure während der Konstruktionsphase ermöglicht es Kunden, traditionelle gießtechnische Toleranzprobleme beim Prototyping zu überwinden. Dies wird durch Innovation und branchenführende Technologie erreicht, um 100% Spezifikationskonformität im Gusszustand, termingerechte Lieferung und niedrigste Gesamtkosten zu gewährleisten. Die Lieferzeiten für Prototypen im Feinguss variieren je nach Teilekomplexität, liegen jedoch im Allgemeinen zwischen 5 Tagen und 4 Wochen.

Welches Prototyping-Verfahren ist das richtige für mich?

Das beste Prototyping-Verfahren für Ihr Druckgussbauteil hängt von vielen Faktoren ab. Berücksichtigen müssen Sie Ihre Budgetbeschränkungen, Materialeinschränkungen, den Zeitplan für die Prüfungen sowie die Strenge der Tests, denen Ihr Prototyp unterzogen wird. Wenn Sie weiterhin unsicher sind, welches Verfahren für Sie das richtige ist, wenden Sie sich an einen unserer Dynacast Ingenieure. Wir können Ihre Prototyping-Anforderungen betreuen und sicherstellen, dass Ihr Projekt über eine solide Grundlage für den Übergang in die Druckguss-Serienproduktion verfügt.