Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Vakuum-Formgießen für Rapid Prototyping

Inhaltsmenü

● Einführung in den Vakuumformguss

● Schritt 1: Entwerfen des 3D-Modells

● Schritt 2: Erstellen des Mastermusters

● Schritt 3: Herstellung der Silikonform

● Schritt 4: Vakuumgussprozess

● Schritt 5: Entformen und Nachbearbeitung

● Anwendungen des Vakuumformgusses

● Vorteile des Vakuumformgusses

● Abschluss

● Häufig gestellte Fragen

>> 1. Wie viele Teile kann eine Silikonform im Vakuumguss herstellen?

>> 2. Kann das Vakuumgießen für große Teile verwendet werden?

>> 3. Welche Materialien werden üblicherweise beim Vakuumgießen verwendet?

>> 4. Wie unterscheidet sich Vakuumguss vom Spritzguss?

>> 5. Ist nach dem Vakuumgießen immer eine Nachbearbeitung notwendig?

● Zitate:

Vakuumformguss ist eine hochpräzise, ​​kostengünstige Fertigungstechnologie, die häufig im Rapid Prototyping und in der Kleinserienfertigung eingesetzt wird. Es kombiniert die Herstellung von Silikonformen mit vakuumunterstütztem Harzguss, um Teile mit hervorragenden Details, glatten Oberflächen und minimalen Fehlern herzustellen. Dieses Verfahren eignet sich ideal für Prototypen, Funktionstestmodelle und begrenzte Produktionsläufe, insbesondere wenn das herkömmliche Spritzgießen für kleine Mengen zu teuer oder zu langsam ist.

Dieser Leitfaden enthält eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Erklärung Vakuumformguss , vom ersten Entwurf bis zur Endbearbeitung. Es ist so strukturiert, dass es Produktdesignern, Ingenieuren und Herstellern dabei hilft, die Vorteile dieser vielseitigen Technik zu maximieren.

Einführung in den Vakuumformguss

Beim Vakuumformenguss werden Teile nachgebildet, indem flüssiges Harz in Silikonformen in einer Vakuumkammer gegossen wird. Das Vakuum entfernt Luftblasen aus dem flüssigen Harz und verhindert so häufige Gussfehler wie Hohlräume und Blasen, die die mechanische Festigkeit und Oberflächenqualität beeinträchtigen. Silikonformen, die aus Urmodellen hergestellt werden, ermöglichen im Vergleich zu Metallwerkzeugen eine schnelle und kostengünstige Herstellung von Formen.

Solche Formen eignen sich für die Herstellung von bis zu 20 Teilen pro Form, wodurch sich diese Technologie perfekt für schnelle Prototyping-Zyklen und die Produktion kleinerer Stückzahlen eignet, bei denen Flexibilität, Genauigkeit und Oberflächengüte von entscheidender Bedeutung sind.

Schritt 1: Entwerfen des 3D-Modells

Der Prozess beginnt mit der Erstellung eines präzisen 3D-Modells in CAD-Software wie SolidWorks, AutoCAD oder CATIA. Die Liebe zum Detail bei Wandstärke, Entformungsschrägen und Formtrennfunktionen gewährleistet die Haltbarkeit der Form und ein einfaches Entformen.

- Achten Sie auf eine gleichmäßige Wandstärke, um Einfallstellen und Verformungen zu vermeiden.

- Integrieren Sie Formschrägen (normalerweise 1–2 Grad), um das Entfernen von Schimmel zu erleichtern.

- Vermeiden Sie Hinterschneidungen, es sei denn, Sie verwenden flexible Formen oder Einsätze.

- Verwenden Sie 3D-Scanning, um Abmessungen vorhandener physischer Objekte für das Reverse Engineering zu erfassen.

Endgültige Oberflächenbeschaffenheiten und Texturen sollten im CAD-Modell definiert werden, da diese Details direkt auf die Form und die endgültigen Gussteile übertragen werden.

Schritt 2: Erstellen des Mastermusters

Das Urmodell ist die physische Nachbildung des 3D-Modells, das zur Herstellung der Silikonform verwendet wurde. Für eine optimale Formtreue muss es von hoher Qualität sein und glatte Oberflächen aufweisen.

Urmuster werden erstellt von:

- CNC-Bearbeitung aus Metall-, Harz- oder Kunststoffblöcken.

- 3D-Druck mittels SLA- (Stereolithographie) oder SLS-Technik (selektives Lasersintern).

Die Nachbearbeitung umfasst Schleifen, Polieren und Lackieren, um das gewünschte Finish zu erzielen und das Modell während der Formenherstellung zu schützen. Urmodelle sollten der Härtungstemperatur des Silikons (ca. 40 °C) ohne Verformung standhalten.

Schritt 3: Herstellung der Silikonform

Sobald das Urmodell fertig ist, wird die Form gebaut, indem das Modell in einen Gusskasten oder einen Gussrahmen eingeschlossen wird. Flüssiger Silikonkautschuk wird gemischt und über das Urmodell gegossen. Dieser Aufbau wird dann in einen Ofen bei etwa 40 °C gestellt, um ihn 8–16 Stunden lang auszuhärten.

Nach dem Aushärten wird die Silikonform vorsichtig ausgeschnitten und das Urmodell entfernt, sodass ein Hohlraum zurückbleibt, der das Urmodell präzise nachbildet. Um das Entfernen der Form zu erleichtern und die Lebensdauer der Form zu verlängern – in der Regel 15 bis 20 Gusszyklen – werden häufig Formtrennmittel auf die Vorlage aufgetragen.

Die Flexibilität von Silikonformen ermöglicht das Entformen komplexer Geometrien, einschließlich bestimmter Hinterschneidungen, ohne die Form oder das Teil zu beschädigen.

Schritt 4: Vakuumgussprozess

Das Herzstück des Vakuumformgusses ist die vakuumunterstützte Phase der Harzfüllung:

1. Bereiten Sie das Polyurethan oder ein anderes Gießharz vor, indem Sie zwei Komponenten mischen und nach Bedarf Pigmente oder Additive hinzufügen.

2. Erhitzen Sie das Harz für eine bessere Fließfähigkeit auf ca. 40 °C.

3. Legen Sie die Silikonform in eine Vakuumkammer.

4. Gießen Sie das Harz in den Formhohlraum.

5. Vakuum anlegen, um das Harz zu entgasen und eingeschlossene Luftblasen zu entfernen.

6. Halten Sie das Vakuum aufrecht, während das Harz in der Form aushärtet.

Die Vakuumumgebung stellt sicher, dass das Harz jedes Detail der Form ohne Blasen oder Hohlräume durchdringt und Teile mit einer glatten Oberfläche und hervorragenden mechanischen Eigenschaften entstehen. Nach dem Aushärten wird das Vakuum aufgehoben und die Form geöffnet.

Schritt 5: Entformen und Nachbearbeitung

Nach dem Aushärten wird das Teil aus der Form entfernt, indem das Silikon gebogen oder die Form entlang vorgegebener Trennlinien geschnitten wird. Überschüssiges Material und Angüsse werden beschnitten.

Teile können für bestimmte Anwendungen sekundären Endbearbeitungsprozessen unterzogen werden, darunter:

- Schleifen und Polieren für eine verbesserte Oberflächenqualität.

- Anstrich oder Beschichtung zu ästhetischen oder schützenden Zwecken.

- Montage mit Einsätzen oder Beschlägen.

Die abschließende Qualitätskontrolle überprüft die Maßhaltigkeit und Oberflächenintegrität.

Anwendungen des Vakuumformgusses

Vakuumguss zeichnet sich durch die Herstellung von Folgendem aus:

- Funktionsprototypen zur Designvalidierung und -prüfung.

- Kleinserienproduktion zur Markterprobung.

- Komponenten für die Bereiche Automobil, Luft- und Raumfahrt, Elektronik, Konsumgüter und Medizin.

- Visuelle Modelle für Präsentationen und Marketing.

Dies ist besonders wertvoll, wenn enge Fristen und Kostenbeschränkungen keine teuren Werkzeuge erfordern.

Vorteile des Vakuumformgusses

- Hohe Detailgenauigkeit: Silikonformen erfassen komplizierte Merkmale und Texturen.

- Blasenfreie Ergebnisse: Vakuum entfernt Luft und vermeidet Fehler, die beim Schwerkraftguss häufig vorkommen.

- Vielseitiger Materialeinsatz: Polyurethan und andere Harze können verschiedene Materialeigenschaften wie Flexibilität oder Härte nachahmen.

- Kurze Vorlaufzeiten: Teile können innerhalb von Tagen bis zu einer Woche fertig sein.

- Kosteneffizienz: Ideal für Auflagen von 1 bis 20–30 Teilen ohne die Kosten für Metallformen.

- Flexibilität: Mehrere Iterationen mit minimalen Setup-Änderungen.

Abschluss

Vakuumformguss bietet einen schnellen, wirtschaftlichen und präzisen Weg vom Prototyp zur Kleinserienproduktion. Der Prozess nutzt Silikonformen und Vakuumtechnologie, um blasenfreie, hochdetaillierte Teile herzustellen, die für den funktionalen Einsatz oder die Markteinführung geeignet sind. Durch die Beherrschung jedes einzelnen Schritts – Design, Mastermustererstellung, Formenbau, Vakuumguss und Endbearbeitung – können Unternehmen ihre Rapid-Prototyping-Fähigkeiten erheblich verbessern und schnell auf Produktentwicklungsanforderungen reagieren.

Häufig gestellte Fragen

1. Wie viele Teile kann eine Silikonform im Vakuumguss herstellen?

Typischerweise hält eine Silikonform etwa 15 bis 20 Gusszyklen, bevor die Verschlechterung die Maßhaltigkeit und Oberflächengüte der Teile beeinträchtigt.

2. Kann das Vakuumgießen für große Teile verwendet werden?

Ja, beim Vakuumgießen können relativ große Teile verarbeitet werden, die Größe ist jedoch durch die Abmessungen des Formkastens und der Vakuumkammer begrenzt.

3. Welche Materialien werden üblicherweise beim Vakuumgießen verwendet?

Am gebräuchlichsten sind Polyurethanharze, die verschiedene Härtegrade und Farben bieten. Weitere Materialien sind je nach Anwendungsanforderungen Silikon- und Epoxidharze.

4. Wie unterscheidet sich Vakuumguss vom Spritzguss?

Beim Vakuumgießen werden flexible Silikonformen verwendet und unter Vakuum betrieben, um Luftblasen zu entfernen, was für die Produktion kleiner Stückzahlen geeignet ist. Beim Spritzgießen werden Metallformen und hoher Druck verwendet, was sich ideal für die Massenproduktion mit höheren Vorabkosten für die Werkzeugherstellung eignet.

5. Ist nach dem Vakuumgießen immer eine Nachbearbeitung notwendig?

Während Vakuumgussteile glatte Oberflächen haben, können zusätzliche Prozesse wie Schleifen, Lackieren oder maschinelle Bearbeitung durchgeführt werden, um bestimmte ästhetische oder funktionale Anforderungen zu erfüllen.

Zitate:

[1](https://formlabs.com/blog/vacuum-casting-urethane-casting-polyurethane-casting/)

[2](https://www.immould.com/vacuum-casting/)

[3](https://an-prototype.com/ultimate-guide-to-vacuum-casting/)

[4](https://objectify.co.in/a-comprehensive-guide-to-vacuum-casting-everything-you-need-to-know/uncategorized/)

[5](https://xdmining.in/2024/10/02/elementor-11005/)

[6](https://ame-3d.co.uk/news/a-complete-guide-to-vacuum-casting-polyurethane-casting)

[7](https://blog.isa.org/what-are-vacuum-casting-factories-a-comprehensive-guide-to-the-manufacturing-process)

[8](https://leadrp.net/blog/overview-of-vacuum-casting/)

[9](https://www.kemalmfg.com/complete-guide-to-vacuum-casting/)

[10](https://www.zintilon.com/blog/vacuum-casting/)