Rapid Prototyping mit dem Vakuum-Guss

Das Vakuumgießen ermöglicht uns die schnelle und kostengünstige Herstellung von Kunststoffbauteilen für Musterexemplare kundenspezifischer Eingabesysteme. Die Grundlage für den späteren Abguss eines Musters bildet unsere angefertigte 3D-Konstruktionszeichnung. Dieses Modell wird nun zunächst im 3D-Drucker hergestellt und dient dabei als Formteil für die durch das Vakuum-Gießen entstehende Silikonform. Für diesen Prozess arbeiten wir mit einem auf Rapid Prototyping spezialisierten Zulieferer zusammen. Im Folgenden beschreiben wir den grundliegenden Prozess des Vakuum-Gießens und dessen Vor- und Nachteile.

Herstellungsprozess eines Spritzgussteils beim Vakuum-Gießen

Zunächst wird aus der 3D-Modell-Datei des Wunschproduktes ein Formteil mithilfe eines 3D-Druckers hergestellt. Da die Oberfläche des Bauteils aus dem Drucker eine grobe Oberflächenstruktur aufweist und dies meist nicht erwünscht ist, wird die Oberfläche des Kunststoffteils entsprechend den Anforderungen an das später in Serie gefertigten Produktes nachbearbeitet. Aus diesem Erstmuster heraus kann nun eine Silikonkautschuk-Form hergestellt werden, die dann als Spritzgusswerkzeug dient. Hier beginnt der eigentliche Prozess des Vakuum-Gießens.

Das Abgießen der Silikon-Form findet in einer Vakuumgießanlage statt, um Lufteinschlüsse im Abguss-Teil zu vermeiden. Nur mithilfe dieses Verfahrens lassen sich günstige Silikonformen in ausreichender Qualität zur Musterproduktion herstellen. Das Formteil wird mit dem Kautschuk umgossen und härtet anschließend aus. Dieser Aushärtungsprozess kann durch Zusätze im Kautschuk oder durch Hitze beschleunigt werden. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass Silikon beim Aushärten, je nach Verfahren unterschiedlich stark schwindet, wodurch es beim zu gießenden Teil zu maßlichen Abweichungen kommen kann.

Nach dem Aushärten der Silikonform wird das darin eingeschlossene Urmodell mithilfe von scharfen Schneidwerkzeugen entnommen, die Kautschukform erhitzt und dadurch erneut geschlossen. Nun ist die Form zum Guss der Teile einsetzbar. Sie wird mit flüssigem Kunststoff gefüllt, welches anschließend in der Form aushärtet, entnommen und gegebenenfalls entgratet wird. Auf diese Weise kann die Silikon-Form bis zum 30 Mal zur Herstellung eines Musterteils verwendet werden.

Vor- und Nachteile des Vakuumgießens

• Es lassen sich Formen mit glatten Oberflächen herstellen
• Qualität der Muster mit seriengefertigten Spritzgussteilen vergleichbar
• Kostengünstige und kurzfristige Formherstellung
• Hohe Vervielfältigungsgenauigkeit
• Vielfältige Gießharze erhältlich, die Serienkunststoffe simulieren
• Einbindung von Form- und Normteilen wie Gewindebolzen in die Kunststoffteile während des Abgießens möglich
• Schneller Verschleiß der Gussform (maximal 30 Abgüsse)
• Verarbeitungstemperatur des Abgussmaterials muss durch die Silikonform realisierbar sein

Prototyping in unserem Haus

Um das Prototyping möglichst effizient zu gestalten, setzen wir je nach Anforderungen, auf unterschiedliche Verfahrensweisen zur Musterproduktion. Dabei spielt der 3D-Druck zur Musterproduktion der Kunststoffteile aber immer eine erhebliche Rolle. Einzelteile lassen wir auf der Basis unserer 3D-Konstruktionsdaten von einem unserer ausgewählten Lieferanten im 3D-Drucker erzeugen und auf die Qualität eines Spritzgussteils nachbearbeiten. Anschließend setzen wir in unserem Haus das Erstmuster aus diesen Kunststoffteilen und den anderen mechanischen, elektronischen und verbindenden Bauteilen zusammen.

In vielen Fällen bietet es sich an, mehrere Musterexemplare anzufertigen, bevor weiter über die Serienproduktion entschieden werden kann. Für kleine Musterserien und zur einfacheren Herstellung besonders glatter oder fein strukturierter Oberflächen bietet das 3D-Druckerzeugnis die Grundlage für eine Silikongussform. Mit den Vakuum-Guss-Verfahren können wir kostengünstig mehrere gleiche Teile zur Musterproduktion herstellen, bei denen eine aufwändige Nacharbeit der Oberflächen entfällt.

Weiterführende Links

Silikone (Wikipedia Erläuterung)

Vakuumgießen (Wikipedia Erläuterung)

Rapid Prototyping (Wikipedia Erläuterung)

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