Der Hauptunterschied zwischen Feinguss und Schalenguss ist die Formbildung. Feinguss verwendet eine Wachsmuster mit Keramik beschichtet, die vor dem Metallgießen weggeschmolzen wird. Beim Schalenguss wird aus Sand und Harz eine dünne Schale um das Muster herum aufgebaut, was eine schnellere Produktion, aber weniger komplizierte Details ermöglicht.
Beim Feingussverfahren werden Metallteile durch Gießen von geschmolzenem Metall in eine Keramikform hergestellt. Dieses Verfahren erzeugt komplexe Formen mit hervorragender Oberflächengüte und engen Toleranzen.
Das Verfahren basiert im Wesentlichen auf der Verwendung eines Opfermodells, das eine exakte Nachbildung des gewünschten Endteils darstellt. Dieses Modell, üblicherweise aus Wachs, wird mit einer feuerfesten Keramikmasse umhüllt, also vollständig umhüllt. Nach dem Aushärten des Keramikmaterials wird das ursprüngliche Wachsmodell ausgeschmolzen. Zurück bleibt eine hohle, einteilige Keramikform mit einem präzisen Negativhohlraum der Teilegeometrie.
Der Prozess beginnt mit dem Einspritzen von Wachs in eine Metallform. Dadurch entsteht eine exakte Nachbildung des fertigen Teils. Mehrere Wachsmodelle können an einem zentralen Wachsgusskanal befestigt werden, wodurch eine baumartige Anordnung entsteht.
Die Arbeiter tauchen die Wachsanordnung in einen Keramikschlicker. Anschließend beschichten sie sie mit feinem Sand oder Stuck. Dieser Beschichtungsprozess wird fünf bis 5 Mal wiederholt, bis die Schale die gewünschte Dicke erreicht hat.
Die Keramikschale wird in einen Autoklaven oder Ofen gegeben, der auf 200–375 °F erhitzt wird. Das Wachs schmilzt und läuft heraus, sodass eine hohle Keramikform zurückbleibt.
Die leere Keramikform wird auf 1,000–2,000 °C vorgeheizt. Durch Schwerkraft oder Vakuum füllt sich der Hohlraum mit geschmolzenem Metall.
Nach dem Abkühlen entfernen die Arbeiter die Keramikschale durch Vibration oder Wasserstrahlen. Die Metallteile werden aus dem Anguss herausgeschnitten. Zu den abschließenden Endbearbeitungsschritten gehören Schleifen, mechanische Bearbeitung und Wärmebehandlung.
Beim Schalenguss werden Hohlkörper durch Rotation flüssigen Materials in einer Form geformt. Durch die Zentrifugalkraft verteilt sich das Material gleichmäßig auf der Innenfläche der Form. Diese Technik eignet sich vor allem für Kunststoffe, Harze und einige Metalle.
Das Kernprinzip dieses Verfahrens besteht darin, mithilfe eines wiederverwendbaren, dauerhaften Metallmodells eine dünnwandige Einwegform, eine sogenannte „Schale“, zu erstellen. Diese Schale besteht nicht aus losem Sand, sondern aus einer Mischung aus feinkörnigem Sand und einem duroplastischen Harzbinder. Beim Auftragen dieser Mischung auf das heiße Metallmodell härtet das Harz aus und verbindet die Sandkörner zu einer starren, stabilen und glatten Schale.
Der Prozess beginnt mit einer Hohlform aus Metall oder Verbundwerkstoffen. Die Form lässt sich zur einfachen Entnahme der Teile in zwei oder mehr Teile teilen. Trennmittel beschichten die Innenfläche, um ein Anhaften zu verhindern.
Bediener gießen eine abgemessene Menge flüssigen Materials in die Form. Die Menge bestimmt die endgültige Wandstärke. Bei Thermoplasten wird das Material vor dem Gießen auf 350–450 °C erhitzt.
Die Form rotiert gleichzeitig um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen. Die Geschwindigkeit liegt typischerweise zwischen 4 und 20 U/min. Durch die Rotation wird das Material gleichmäßig auf allen Innenflächen verteilt.
Die Form rotiert weiter, während das Material abkühlt und aushärtet. Zu den Kühlmethoden gehören Luftzirkulation, Wassersprühnebel oder Kältekammern. Dieser Schritt dauert 10 Minuten bis mehrere Stunden.
Nach dem Erstarren stoppt die Rotation und die Form öffnet sich. Das hohle Teil lässt sich aufgrund der minimalen Schrumpfspannung leicht lösen. Grate und überschüssiges Material werden entfernt.
| Aspekt | Feinguss | Schalenguss |
|---|---|---|
| Teil typ | Massive Metallteile mit komplexen Geometrien | Hohlteile mit gleichmäßiger Wandstärke |
| Materialien | Metalle (Stahl, Aluminium, Titan, Bronze) | Kunststoffe, Harze, einige Metalle |
| Formtyp | Verbrauchbare Keramikschale | Wiederverwendbare Metall- oder Verbundform |
| Prozessmethode | Geschmolzenes Metall wird in eine stationäre Form gegossen | Materialverteilung durch Formrotation |
| Wandstärke | Variiert von 0.060 bis 5 Zoll | Gleichmäßige Dicke von 0.125 bis 1 Zoll |
| Oberflächenfinish | 60-200 RMS | 100-300 RMS |
| Toleranzen | ±0.003 bis ±0.005 Zoll pro Zoll | ±0.010 bis ±0.030 Zoll pro Zoll |
| Produktionsvolumen | Niedrig bis mittel (1–10,000 Teile) | Mittel bis hoch (100–100,000 Teile) |
| Werkzeugkosten | Hoch ($5,000-$50,000) | Niedrig (1,000–10,000 $) |
| Vorlaufzeit | 4-8 Wochen | 2-4 Wochen |
| Teilegröße | 0.1 Unzen bis 200 Pfund | 1 Pfund bis 2,000 Pfund |
| Designbeschränkungen | Erfordert Formschrägen zur Wachsentfernung | Beschränkt auf Hohlformen |
