Das Zusammenspiel von Vacuum Guss und 3D Druck

Eine Vielzahl traditioneller sowie industrieller Fertigungstechniken sind inzwischen eng mit dem Einsatz von 3D Druck verknüpft. Eine dieser Techniken ist unter anderem der Vacuum Guss, welchen wir daher an dieser Stelle etwas genauer unter die Lupe nehmen.

Der Vacuum Guss - Begriffsklärung

Der Vacuum Guss (auch unter Vakuumgießen oder Vakuumgießverfahren geläufig) ist ein weit verbreitetes Gießverfahren, mit dem Ziel der schnellen und kostengünstigen Vervielfältigung von Prototypen, beziehungsweise Urmodellen. Diese sollen dabei schwerpunktmäßig als Vorlage für Abgüsse/Kleinserien aus kunststoffartigen Werkstoffen hergestellt werden. Damit gehört der Vacuum Guss zur Gruppe jener Fertigungsverfahren, welche unter dem Überbegriff Rapid Prototyping zusammengefasst werden.

Urmodell aus 3D Druck

Voraussetzung für den Vacuum Guss ist also die Fertigung eines Urmodells. Genau hierfür kommt in der Regel 3D Druck zum Einsatz, also zum Beispiel Stereolithografie. Schließlich ermöglicht additive Fertigung eine schnelle und kostengünstige Fertigung von Urmodellen, die zudem Form, Geometrie und Oberfläche des gewünschten Abgusses präzise darstellen. Die Präzision des Urmodells ist schließlich entscheidend für die Präzision von Form und Abguss.

Vom Urmodell zur Gussform

Liegt das Urmodell vor, so besteht der nächste Schritt des Modellbauers darin, ein formgebendes Werkzeug zu erstellen. Dieses Werkzeug lässt sich am besten als ein Negativ des Urmodells beschreiben. Hierfür ist es nötig, das Urmodell in einem Rahmen zu fixieren. Bevor dies geschehen kann, müssen zunächst Formteilung und Anguss (unter Umständen einschließlich Steigern) festgelegt werden. Anschließend wird dieser Rahmen mit flüssigem 2k-Silikonkautschuk ausgegossen. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, entstandene Lufteinschlüsse zu eliminieren. Um genau das sicherzustellen, wird die Füllung des Rahmens unter Vakuum für eine kurze Zeit entgast. Aus genau diesem Vorgang leiten sich schließlich auch die Bezeichnungen Vacuum Guss, Vakuumgießverfahren oder auch Vakuumgießen ab. 

Ist dieser Vorgang abgeschlossen, so kann der Silikonkautschuk aushärten. Dies geschieht in der Regel unter atmosphärischem Druck und zusätzlich unter Wärmeeinwirkung im Ofen. Letzteres wäre allerdings nicht zwingend nötig, sondern dient lediglich der Beschleunigung des Aushärtens.

Abgüsse und Replikate

Sobald der beschriebene Vorgang der Aushärtung abgeschlossen ist, geht der Modellbauer daran, die Silikonform mittels Skalpell in zwei oder mehrere Teile zu zerschneiden. Das Urmodell wird freigelegt und entnommen, die so erhaltene Form erneut geschlossen und fixiert. Dabei werden die Hohlräume nun über die Einfüllkanäle in einer Vakuumgießmaschine mit einer flüssigen 2K-Polyurethan-Harzmischung gefüllt. Überschüssige Luft kann über die eigens in die Form integrierten Luftkanäle entweichen.

Danach entnimmt der Modellbauer die mit dem flüssigen Harz befüllte Form aus dem Vakuum und lässt diese bei Ofenwärme aushärten. Ist dieser Vorgang abgeschlossen, werden die so hergestellten Abgüsse aus der Form entnommen. Überflüssige Elemente werden aus der Gusstechnik entfernt. Die so entstandenen Replikate lassen sich nun wie gewohnt schleifen und können gegebenenfalls lackiert werden.

Fazit zum Vacuum Guss

3D Druck kommt hierbei lediglich im ersten Schritt des Vakuumgusses zum Einsatz, erhält jedoch immer mehr eine längst nicht mehr wegzudenkende Bedeutung. Denn der grosse Vorteil bei diesem Verfahren liegt darin, dass die Silikonformen für weitere Abgüsse verwendet werden können.


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