Formlabs' neues Clear Cast Resin für hochgenauen industriellen Feinguss mit geringem Arbeitsaufwand

Formlabs gibt die Einführung eines neuen Materials bekannt, das speziell für den industriellen Feinguss entwickelt wurde. Mit Clear Cast Resin und Formlabs' Stereolithografie-3D-Druckern (SLA) können Feingussmodelle direkt im eigenen Betrieb gedruckt werden. Das senkt die Kosten, verkürzt die Durchlaufzeit und sorgt für mehr Flexibilität bei der Entwicklung und Produktion.

3D-gedruckte Modelle aus Clear Cast Resin liefern Gießereien einen sauberen Ausbrand mit wenig Aschegehalt und ohne Spurenmetalle sowie eine erstklassige Wärmeausdehnung und eine hohe Genauigkeit, mit weniger als 0,25 mm Abweichung vom Design. Das Material lässt sich sofort in die Arbeitsabläufe von Gießereien integrieren, ohne dass die Keramikmasse oder das Ausbrennverfahren angepasst werden müssen.

Die Nutzung von SLA-3D-Druck für den direkten Druck von Feingussmodellen hat sich zu einer der wichtigsten Anwendungen von großformatigen industriellen SLA-Druckern entwickelt. In den 1990er und 2000er Jahren führten 3D-Drucker-Hersteller neue Technologien ein, etwa Material Jetting und Binder Jetting, die die Fertigung von PMMA- und Wachsmodellen ermöglichten. Modelle aus diesen Materialien können während der Vorbereitung für den Guss leicht an herkömmlichen Gussbäumen befestigt werden.

Mit 3D-gedruckten Modellen senken Hersteller ihre Gesamtkosten pro Teil, da die hohen Vorlaufkosten für den Werkzeugbau entfallen. So können sie es sich leisten, kleine bis mittlere Chargen herzustellen, und können Teile mit komplexen Geometrien fertigen, deren Herstellung mit anderen Methoden unmöglich oder unerschwinglich wäre. Viele Gießereien erkannten die Vorteile des 3D-Drucks für den industriellen Feinguss sofort, waren aber nicht in der Lage, die Technologien im eigenen Betrieb einzusetzen.

Die konventionellen Großformatdrucker, die zur Herstellung von Feingussmodellen verwendet werden, sind zwar technisch beeindruckend, kosten aber in der Regel sechsstellige Beträge und erfordern meist eigenes technisches Personal für Betrieb und Wartung. Ihre Kosten und Komplexität machen diese Systeme für viele kleine und mittlere Gießereien unerschwinglich. Stattdessen lagern viele Unternehmen den 3D-Druck von Modellen an Fertigungsdienstleister aus, was die Kosten pro Modell erhöht und die Vorlaufzeiten verlängert.

Formlabs verfügt bereits über Erfahrung in der Herstellung von Photopolymeren mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) und sauberem Ausbrand. Unsere Materialproduktionsstätte Spectra stellt seit über einem Jahrzehnt Kunstharze für die Feingussindustrie her.

Seit Jahren hat Formlabs verschiedene Materialien im Angebot, die speziell für die Schmuckbranche entwickelt wurden. Diese sind mit Wachs angereichert und für das Gießen in einer Muffel bestimmt. Diese Materialien, Castable Wax Resin und Castable Wax 40 Resin, lassen sich gut ausbrennen und bieten einen verbesserten Arbeitsablauf im Vergleich zum traditionellen Wachsschnitzen.

Für größere Gießereikunden sind diese Materialien jedoch zu schwach zur Herstellung der größeren, dickeren und strukturell robusteren Teile, die für die industrielle Metallverarbeitung erforderlich sind. Um dieses Problem zu lösen, braucht es die marktführende Genauigkeit, Auflösung und Zuverlässigkeit von Formlabs' SLA-3D-Druckern gepaart mit der technischen Leistung der Formlabs-Materialbibliothek.

Clear Cast Resin ermöglicht es Gießereien jeder Größenordnung, die Produktion von 3D-gedruckten Modellen kostengünstig und einfach in den eigenen Betrieb zu verlegen. Das speziell für industrielle Gießereien entwickelte Clear Cast Resin ist ausgelegt auf erstklassige Leistung, einen sauberen Ausbrand, einen extrem niedrigen Aschegehalt, eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit und eine Modellgenauigkeit mit weniger als 0,25 mm Abweichung vom Entwurf.

Neben seiner technischen Leistung eröffnet Clear Cast Resin Gießereien den Zugang zum einfachsten und benutzerfreundlichsten Arbeitsablauf im 3D-Druck. Selbst ohne technische Ausbildung oder Erfahrung im 3D-Druck können Anwender*innen innerhalb weniger Minuten mit dem ersten Druck beginnen, dann den Drucker stehen lassen, um sich höherwertigen Aufgaben zu widmen, und bei ihrer Rückkehr ein fertiges, hochpräzises Modell vorfinden. Durch den geringeren Arbeitsaufwand ergeben sich niedrigere Gesamtkosten pro Teil, welche an die Kunden weitergegeben werden können.

3D-Drucker für den Hobbybereich – in der Regel FDM-Drucker (Fused Deposition Modeling oder Schmelzschichtung) – produzieren Teile mit schlechter Oberflächenqualität, was zu ungenauen Formen und mehr Arbeitsaufwand bei der Vor- und Nachbearbeitung führt. Erfahrungen mit hohen Vorlaufkosten oder schlechter Qualität können Gießereien davor zögern lassen, einen Versuch mit einem neuen Drucker oder neuen Material zu wagen. Formlabs' Clear Cast Resin und der einfache Arbeitsablauf der SLA-Drucker der Form-Serie vereinen die Qualität konventioneller großformatiger SLA-3D-Drucker mit dem Preisniveau und der Intuitivität von FDM-Druckern. So können industrielle Gießereien die Technologie mit geringen Anlaufkosten in den eigenen Betrieb holen. Mit minimaler Schulung können sie sofort mit der Modellproduktion beginnen.

Durch enge Zusammenarbeit mit seinen Kunden entwickelt Formlabs Produkte, die Probleme in jeder Branche lösen. Für den industriellen Feinguss bedeutete dies die Entwicklung eines Kunstharzes, das sauber ausgebrannt werden kann, enge Toleranzen einhält, einen geringen Aschegehalt und keine Spuren von Metallen aufweist – das alles mit einem 3D-Drucker, der erschwinglich ist und einen zugänglichen Arbeitsablauf bietet. Trotz der hohen Anforderungen überzeugt Clear Cast Resin, gedruckt auf dem Form 3+, Form 3L und Form 4, in jeder Hinsicht.

In Zusammenarbeit mit mehreren Betatestern haben wir über ein Jahr lang einen Arbeitsablauf entwickelt, den industrielle Feingießereien sofort implementieren können, ohne ihre bestehenden Prozesse anzupassen.

Diversified Metalsmiths ist eine industrielle Gießerei in Alabama, USA, die als Fertigungsdienstleister große Metallteile für die Luft- und Raumfahrt-, Sanitär-, Automobil- und Kunstindustrie liefert. Obwohl das Unternehmen schon seit fast dreißig Jahren Wachs-3D-Drucker verwendet, hat es sein Inventar vor Kurzem um Kunstharz-Drucker von Formlabs erweitert. Seine Erfahrung hat wesentlich zu den Tests unseres neuen Clear Cast Resin und des industriellen Feingussverfahrens beigetragen.

Diversified stellte mehrere spezifische Anforderungen an seine neue 3D-Drucklösung: Das Team brauchte ein Material mit sauberem Ausbrand, ein zuverlässiges und einfach zu bedienendes Ecosystem und die für das Laufradprojekt erforderliche Größe. Bei der Beurteilung der verfügbaren Lösungen kamen sie zu dem Schluss, dass der Formlabs-Workflow für eine kleinere Gießerei wie die ihre preislich erschwinglich und einfach zu integrieren war – es waren keinerlei neue Schritte nötig, um einzusteigen.

Anhand von Probedrucken urteilte Farr, dass sich der Form 3L und Clear Cast Resin reibungslos in den bestehenden Arbeitsablauf integrieren ließen – es waren keine Änderungen der Ausbrenntemperaturen, der Schlicker-Rezeptur oder des Teiledesigns erforderlich. Der Arbeitsablauf von Formlabs erbrachte sogar eine leichte Prozessverbesserung, da er das Einfügen von Angüssen direkt in die Teile ermöglichte. „Die Teile aus Clear Cast fügten sich direkt in den Workflow ein. Das Schöne ist, dass wir die Angüsse direkt in die Teile drucken können, was mit PMMA nicht möglich war“, so Farr.

Nachdem sich die Umstellung des Arbeitsablaufs als einfach erwies, musste als Letztes nur der Ausbrennvorgang überprüft werden. Auch hier bildete Clear Cast Resin einen idealen Ersatz für die ausgelagerten PMMA-Modelle – und das zu einem Bruchteil der Kosten. „Das Ausbrennverhalten entspricht genau dem von PMMA – wir behandeln das Material genauso wie PMMA und haben keinerlei Probleme“, berichtet Farr.

Ein einzelnes auf dem Form 3L 3D-gedrucktes Laufradmodell aus Clear Cast Resin kostet Diversified etwa 80 US-Dollar an Material und Arbeit. Verglichen mit den 300 Dollar, die das Team zuvor für das Outsourcing ausgab, amortisierte sich der Drucker somit innerhalb kürzester Zeit. Gleichzeitig konnte das Team seine Nutzungsszenarien erweitern und neue Anwendungen für den 3D-Druck finden.

Die SLA-3D-Drucker der Form-Serie und Clear Cast Resin bieten einen Arbeitsablauf nach dem Prinzip „Einstellen und Vergessen“ bei branchenführender Genauigkeit und sauberem Ausbrennen. Durch die Reduzierung des Arbeitsaufwands in der Druckvorbereitung und die Minimierung des Schleifens oder Handfräsens von Teilen im Nachhinein senken 3D-gedruckte Modelle die Gesamtkosten pro Teil und eröffnen neue Möglichkeiten, ohne dass der Arbeitsablauf geändert werden muss.

Laden Sie unser Whitepaper herunter, um mehr über den Gussprozess mit Modellen aus Clear Cast Resin zu erfahren. Haben Sie Fragen? Dann wenden Sie sich gern an unser Expertenteam für 3D-Druck.