Direktfeinguss, auch bekannt als Wachsausschmelzverfahren, ist eine beliebte Technik zur Herstellung von Gussformen, die genutzt werden kann, um kleine und große Teile mit einer Vielzahl von Metallen herzustellen. Seit über 5000 Jahren werden Metalle gegossen. Dieses uralte Verfahren erlaubt es Herstellern, mit einer großen Bandbreite an Materialien zu arbeiten, und ist eine der einfachsten Methoden zur Herstellung von Metallteilen.

Beim Feinguss wird mithilfe eines handgefertigten oder eines 3D-gedruckten Urmodells eine Hohlform hergestellt. Das Urmodell wird in ein feuerfestes Gussmaterial, auch bekannt als „Einbettmasse“, getaucht, das trocknet und aushärtet. Das Wachs oder das 3D-gedruckte Modell wird ausgebrannt, wodurch ein negativer Raum mit der Form des Designs zurückbleibt. In diesen Hohlraum wird Metall gegossen, um das Endprodukt zu erzeugen.

Wachsmodelle für detailreiche Schmuckstücke lassen sich nur mühevoll in Handarbeit herstellen. In der heutigen Welt, in der die Nachfrage hoch ist und Trends kurzlebig sind, können per Hand gefertigte Produkte oftmals nur schwer Schritt halten. Fortschrittliche Materialien und erschwingliche, betriebsinterne 3D-Drucker wie die von Formlabs revolutionieren die Arbeitsweise von Schmuck-Designern und -Herstellern. Sie ermöglichen Industriequalität an der Werkbank und erleichtern die Produktion und Anpassung von komplexen Geometrien, die bisher zeitintensive Feinarbeit erforderten.

Für weitere Informationen zur Verwendung von True Cast Resin, lesen Sie unseren Supportartikel.

Verwenden Sie eine CAD-Software wie RhinoGold, JewelCAD oder 3Design, um mit diesen besten Praktiken Ihr Teil vom Konzept zum 3D-gedruckten Muster zu führen.

Verwendete Produkte:

True Cast Resin: Ein wachsgefülltes Material für den präzisen Guss filigraner Schmuckstücke oder komplexer technischer Bauteile mit einer Dicke von bis zu 5 mm. Es ergibt hochgradig genaue Teile mit herausragender Detailwiedergabe und glatten Oberflächen.

Castable Wax 40 Resin: Ein Direktguss-Kunstharz mit hohem Wachsgehalt, das eine erhöhte Gießbarkeit bietet und sich für eine Vielzahl von Designmerkmalen wie Steinfassungen und Gravuren eignet.

Castable Wax Resin: Ein Kunstharz mit geringerem Wachsgehalt und hoher Festigkeit im ungehärteten Zustand, das sich für sehr feine Strukturen wie Draht-Filigranschmuck eignet.

Empfindliche Gusskanäle können gedruckt werden, um den Arbeitsaufwand zu Reduzieren und das Füllen der Form in Bereichen mit feinen Details zu verbessern. Entwerfen Sie Eingusskanäle so, dass sie entweder gerade sind oder sich zum Teil hin verjüngen.

Stützstrukturen, die in PreForm hinzugefügt wurden, sollten nicht als Gusskanäle verwendet werden. Wenn Sie Gusskanäle 3D-drucken möchten, empfehlen wir, sie in Ihrem CAD-Design hinzuzufügen.

Die außergewöhnliche Detailtreue von Castable Wax Resin ermöglicht Ihnen die Fertigung von beeindruckenden Filigranarbeiten. Diese feinen Drahtnetze sind eine Herausforderung, können aber mit einem sorgfältigen Gusskanal-Design gegossen werden.

Feine Netze können mit einem Drahtdurchmesser von nur 0,3 mm gedruckt werden. Gedruckte Filigranstrukturen sind zerbrechlich und können beim Entfernen von Stützstrukturen leicht beschädigt werden. Entwerfen Sie Filigranarbeiten so, dass sie möglichst selbsttragend sind.

3D-gedruckte Gusskanäle können bei Filigranarbeiten zusätzlich als Stützstrukturen dienen, die nach dem Gießen entfernt werden. Um zu verhindern, dass das Metall in diesen dünnen Kanälen erstarrt, fügen Sie Gusskanäle hinzu, die Metall an vielen Punkten entlang des Randes eines Filigrannetzes zuführen.

Das gründliche Waschen der Teile in Isopropylalkohol (IPA) mit einer Reinheit von 90 Prozent oder höher ist sehr wichtig für das Erzielen eines sauberen Gusses. Überschüssiges ungehärtetes Kunstharz kann das Härten der Einbettmasse behindern und für Gussfehler sorgen.

Lassen Sie die Teile vollständig trocknen, nachdem Sie sie aus dem IPA-Bad entfernt haben. Verwenden Sie Druckluft, um sicherzustellen, dass das IPA vollständig verdunstet ist, bevor Sie mit dem Nachhärten und Gießen beginnen. Wenn Teile aus Castable Wax nach dem Waschen und Trocknen noch klebrig sind, müssen Sie das IPA möglicherweise austauschen.

Die Waschzeiten finden Sie auf unserer Support-Seite.

Das Nachhärten verbessert die Gussergebnisse nicht, es sei denn, die Teile sind nicht ausreichend gewaschen. Teile lassen sich optional für zusätzliche Festigkeit bei der Handhabung nachhärten, wenn Ihre Teile beim Anbringen der Gusskanäle zerbrechen. Wenn Ihre Teile zerbrechlich sind, empfehlen wir das Nachhärten nach dem Entfernen der Stützstrukturen. Grünteile sind flexibler und zerbrechen beim Abtrennen der Stützstrukturen seltener.  Nach dem Nachhärten können verbleibende Spitzen mit Sandpapier der Körnung 1000 geschliffen werden.

Nachhärtungszeiten und Einstellungen finden Sie hier für Form Cure V2 und hier für Form Cure V1.

Bringen Sie die nachbearbeiteten Druckteile mit klebefähigem Gusskanalwachs an einem Gussbaum aus Wachs an. Schmelzen Sie das Wachs, um fließende Übergänge zwischen den gedruckten Modellen und den jeweiligen Eingusskanälen herzustellen.

Ordnen Sie dickere Teile unten und dünnere Teile oben am Baum an. 3D-gedruckte Teile benötigen möglicherweise etwas mehr Abstand zwischen den Teilen als ein herkömmlicher Wachsbaum. Wenn Sie große dünnwandige Teile gießen, stellen Sie sicher, dass Sie etwaige Ablauflöcher mit Wachs füllen, um zu verhindern, dass die Einbettmasse in das Druckteil gelangt.

Formlabs empfiehlt nicht, 3D-gedruckte Modelle in einen „Gussbarrieren“-Film zu tauchen. „Gussbarrieren“-Filme können die Fähigkeit des Kunstharzes einschränken, beim Erhitzen flüssiges Wachs abzugeben.

Die folgenden Schritte sind ein Standardverfahren zum Vorbereiten von Muffeln mit Einbettmasse. Ein Vakuumeinbettgerät hilft dabei, die Einbettmasse gleichmäßig zu vermischen, zu entgasen und einfach und sauber zu vergießen. Allerdings können auch ein separates Mischgerät und eine Vakuumkammer verwendet werden.

Formlabs empfiehlt Certus Prestige Optima Einbettmasse für Schmuck für True Cast Resink Castable Wax 40 Resin und für Castable Wax Resin. Castable Wax 40 Resin ermöglicht Ihnen mehr Freiheit bei der Einbettmasse. Wenn Sie besonders komplizierte Designs gießen, erwägen Sie eine festere phosphatgebundene Einbettmasse wie Nobilium Microfire. Wenn Sie alternative Einbettmassen verwenden, berücksichtigen Sie die Ausbrennempfehlungen des Herstellers.

Platzieren Sie die Muffel im Ausbrennofen und heizen Sie ihn gemäß dem empfohlenen Ausbrennzeitplan. Nehmen Sie abhängig von den Anweisungen zur Einbettmasse, der Muffelgröße und der Menge des Druckmaterials Anpassungen vor.

Wir empfehlen die Verwendung eines belüfteten Ofens (mit Einlass und Auslass). So ist für einen ausreichenden Luftstrom in der Kammer gesorgt, durch den der gesamte Harzdampf sicher über die Abluft abgeführt werden kann.

Deutlich kürzere Ausbrennzeiten (4 bis 8 Stunden) sind auf leichte Geometrien und feste phosphatgebundene Einbettmassen beschränkt. Phosphatgebundene Einbettmassen ermöglichen ein schnelleres Ausbrennen bei allen Gusskunstharzen von Formlabs.

Tipps:

• Die Belüftung ist sehr wichtig, doch kann dadurch die Temperatur im Ofen sinken. Überwachen Sie soweit wie möglich die Ofen- und Muffeltemperatur und passen Sie Ihren Prozess an, wenn Sie einen Ausbrennzeitplan entwickeln, der sich für Ihre Ausrüstung eignet.
• Wenn Sie eine aktive Belüftung verwenden, verstärken Sie das Ansaugen so viel wie möglich, um die Luftzirkulation im Ofen zu verbessern.
• Wenn der Ofen voller Muffeln ist, ist das Ausbrennen pro Muffel weniger effizient. Schließen Sie einen Sauerstoffgenerator oder einen Druckluftleitung mit geringem Durchsatz an den Ofen an, um den Luftstrom zu erhöhen.

Entfernen Sie die Form aus dem Schmelzofen und vergießen Sie das Metall. Schleuder- oder Vakuumgussgeräte wie das Neutec J2R (USA) und die Indutherm MC-Serie (EU) sind benutzerfreundlich und hochgradig steuerbar. Schrecken Sie die Form nach dem Gießen in Wasser vorsichtig ab und spülen Sie die Einbettmasse ab.

Formlabs hat Gussteile aus Gold, Silber und Bronze, die mit Modellen aus True Cast Resin, Castable Wax 40 Resin und Castable Wax Resin gegossen wurden, getestet. Die Metallkompatibilität ist in erster Linie eine Eigenschaft der Einbettmasse. Unterschiedliche Metalle erfordern von der Einbettmasse ein unterschiedliches Maß an Temperaturbeständigkeit.

Formlabs-Kunstharze, die direkt gegossen werden, benötigen Temperaturen von mindestens 732 °C, um vollständig auszubrennen. Fragen Sie den Hersteller, wenn Sie sich über die Kompatibilität des Harzes mit einer bestimmten Einbettmasse unsicher sind.

Formlabs bietet sowohl True Cast Resin, Castable Wax 40 Resin als auch Castable Wax Resin für den Feinguss von Schmuck an. Castable Wax 40 Resin ist für verbesserte Flexibilität beim Ausbrennzeitplan ausgelegt und eignet sich für Anfänger beim Gießen von Kunstharzen. Bei Castable Wax Resin muss der Ausbrennzeitplan strikter befolgt und die Einschränkungen bei der Geometrie müssen genauer beachtet werden, damit hochwertige Gussergebnisse erzielt werden können.

Empfohlene Zeitpläne für die beiden Materialien werden unten angegeben (für den Einsatz mit Certus Prestige Optima oder einer gleichwertigen Einbettmasse).

Eine vollständige Aufgliederung der Zeiten und Temperaturen je nach Einbettmasse und Metall finden Sie hier in unserem Leitfaden zur Verwendung von True Cast Resin.

Dank des nahtlosen Druckvorgangs, der hohen Genauigkeit und der glatten Oberflächenbeschaffenheit ermöglichen Formlabs' SLA-3D-Drucker einen direkten Übergang vom Design zur Produktion. Ganz gleich, ob Sie Teile zum Anprobieren, gießfertige individuelle Schmuckstücke oder Urmodelle für wiederverwendbare Schmuckformen drucken möchten: Formlabs bietet immer ein Material an, das der Aufgabe gewachsen ist. Lernen Sie die SLA-3D-Drucker von Formlabs kennen, um mehr zu erfahren, oder kontaktieren Sie den Vertrieb, um die richtige Lösung für Ihre Anwendung zu finden.

Besonderer Dank gilt Lars Sögaard Nielsen und der KEA (Copenhagen School of Design and Technology), die Formlabs genehmigten, ihren Gussprozess zu dokumentieren.