Vakuumguß

Vakuumgiessanlage bestehend aus Kammer und zwei WärmeöfenDie "Burg" zeichnet sich schon immer durch eine umfassende Grundlagenausbildung aus (in die sich auch die Naturwissenschaftlich-Technische Grundlagenausbildung einreiht) und die Integration von Werkstätten in die Lehre. Ideen und Entwürfe erfahren also eine "Materialisierung".
Neben klassischen Möglichkeiten steht seit Herbst 2001 mit einer Vakuumgießanlage ein weiteres Rapid-Prototyping-Werkzeug zur Verfügung. Die Anlage besitzt eine große Frontscheibe, wodurch Prozesse für die Studenten auch wirklich sichtbar und erlebbar werden.

An der Hochschule ist seit einiger Zeit CAD/CAM Realität. Digitale Entwürfe mit einer dreidimensionalen Datenbasis (beispielsweise mit Alias oder Solidworks erstellt) können zur Ansteuerung einer LOM- oder 5-Achs-Fräsmaschine verwendet werden. Die fertigen Objekte können entweder direkt verwendet werden, eine Oberflächenbehandlung/ Lackierung erfahren oder als Positivmodell für eine Negativform aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) dienen, in die hinein dann belastbare, dünnwandige Abformungen laminiert werden können.
Mit der Vakuumgießtechnik können nun in kürzester Zeit auf Basis digitaler Entwürfe Serienprodukte simuliert werden incl. der Eigenschaften der dann im (üblicherweise) Spritzguß verwendeten Thermoplaste.

Werkstoffe

Verwendet werden Duroplaste (oder Elastomere), d.h. Kunststoffe, die durch eine chemische Reaktion irreversibel aushärten und dann auch nicht mehr durch Wärmezufuhr verformt werden können. Für den Rapid-Prototyping-Prozeß wurden spezielle Duroplaste entwickelt, die in ihren mechanischen Eigenschaften zeimlich genau den später in der Serie verwendeten Thermoplasten entsprechen. Ein Handygehäuse (aus beispielsweise dem Thermoplast Polycarbonat) kann also auch in seinen späteren Eigenschaften schon im Prototypen simuliert werden. Die Form für den Vakuumguß wird üblicher Weise aus transparentem Silikonkautschuk hergestellt.

Verfahren

Duroplaste und Elastomere bestehen meist aus zwei Komponenten, die intensiv miteinander vermischt werden müssen. Dabei wird natürlich auch Luft untergerührt, die nicht sofort wieder entweichen kann, wenn die Substanzen nicht dünnflüssig wie Wasser sind, sondern eher die Konsistenz von Honig haben. Unter Umständen bleibt also beim atmosphärischen Guß Luft im fertigen Teil eingeschlossen. Dies läßt sich manchmal auch durch Einbringen von Vibration (Vibration überwindet Reibung und die Luft steigt nach oben) nicht ganz beheben.

Vakuumkammer mit Silikonkautschuk für den FormenbauEin absolut lufteinschluß- und lunkerfreier Guß läßt sich erst unter Vakuum realisieren. Dazu werden die beiden Ausgangskomponenten in einen Raum gebracht (im einfachsten Fall eine Glasglocke) sowie die Gießform. Der Raum wird evakuiert, die Komponenten vermischt und in die Form gegossen. Nach dem Aushärten und der Entnahme wird das fertige Teil noch einer gezielten Wärmebehandlung unterzogen, dem sogenannten Tempern.

Im Bild sehen Sie die Vorbereitung für die Erstellung der eigentlichen Silikonkautschukgießform. Die beiden Komponenten (Silikon und Vernetzer) wurden in diesem Fall außerhalb abgewogen, vermischt und anschließend in der Vakuumkammer evakuiert. Dabei wird die enthaltene Luft "herausgesogen". Es entsteht der Eindruck einer kochenden, aufschäumenden Substanz. Ein Klick auf das Bild zeigt diesen Vorgang.

Der evakuierte Silikonkautschuk wird in einen Formkasten mit Modell, Anguß und ggf. Steigern gefüllt, wo er dann erstarrt.