Wachsausschmelzverfahren – Filigraner Feinguss für Kleinserienteile

Das Wachsausschmelzverfahren stammt aus dem Bronzezeitalter um 2500 v. Chr.. Seitdem wurde es zur Fertigung von Gebrauchsgegenständen wie Waffen, Musikinstrumenten und Schmuck benutzt. Im Laufe der Zeit machten jedoch Bienenwachs und Lehm hochwertigen Wachsmelangen und Keramik Platz und das Fertigungsverfahren wurde weiterentwickelt und so auf hochwertige Industrieanwendungen zugeschnitten.

Beim Wachsausschmelzverfahren wird Wachs unter Hochdruck in eine hochpräzise Aluminiummatrize eingespritzt, wodurch die Modelle entstehen. Diese Wachsmodelle werden in ein Gusssystem zu Trauben aus Produkt- und Laufwachs verklebt. Die Wachstraube wird mit einer Keramikschicht versehen, indem man sie in keramischen Schlicker eintaucht und anschließend besandet. Dieser Schritt wird vollautomatisch mehrmals wiederholt. Nach Befestigung der keramischen Schale wird das Wachs in einem Druckkessel ausgeschmolzen. Die nun leere Keramikschale wird gebrannt und das flüssige Aluminium oder der flüssige Stahl kann nun in die Schalenform gegossen werden. Nach dem Erkalten wird die keramische Schale entfernt und die Gussteile vom Anschnittsystem getrennt. Es folgen Endbehandlungen und erforderliche Prüfungen.

Per Wachsausschmelzen entstehen genaue, dünnwandige Produkte, die Hohlräume, Rippen und Hinterschneidungen aufweisen können. Damit eignet sich das Verfahren für Anwendungen in fast allen Branchen und besonders dort, wo viele Funktionen auf engstem Raum zu vereinen sind (komplexe Teile) und Gewicht eingespart werden muss (dünnwandige Teile).

Dank enger Toleranzen lassen sich spanabhebende Endbehandlungen einschränken oder sogar ganz vermeiden. Durch die glatten Oberflächen lassen sich die als Sichtteile angewandten Produkte unverzüglich einbauen oder lackieren. Bekannte Feingussanwendungen des Wachsausschmelzens sind Gehäuse für die Optik und Elektronik in der Zivilluftfahrt, Wehrtechnik, der optischen Industrie und im Maschinenbau.

Gussteile, und ganz besonders der Feinguss, sind häufig Teil eines zusammengesetzten Produkts. Viele genaue Einzelteile wie beispielsweise O-Ringe lassen sich gleich mitgießen. Trotzdem bleiben oft eine Reihe von Details übrig, die auf Grund der extremen Genauigkeitsanforderungen mit der Maschine zu bearbeiten sind.

Durch gute Wechselwirkung von Gießer und Bearbeiter kann für diese beiden Schritte ein „Bestverfahren“ gefunden werden, das häufig zu einem geringeren Selbstkostenpreis des Gussteiles und der Gussmatrize führt. Eurocast zieht dazu Bearbeiter und Oberflächenbehandler des eigenen Konzerns (Aalberts Industries NV) heran und koordiniert die angabengemäße mechanische Bearbeitung, Oberflächenbehandlung und Lackierung der Gussteile, damit der Kunde ein Endprodukt erhält. Zusätzlich zum preisbedingten Vorteil und der kürzeren Lieferzeit, die mit der Abstimmung der unterschiedlichen Disziplinen untereinander einhergehen, werden dem Kunden viele Handling-Kosten und eine lange Durchlaufzeit erspart.

Die einmaligen Kosten einer Gussmatrize sind beim Feinguss verhältnismäßig gering, wenn man sie mit denen komplizierter Auf-/Zu-Matrizen vergleicht, die für andere Gussverfahren mit ähnlichen Genauigkeiten erforderlich sind, wie zum Beispiel Spritzguss-Aluminium. Dadurch eignet sich der Guss nach dem Wachsausschmelzverfahren für kleine Serien. Im Schnitt beträgt die Seriengröße einer Produktion zehn bis fünfzig Stück. Da es sich dabei häufig um sich wiederholende Serien handelt, liegt die Produktzahl pro Artikel im Schnitt zwischen 100 und 300 Stück im Jahr.

Bezüglich der Entwicklungsphase eines Produkts macht das Wachsausschmelzverfahren es möglich, ohne Matrize Produkte anzufertigen, die nahezu die gleichen mechanischen Eigenschaften, Oberflächenqualitäten und Toleranzen der späteren Serie haben. Benutzt man statt eines Wachsmodells ein lasergesintertes Teil aus Kunststoff und schmilzt und gießt man es genauso aus, ist die Lieferung von Schnellprototyping-Teilen möglich. Da keine Matrize erforderlich ist, liegt die Durchlaufzeit dieser Produkte bei zwei bis drei Wochen nach Erhalt der 3D-Zeichnungen.

Der stetig zunehmende Wettbewerbsdruck zwingt Unternehmen, immer flexibler zu werden und die Bestände zu minimieren. Realisiert wird dies durch verkürzte Durchlaufzeit und den Einkauf gemäß der „Just-in-time-Strategie“. Bei Eurocast wird die Produktion durch die Kombination TOC/Flow, auch „Lean Production“ genannt, gesteuert. Diese Methode wird schon seit vielen Jahren in der Automobilindustrie angewandt und erstreckt sich langsam auch auf andere Bereiche. Da man kleine Partien und flexible Kapazitäten benutzt und die Parameter zwecks Behebung von Engpässen stetig prüft und korrigiert, lassen sich sehr kurze Durchlaufzeiten realisieren. Dank dieser Steuerung hat Eurocast eine Durchlaufzeit von vier Wochen für Serienteile.