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3D-Druck für Wachsmodellguss

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  • 3D-Druck für Wachsmodellguss

    Hallo allerseits,

    eigentlich bin ich Modellbahner, aber unlängst hat mich ein Freund zu einem 3D-Druck-Schnupperkurs mitgenommen, und seitdem mache ich mir Gedanken, wie ich 3D-Druck nutzen könnte.

    Primäres Einsatzgebiet wäre für mich der Bereich Wachsmodellguss (lost wax method), da ich mir für das im Bau befindliche Dampflokmodell originalgetreue Räder und weitere Teile gießen lassen möchte, die so von keinem Anbieter erhältlich sind. Eine passende Stahlgießerei habe ich in der Nähe, das Problem sind aber die standardmäßig notwendigen Alu-Formen für die Wachsmodelle, deren Herstellung außerhalb meiner Möglichkeiten liegt (keine eigene CNC-Fräse, als externer Auftrag nicht zu bezahlen). Holzformen sind möglich und auch schon bis zum fertigen Stahlgussteil erprobt, erfordern jedoch einen immensen Arbeitsaufwand bei der Herstellung sowohl der Formen (klassische Fräsmaschine + viel Handarbeit) als auch der Wachsmodelle. Somit suche nach einer Alternative mittels 3D-Druck, vorstellen kann ich mir entweder Druck von Formen, in die das Wachs gegossen/eingespritzt wird, oder direkten Druck der Wachsmodelle.

    Zu ersterem habe ich bislang nur eine englische Bemerkung gefunden, das Wachs sei dann nicht vom PLA/ABS zu trennen, allerdings ohne jegliche Angaben zur Konstruktion der Form, Material, Trennmittel u.Ä.

    Wachsfilament zum direkten Drucken habe ich gefunden, ist allerdings angesichts der einmaligen Verwendung für jedes einzelne Gussteil sauteuer (geht beim Brennen der Keramikform verloren).

    Meine Frage: Hat jemand hier schon mal mit sowas experimentiert?

    Dank und Gruß...
    Kristian
    Erstes Versuchsrad ohne Anprüche an Ästhetik

  • #2
    ... ich lasse gelegentlich was bei Shapeways drucken - die letzten Teile in Stahl und Bronze ... die können aber auch direkt in Wachs ...

    Viktor

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    • #3
      Danke für den Tipp, Shapeways kenne schon ich vom Hörensagen. Angesichts der Preise schon für Kleinteile kann ich mir nicht vorstellen, dass 12 Räder mit rund 30 kg Gesamtgewicht (in Stahl, D = 140 - 260 mm) bezahlbar wären, selbst als Wachsmodelle.

      Kristian

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      • #4
        Wenn Du das Wachsauschmelzverfahren anwenden willst, dann kannst Du es auch mit PLA machen. Das wird in der Industrie mittlerweile auch angewand, da PLA sich wie Wachs rückstadsfrei aus den Formen entfernen läßt, aber gerade für komplexe Formen mit gleich beim Druck hinzugefühten Gußkanälen wesentlich stabilder und unempfindicher ist.
        Allerdings kannst Du Dich auch davon verabschieden, daß man 3D Druck mal eben so machen kann. Dazu gehört so Einiges an Wissen und Erfahrung.

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        • #5
          Danke, diese Möglichkeit habe ich mittlerweile auch schon entdeckt, wäre natürlich am einfachsten. Allerdings werde ich erst checken müssen, ob die Gießerei auf Gussmodelle aus PLA überhaupt eingeht.

          Das 3D-Druck ne Wissenschaft ist, habe ich schon begriffen, ziehe mir seit 2 Wochen Videos ein. Im Gegensatz dazu sieht WIG-Schweißen bei Youtube wie ein Kinderspiel aus, und trotzdem musste ich 3 Wochen lang Übungsnähte schweißen, bis ich es einigermaßen im Griff hatte. Zum Glück haben wir hier ein FabLab (da war der Schnupperkurs), hoffe, da über die ersten Hürden hinweg geholfen zu werden. Erster Schritt ist jedoch, sich mit Fusion 360 anzufreunden, habe bisher alles nur 2D gezeichnet, bin mit der Lok noch ganz am Anfang. Erst dann kommt 3D-Druck dran.

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          • #6
            MOLDLAY:
            https://3druck.com/3d-druckmateriali...n-vor-5129578/
            Grüße
            Pantah

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            • #7
              Hallo in die Runde,

              seit meinen Posts im Sommer bin ich schon viel weiter gekommen, kann bereits zuverlässig Formen aus PLA drucken (nur 1 mm starke Schalen, bei weitem kein Selbstläufer beim 3D-Druck) und darin brauchbare Wachsmodelle gießen - auch hier galt es, etliche Probleme zu bewältigen. Mit jeder neuen Form wird es besser, die Entwicklungsarbeit trägt Früchte.

              In die Gießerei habe ich noch keine Modelle gebracht, da ich noch mit Rissen an den Radspeichen kämpfe, die in Folge der Schrumpfung des Wachses beim Erkalten entstehen und am Gussteil aufgrund der Technologie in der Gießerei noch breiter würden und vor dem Lackieren verkittet werden müssten. Ich habe aber noch einige Ideen, wie sich dieses Problem lösen ließe, und somit die Hoffnung auf wirklich einwandfreie Räder noch nicht aufgegeben. Einfache Teile - Balken oder Scheibenräder - machen keine Probleme, auch solche gibt es haufenweise herzustellen. Dies hat mich bewogen, einen eigenen Drucker anzuschaffen, noch vor Silvester müsste er eintreffen - ein Prusa MK3, habe extra auf ihn gewartet. Im Moment ziehe ich mir gerade einen Baubericht bei Youtube ein .

              Zum Wachsfilament: Schon im Sommer habe ich vielversprechenden Kontakt zu Polymaker aufgenommen, allerdings seitdem in dieser Richtung nichts mehr unternommen, da ich vorrangig mit Formen arbeiten möchte und Wachsfilament nur für spezielle Teile einsetzen möchte, die sich einfach nicht gießen ließen (dünne Teile mit großen Öffnungen u.Ä.) - kommt später an die Reihe.

              Soviel im Moment, ich melde mich noch dazu.

              Schöne Weihnachten und einen guten Rutsch...
              Kristian

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              • #8
                Hallo wieder mal,

                es hat ein Weilchen gedauert, aber endlich habe ich wieder etwas zu berichten (falls es noch jemanden interessiert): Mein erstes Gussrad ist da! Ganz fehlerlos ist es noch nicht, da das Wachsmodell nicht gerade ideal war und ich jetzt nicht viele Stunden mit Nachbesserungen verbringen wollte, aber auch so bin ich happy. Auf jeden Fall weiß ich jetzt, wie der Hase läuft und was ich an der Form noch ändern muss.

                Wie bereits angesprochen, bereiteten Risse an den Speichen das größte Problem - erst im Frühjahr kam mir die zündende Idee: Die Form darf nicht kalt sein, sondern muss temperiert werden, damit das ganze Teil (in dicken wie auch dünnen Bereichen) gleichmäßig abkühlt. Dafür musste ich aber aufgrund der höheren "Betriebstemperaturen" von PLA auf PET umsteigen, das bedeutete etliche Änderungen an der Form (und sich überhaupt mit dem Material anfreunden).

                Nachlauf Guss 1.JPG

                Nachlauf Guss 3.JPG



                Nachlauf O 3.JPG

                Achslagerblock ML roh.JPG



                Außerdem habe ich einige Versuche mit Moldlay gemacht (der örtliche 3D-Laden hatte ein Muster davon), bin damit aber nicht zufrieden: überall ziehen sich Fäden und machen sich Knubbel, Brücken hängen wahnsinnig durch... Vielleicht habe ich nur nicht die richtigen Parameter gefunden (210/60 °C, 0,1 mm Schichtstärke), aber auch wenn es bessere geben sollte: Das Material ist zu weich und mühsam zu glätten. Ich wollte es vor allem für dünnwandige Teile nutzen, aber die kann man nicht glätten, ohne das Teil unwillkürlich zu verbiegen, also ist Moldlay für mich praktisch sinnlos. Nun werde ich wieder Polymaker ansprechen, laut Infos in einem Forum soll deren Polycast fester sein - mal sehen.

                Gruß
                Kristian

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                • #9
                  Zitat von 3D-Anfänger Beitrag anzeigen
                  ...(falls es noch jemanden interessiert)...
                  Gruß
                  Kristian
                  "PolyCast™ can be polished in the Polysher™ (via Polymaker’s patented Micro-Droplet Polishing™ technology), eliminating the layers from filament-based printing processes and resulting in a very smooth part surface. This is critical to ensure the quality of metal parts".

                  Ob diese Nachbearbeitung jedem Modell gut tut? Ob diese Filamente aber überhaupt noch geliefert werden ? Fast überall steht : "out of stock"

                  Falls ich das hier nicht schon irgendwo sagte: als Trennmittel soll solcher Spray taugen, wie er von Schweißern verwendet wird, damit Metallspritzer nicht anhaften (hauptsächlich an der der Düse).

                  Erfahrung habe ich nur mit wasserlöslichem Trennlack aus dem GFK-Formenbau. Der würde auch die Oberfläche glätten. Dazu hätte ich dann eine Idee, wie man das Schrumpfen (und Reißen) von Wachs verhindern könnte : Wachs raspeln und in die angewärmte Form pressen. Die Form sollte aber so eine Art Ausstoßer erhalten, falls man das Produkt nicht wie einen Pudding aus der Form stülpen kann.
                  Zuletzt geändert von PELLETEXT; In den letzten 2 Wochen.

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                  • #10
                    Das Glätten von Polycast erfolgt praktisch durch Alkoholdämpfe (Isopropylalkohol). Die Methode ist auf das Material abgestimmt, es ist fraglich, ob sie für andere Wachsfilamente oder Materialien allgemein funktioniert. Außerdem würden höchstwahrscheinlich auch Kanten gerundet, die ich eckig haben möchte.

                    Die Idee mit den Wachsraspeln ist im Prinzip nicht schlecht, schließlich wird das Wachs bei der professionellen Verarbeitung leicht aufgeschäumt unter Druck in die Formen gepresst, wobei die Luftbläschen angeblich das Reißen verhindern oder zumindest minimieren. Die Formen müssen dann aber dem Druck standhalten, sind deshalb aus Alu CNC-gefräst, und das ist genau das, was sie extrem teuer macht und wofür ich nach einer alternativen, für mich bezahlbaren Alternative suche. Ich habe die Gießer angesprochen, ob man versuchen könnte, Wachs in eine speziell auf den Druck konstruierte 3D-gedruckte Form zu spritzen, darauf wollten sie sich nicht einlassen.

                    Wachsraspeln in eine geschlossene Form (auf dem Bild ist nur eine Hälfte davon) zu pressen ist jedoch praktisch äußerst schwierig zu realisieren, und dabei eine glatte Oberfläche zu erreichen erscheint mir kaum möglich. Außerdem ist die Festigkeit ssolch eines Produkts fraglich - das Modell muss ja die Handhabung beim Herstellen der Keramikform überleben. Aber wie oben geschrieben, die Risse habe ich im Griff und kann meine Modelle für Räder herstellen, jetzt geht es um andere Gussteile, die ich direkt aus Wachs drucken möchte. Ich habe an Polymaker geschrieben, mal sehen, was daraus wird.

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                    • #11
                      Zitat von 3D-Anfänger Beitrag anzeigen
                      ... Außerdem ist die Festigkeit solch eines Produkts fraglich - das Modell muss ja die Handhabung beim Herstellen der Keramikform überleben....
                      Klar, wenn man sowas aus dem Haus geben muss, dann ist man vom guten Willen der Gießer abhängig. Manche sind ja aber Umgang mit Schwierigkeiten gewöhnt, wenn sie für Künstler arbeiten.
                      https://www.thevirtualfoundry.com/stainless-steel/ könnte einem das ersparen, wenn bloß der Sinterofen nicht so teuer wäre.

                      Schon in den 1980er Jahren habe ich übrigens in einer "Zinngießerei" (in Anführungszeichen, weil die meisten Produkte garnicht gegossen sondern gespritzt wurden) die Zubereitung der Silikonformen bestaunt.
                      Dort werden die Luftblasen aus dem Silicon per Unterdruck restlos entfernt.

                      Bei einem Afrikaner (vermutlich Ghana) habe ich mal den Guss eines Schmuckstückes aus Gold bestaunt, wie er wohl schon seit mehr als 3 Jahrtausenden klappt. Das größte Geheimnis war das Material der Form, die ja all die Feinheiten des Wachses übernahm.

                      Aber um mal bei der Eisenbahn zu bleiben : bei einem Hinterhof-Waffenschmied in Pakistan habe ich gesehen, wie er Verschleißteile für eine Kalaschnikow mittels Thermit goss.
                      So einen Hof braucht man halt. Oder einen guten Draht zu Eisenbahnern ?
                      Zuletzt geändert von PELLETEXT; In den letzten 2 Wochen.

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                      • #12
                        Hallo

                        ich finde den ganzen angedachten Weg mit Form in Wachs und gießen viel zu aufregend.
                        Auf einer Stahl geeigneten CNC Fräse kann man Stahl besser zerspanen als das erst gegossen wird.
                        Stahl kostet nichts, deshalb kann man auch billig die Hälfte vom Klotz in Späne verwandeln.
                        Hier wird z.B. seit gestern eine CNC Fräse (Deckel FP4 CNC) für VB 2600 Euro verkauft
                        Da ist die Anschaffung einer Fräse günstiger als sich 12 Formen drucken zu lassen. Stahlklötze kann man bedenkenlos vom Schrott holen, weil Stahl nicht altert. Bei Preisen von ~200 Euro/Tonne kann man sich aber auch Neuware leisten.
                        Meine Fräse dreht zu hochtourig, ich kann damit keinen Stahl, nur Aluminium fräsen. Würde ich so etwas zweiseitig fräsen bräuchte ich wohl 3 Stunden für ein Rad. So teuer wird ein solches Rad also nicht. Ich hab mir so gerade Kämme für einen großen Holzhäcksler fräsen lassen, da hat jeder Kamm 12Kg gewogen und ich habe 35 Euro pro Stück gezahlt.

                        In diesen Zerspanungsforen gibt es viele Leute die zu Hause sowohl Drehmaschine als auch Fräse stehen haben. Selbst manuelles Kopierfräsen wäre billiger als formen und gießen.
                        Hier gibts die Zerspanungsbude und die CNC-Ecke, um nur zwei Foren zu nennen in denen sich Leute mit schweren Maschinen tummeln.
                        Einfach mal nachfragen kostet nichts.

                        grüße
                        ralf

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                        • #13
                          Zitat von ralfg Beitrag anzeigen
                          ... Leute mit schweren Maschinen tummeln.
                          Einfach mal nachfragen kostet nichts.

                          grüße
                          ralf
                          Letzteres bringt aber auch nichts, falls alles was Lärm erzeugt ausscheidet.
                          Ich persönlich liebe aber feine Guss-Häute seit früher Kindheit.
                          Grund: eine Art Heeres-Schau oder "Tag der offenen Tür" der Amis in West Berlin (ungefähr 1953), wo ein deutscher Metaller diesen Satz sprach beim Anblick eines US-Maschinengewehrs auf einem Panzer : hätten wir nur so genau wie NÖTIG gearbeitet, dann hätten wir den Krieg gewonnen. Wir sollten aber immer so genau wie MÖGLICH arbeiten. (meine Anmerkung: der Hitze-Schutz (oder wie das Ding heißen mag) um den Lauf sah wirklich steinzeitlich aus - erfüllte aber seinen Zweck natürlich 100%ig !

                          Solche Erkenntnisse können einen damals 12-Jährigen lenken bzw. prägen.
                          Zuletzt geändert von PELLETEXT; In den letzten 2 Wochen.

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                          • #14
                            falls alles was Lärm erzeugt ausscheidet.
                            Stahl fräsen oder drehen macht eigentlich keinen Lärm. Die Maschinen laufen langsam. Beim Fräsen mit schweren Maschinen ist die Fräse an sich kaum zu hören. Ich habe eine SCM Fräse die eine Tonne wiegt, die Blasluft zum Kühlen ist lauter als das Laufgeräusch der Fräse. Allerdings macht die nur zwei Geschwindiglkeiten 10K und 20K, also viel zu schnell für Stahl.
                            Der Fräser im Material ist das was Lärm macht. Bei den niedrigen Drehzahlen für Eisenmetalle, also so 2K 1/min ist nicht viel zu hören.
                            Es ist eher das hohe Gewicht der Maschinen das verhindert das man sich so etwas mal eben hin stellt.
                            Aber auch mit dem Gießen gibt es einfachere Wege. Da wird für ein Rad kein Wachsmodell gebraucht, selbst ein Alu- oder Holzmodell geht. Hier ist ein Video in dem man sieht wie so ein Rad ohne verlorenes Modell gegossen wird. Der Rand und die Lauffläche werden danach noch überdreht und fertig.
                            Hier mit verlorenen Wachsmodellen zu arbeiten gibt keinen Sinn. Dafür ist die Form zu einfach, sie braucht nur zweiseitig zu sein. Das Modell muß nur den Druck beim feststampfen des Formsand aushalten. Ein 3D Gedrucktes Modell wird sich aber mit Sicherheit verziehen also wäre ein Alu-Modell sinnvoll. Und das kann jeder auf seiner Käsefräse hinbekommen.
                            Ich habe einen kleinen Autoklav aus Aluminium gebaut, da sind Deckel und Boden mit D=400mm aus 30mm Material weil er 20bar Druck halten muß. Das hat keine Probleme auf meiner kleinen Haase AL Pro-Fräse gemacht. Mit Programmerstellung ab Zeichnung war das an einem Samstagnachmittag erledigt.

                            Ich persönlich liebe aber feine Guss-Häute
                            Der Nachteil von Guß ist das durch den hohen Kohlenstoff Anteil das ganze brüchig wird und bleibt. Dann müsste man das Teil noch schmieden was man sich aber nicht leisten kann. Die Gußhaut muss eh entfernt werden, die rauhe Oberfläche entsteht durch Sandstrahlen mit dem die Hat abgestrahlt wird.
                            Wegen der Zerbrechlichkeit von Stahlguß würde ich Zerspanung vorschlagen.

                            grüße
                            ralf

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                            • #15
                              Zitat von ralfg Beitrag anzeigen
                              Hier wird z.B. seit gestern eine CNC Fräse (Deckel FP4 CNC) für VB 2600 Euro verkauft
                              Da ist die Anschaffung einer Fräse günstiger als sich 12 Formen drucken zu lassen.
                              Na wenn Du Dich da nicht irrst: Die gezeigte Form kostet mich rund 4 Euro an Material und 12 Stunden Nacharbeit, plus rund 1 Stunde pro Wachsmodell (Gießen und Nacharbeiten). Natürlich sollte ich beim Finanziellen auch die Anschaffungskosten für den Drucke auflösen - 700 Euro. Klar, immer stellt sich bei sowas die Frage, wovon habe ich mehr / was kann ich eher verschmerzen: Geld oder Zeit. Da können die Blickwinkel natürlich verschieden sein.

                              Was die Bearbeitungszeit pro Rad betrifft: Da kommt´s drauf an, wie fein man die Oberfläche und vor allem all die Innenrundungen haben will. Mit einem 3-er Kugelfräser in Stahl liegt "volle Pulle" schon recht weit unten, entsprechend dauert das dann. Dazu ein Vergleichswert: Für ein Rad ungefähr dieser Größe, jedoch mit mehr Speichen und Gegengewicht, brauchte ein Mann auf der CNC-Fräse 14 Stunden.

                              Was Maschinengröße und Lärm anbelangt, habe ich kein Problem (Weiler LZ 280 + russisches FP4-Pendant ohne CNC). Zugegeben: hätte ich zu der Zeit. als ich meine Werkstatt einrichtete, eine CNC-FP4 zum genannten Preis gesehen, wäre ich vielleicht schwach geworden (obwohl sie keine klassische Fräse ersetzt, man will ja schließlich nicht für jede Kleinigkeit ein Programm schreiben). Hat sich aber nicht ergeben, jetzt versuche ich das Beste daraus zu machen, was mir zur Verfügung steht.


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