Weiguss-Spanntechnik

Filigrane Bauteile zuverlässig fixieren

Bei der spanenden Prototypen-Fertigung ist eine auch für filigrane Bauteile zuverlässige Spannvorrichtung entscheidend für einen reproduzierbaren Prozess. Bei mechanischen Spannungen kann es zu Werkstückverformungen kommen. Rapid Prototyping Technologie setzt daher auf die Gieß-Spanntechnik von Witte, die Bauteile mittels niedrigschmelzender Wismut-Legierung fixiert.

3D-Fräsen einer Puppe, gespannt mit Weiguss.

Rapid Prototyping Technologie (RPT) fertigt seit nunmehr 20 Jahren Prototypen und Kleinserien unter anderem für die Automobil-, Luftfahrt- und Elektroindustrie. Oft werden dabei sphärisch komplexe Bauteile realisiert, indem Werkstücke von mehreren Seiten bearbeitet werden. Ein mögliches Vorgehen ist, zunächst eine Seite des aufgespannten Bauteils zu fräsen und Stege stehen zu lassen, die das Bauteil mit dem Rahmen verbinden. Anschließend wird das Bauteil umgedreht und die Rückseite bearbeitet. Problematisch hierbei ist das mit zunehmendem Zerspanungsgrad sinkende Bauteilvolumen, wodurch sich das Werkstück beim erneuten Spannen verziehen kann. Zudem kann das wiederholte Spannen zu Ungenauigkeiten führen. Neben dem Verlust der Präzision ist eine unerwünschte manuelle Nacharbeit notwendig. Auch die Alternative, in eine Rohteilplatte eine Negativtasche zu fräsen und dort das einseitig bearbeitete Bauteil einzukleben, um es weiterbearbeiten zu können, ist keine sichere Lösung. Der Kleber könnte sich lösen und mit ihm das Bauteil.

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Eine Spanntechnik, die die genaue Bearbeitung solcher Bauteile dagegen ermöglicht, ist die Weiguss-Spanntechnik von Witte. Neben der genauen Fixierung auch von Bauteilen ohne richtige An- und Auflagenfläche ist ihre gute Fräsbarkeit ein weiterer Vorteil der Legierung. Da sie sich wie Aluminium fräsen lässt, fallen nur kleine Späne an, sollte der Fräser bei der Rückseitenbearbeitung in das erstarrte Gussmaterial fahren.

Die verflüssigte Legierung wird in das Werkstück eingegossen und nach dem Erstarren mit Gewindebohrungen versehen, um das Bauteil sicher und verzugsfrei spannen zu können.

„Wir hätten das Werkstück ohne Weiguss gar nicht herstellen können“, bekräftigt Thomas Schlottmann von RPT. Das Verfahren ermögliche erst die engen Frästoleranzen bei komplizierten Bauteilen mit Toleranzwerten im Hundertstelbereich. So konnte RPT seine Geschäftsbereiche sogar erweitern. „Wir reden von einer Erweiterung des Spektrums um das Doppelte bis Dreifache“, verdeutlicht Schlottmann.

Einfache Anwendung

Das Weiguss-Verfahren lässt sich knapp mit „fräsen, gießen, fräsen, schmelzen“ zusammenfassen. So wird im ersten Schritt das Bauteil so weit gefräst, bis es umgespannt werden muss. Nachdem der Weiguss bei circa 70 °C verflüssigt wurde, wird das soeben zerspante Werkstück wieder aufgefüllt. Das flüssige Metall gelangt in alle Hinterschnitte und Hohlräume und dehnt sich während des Erstarrungsprozesses um circa 0,6 Prozent aus, was den Spanneffekt hervorruft. Anschließend werden Bezugspunkte, -flächen oder Gewinde in die Legierung gefräst, damit das Werkstück inklusive der Vorrichtung auch in einer anderen Aufspannung wieder aufgenommen werden kann. Das Werkstück kann nun von der anderen Seite bearbeitet werden. Im Abschluss wird das fertige Bauteil in heißem Wasser aus der Gussmasse ausgeschmolzen. Die Gussmasse vermengt sich nicht mit dem Wasser, sondern erstarrt zu einem Klumpen, sodass das Weiguss beliebig oft eingeschmolzen und wiederverwendet werden kann. Verloren gehen lediglich eine geringe Menge durch Späne und die beim Schmelzen entstehende Schlacke. cs

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