Silikonformen für den Vakuumguss

Die zum Einsatz kommenden Harze beim Vakuumguss werden immer vielfältiger und sind immer mehr auf Kundenwünsche ausgerichtet. Manche Unternehmen bieten ihren Kunden 50 und mehr verschiedene Harze an und sind damit in der Lage, nahezu jeden Kundenwunsch zu erfüllen. Die Palette reicht dabei von verstärkten oder unverstärkten Hartkunststoffen, über elastische Gummiformteile, bis hin zu transparenten Teilen. Aber auch Harze, beispielsweise mit einer FAR25-Zertifizierung für lebensmitteltaugliche Einsätze, stehen zur Verfügung. Dadurch gelingt es, schnell und kostengünstig teile in Kleinserien zu produzieren.

vakuumguss silikonform

Natürlich besteht die Möglichkeit, Polyurethane, wie dies auch bei Serienmaterialien möglich ist, mit diversen Additiven zu verstärken. Das führt jedoch keineswegs zwingend zu den gleichen Effekten wie beim Spritzgießen, da Glasfasern beispielsweise nicht gerichtet sind.

Das Wundermittel nennt sich Polyurethan

Gegenüber Polyurethanen verhalten sich Silikone recht aggressiv und sorgen so für einen hohen Verschleiß. Auch nach der Härtung der Silikone behalten die Werkzeugformen, für die Trennwirkung, einen geringen Anteil an Silikonöl. Es ist letztlich für die Trennwirkung von Werkzeug und Gießteil verantwortlich und verbraucht sich bei der Zunahme der Abgüsse. Während der Formbelegungszeit dringt in das Silikon flüssiges Polyurethan ein. Dabei ist ab einer bestimmten Zahl von Gießlingen die Trennwirkung nicht mehr reibungslos gegeben, es muss mit zusätzlichen Trennmitteln gearbeitet werden. Andererseits kann es dazu kommen, dass die Formen durch das Eindringen von Polyurethan aufgeschwemmt werden und die Formteile deshalb nicht mehr hundertprozentig im Maß sind.

Die Silikonform

Formen aus Silikon werden weit am häufigsten für die Produktion von Kleinserienteilen eingesetzt. Die außergewöhnliche Dehnbarkeit von Silikon ist nur ein Grund. Ein weiterer ist die Hitze- und Kältebeständigkeit von Silikon. Zudem lassen sich die gefertigten Teile gut aus der Silikonform entnehmen. Im Normalfall wird Silikonkautschuk für die Form verwendet. Vereinfacht gesagt, wird das Silikon in ein Behältnis gegossen, in dem sich das zuvor erstellte Urmodell innerhalb eines Rahmens befindet. Nach dem Auffüllen mit Silikon wird per Vakuum die Luft aus der Form entzogen. In einem speziellen Ofen wird die Silikonform erhitzt und somit ausgehärtet.

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Der nächste Schritt besteht in der Teilung der Form, um einerseits das Urmodell zu entnehmen und andererseits die Form für die nächste Fertigung verfügbar zu machen. Um ein leichtes Teilen zu ermöglichen, wird mit einem scharfen Messer die Form im Zick-Zack-Muster ringsum eingeschnitten, so wird sichergestellt, dass die Silikonform später auch wieder exakt zusammengefügt werden kann. Nach der vorsichtigen Teilung kann das Urmodell entnommen werden und der in der Silikonform befindliche Abdruck dient der Fertigung weiterer Teile.

Die Verwendung der Silikonform

Silikon zählt zu den flexibelsten Werkstoffen überhaupt. Über ein Rohr kann das Material für die Kleinserie eingefüllt werden, während die beiden Hälften der Silikonform mit Klammern zusammengehalten wird. Die Klammern lassen sich später einfach lösen, genauso das Rohr, über das das Material eingefüllt wurde.

Folgende Prozesse sind beim Vakuumgießen für Silikonformen unabdingbar:

• Urmodell

In einem ersten Schritt wird die Oberfläche eines Urmodells in der Gestalt so aufbereitet, dass sie dem gewünschten Serienteil entspricht. Es können sowohl Narbungen, als auch Eroderierungsstrukturen oder Hochglanz-Oberflächen aufgebracht werden. Dabei kann das Urmodell aus beliebigem Material bestehen, beispielsweise Kunststoff, Metall oder Holz. Allerdings müssen saugende Werkstoffe, wie zum Beispiel Holz, vor der Nutzung versiegelt werden.

• Formkasten

Zunächst wird, auf Basis des aufbereiteten Urmodells, ein Silikon-Gießwerkzeug erstellt. Nach Bestimmung von Trennebene und Anguss wird dieses Urmodell in einen Gießrahmen eingestellt.

• Befüllung

Zum Einsatz kommen bei diesem Arbeitsprozess verschiedenste Materialien, beispielsweise additionsvernetzende Silikonkautschuke. Dabei wird die notwendige Silikonmasse gemischt und in einem Vakuum vorevakuiert. Nach einem vorsichtigen Befüllen der Form im Vakuum wird die Silikonmasse um das Modell gegossen.

• Silikonhärtung

• Die Formen härten entweder bei Raumtemperatur oder in einem Wärmeofen aus. Nach der vollständigen Aushärtung wird das Modell aus der Gussform entnommen.

• Entformung

Für die Entformung wird der Silikonblock an der zuvor festgelegten Trennebene mit einem Messer beim Entformen aufgeschnitten. Dazu wird im äußeren Bereich ein Wellenschnitt angelegt, damit Unter- und Oberteil später zueinander passen

• Gießharze vorbereiten

Das Herstellen der Vakuum-Gießteile macht das Abwiegen und Evakuieren der einzelnen Härter- und Harzkomponenten erforderlich. Dabei bestehen die meisten PU-Gießharzsysteme aus zwei Komponenten, in Einzelfällen manchmal sogar aus mehreren. Die einzelnen Komponenten werden, der Gießmenge und dem Mischverhältnis entsprechend, abgewogen und anschließend in der Gießanlage platziert.

• Mischen und Vergießen

Nun werden die PU-Gießharzkomponenten unter Vakuumbedingungen verrührt und vermischt, anschließend in die Silikonform vergossen.

• Aushärten der Gießteile

• Die vollgegossene Form kann, um den Aushärtungsprozess zu beschleunigen, in einem Wärmeschrank unter erhöhten Temperaturen platziert werden. Allerdings haben Aushärtetemperaturen einen Einfluss auf den Schwund des Produktes, daher sind die Härtetemperaturen exakt zu bestimmen.

• Entformung und Finish

• Nach der vollständigen Aushärtung wird das fertige Teil aus der Form genommen und gefinisht. Dazu wird der Anguss sauber entfernt und die Steiger sauber vom Bauteil getrennt und geschliffen. Falls notwendig, wird das Bauteil noch ein weiteres Mal nachgeschliffen, eventuell auch poliert oder einer weiteren Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise Lackierarbeiten, zugeführt.