Das Vakuumgussverfahren

Für die preiswerte Herstellung von Kunststoff-Bauteilen in kleineren Stückzahlen ist das Vakuumgussverfahren hervorragend geeignet. Im Gegensatz zum Spritzguss sind die Formkosten wesentlich niedriger. Es kann bei Verwendung gummiähnlicher Materialien, beispielsweise für die Herstellung von Dichtungen genutzt werden. Kommen schlagzähe und bruchfeste Materialien zum Einsatz, lassen sich im Vakuumguss Verfahren unter anderem auch Scharniere herstellen. Durch das Verfahren entstehen absolut identische Kopien des sogenannten Urmodells. So wird die Vorlage bezeichnet, die mittlerweile meist mit Hilfe der additiven Fertigung (z.B. SLA) produziert wird.

Der Gussprozess gliedert sich also in drei Teile:

Die Herstellung des Urmodells -> Modellierung der Silikonform -> der eigentliche Gussprozess

Wo kann das Vakuumguss-Verfahren Anwendung finden?

Die Anwendungsgebiete des Verfahrens im Einzelnen:

• Kleinserien
• Bauteile
• Design- und Messemodelle / Prototypen
• saubere und präzise Gussteile
• Funktionsmodelle
• mehrfarbige Bauteile

Wie bereits angemerkt, ist für die Fertigung von Vakuumgussteilen immer ein Prototyp, das sogenannte Urmodell, erforderlich. Aus diesem Urmodell wird eine teilbare Silikonform hergestellt. Anschließend erfolgt die Polymerisierung des Silikons. Im Anschluss wird die Silikonform geteilt und der Prototyp kann entnommen werden. Die jetzt vorliegende Form kann zur Vervielfältigung des jeweiligen Bauteils genutzt werden. Um Lufteinschlüsse in der Silikon-Form zu vermeiden – welche zu Hohlräumen führen könnten – wird diese Form unter Vakuum erwärmt. Durch diese Art der Erwärmung entweicht die im Silikon enthaltene Luft, die Form verfestigt sich sehr schnell, was wiederum für eine höhere Genauigkeit bei den Abgüssen sorgt. Im Durchschnitt lassen sich aus einer dieser Formen rund zwanzig bis dreißig Abgüsse herstellen. Unter besonderen Bedingungen, abhängig vom Gussmaterial und der Geometrie der Form, können auch höhere Stückzahlen produziert werden.

Der Gussvorgang selbst wird ebenfalls unter Vakuum vorgenommen, um Lufteinschlüsse zu verhindern und sicherzustellen, dass sich die Form mit dem Gussmaterial vollständig füllt. Ist das Material ausgehärtet, stürzt man den Abguss aus der Form um sie sofort wieder neu zu befüllen. Beim Vakuumgussverfahren kommt es zu einer außerordentlich hohen Genauigkeit bei den produzierten Bauteilen. Und genau das ist der Vorteil des Verfahrens. So entstehen präzise Teile, die sich exakt gleichen.

Flexibles Arbeiten durch das Vakuumgießverfahren

Dieses Video zeigt den Prozess vom Urmodell, Herstellung der Silikonform bis zum fertig gegossenen Vakuumgussteil:

Ein großer Vorteil der Silikonkautschuk-Formen besteht darin, dass neben nahtlosen Hohlkörpern, auch Bauteile mit Hinterschnitten hergestellt werden können. Modellbauer und auch andere Gießereiarbeiter bezeichnen Hinterschnitte als Konstruktionselemente, die frei an einem Gussteil hervorstehen und sich deshalb nur schwer aus der jeweiligen Gussform entfernen lassen. Bei einer Hinterschneidung kann es sich beispielsweise um ein Nocken handeln, der bei einem Motorblock aus dem Kurbelgehäuse hervorsteht. Allgemein stellen Hinterschneidungen beim Guss ein relativ großes Problem dar, kann aber in Silikonkautschuk-Formen eher vernachlässigt werden, ein weiterer großer Vorteil.

Das Vakuumguss-Verfahren ermöglicht sogar die Herstellung von Objekten mit Metalleinlegern. Auch können in Mehrschritt-Verfahren Bauteile verschiedener Komponenten, wie zum Beispiel Hart-Weich-Teile aus unterschiedlichen Materialien produziert werden.

Das zur Anwendung kommende Material sorgt für den richtigen Guss

Beim Vakuumguss-Verfahren kommen je nach Notwendigkeit verschiedenste Vakuumgießharze mit unterschiedlichen Eigenschaften zum Einsatz. Es ist wichtig, vorher die gewünschten Eigenschaften festzulegen. Soll es sich beispielsweise um ein Mehrkomponenten-Bauteil handeln oder werden gummiartige Eigenschaften erwartet? Dieser Aspekt entscheidet letztendlich über das Material. So stehen für die Produktion der Bauteile eine große Anzahl von Polyurethangießharzen mit vollkommen unterschiedlichen Materialeigenschaften und einer Vielzahl von Herstellern zur Verfügung. Durch farbliche Beimischungen können diese Gießharze völlig auf die jeweiligen Wünsche abgestimmt werden, selbst glasklare Gießharze stellen kein nennenswertes Problem dar.

Fazit

Das Vakuumgießen kann als Duplizier-Verfahren bezeichnet werden, der Aufschwung kam in den 1990er Jahren. Da die Bauteile aus einem Guss gefertigt werden, sind sie wesentlich belastbarer gegenüber konventionellen Modellen. Die Technologie gehört daher zu den leistungsstärksten Verfahren im Prototyping-Bereich. Hinzu kommt, wie schon erwähnt, dass es sich um eine Möglichkeit handelt, hochwertige Kunststoffteile in kleinen Serien zu fertigen, welche schon nach wenigen Tagen verfügbar sind.

Spezielle Formbautechniken sorgen dafür, dass auch komplizierteste Teile einwandfrei, mit sauberen Kanten und ohne jedwede Rückstände, gegossen werden können. Inzwischen finden Kunststoff-Vakuumgießteile in vielen Bereichen, beispielsweise in der Medizintechnik, der Elektronik, der Automobilbranche und im Sondermaschinenbau Anwendung.