Na ja, nicht so direkt, aber…
Hallo allerseits,
heute möchte ich euch eine neue Methode vorstellen, mittels der man Wachsmodelle für Feingusseile ohne kostenintensive CNC-gefräste Aluminiumformen herstellen kann.
Mein erster Versuch in dieser Richtung war vor rund 2,5 Jahren mein erstes, mittels Wachsausschmelzverfahren gegossene Versuchsrad. Das Wachsmodell dafür war aus mehreren, in einer offenen Holzform gegossenen Teilen zusammengesetzt:
Trotz des beträchtlichen Arbeitsaufwands für Form und Wachsmodell sowie zahlreicher Fehler am Gussteil (nur durch mühsames manuelles Nacharbeiten des Wachsmodells zu eliminieren) machte ich mich mangels besserer Ideen an die finalen Formen für die Vor- und Nachlaufräder:
Wegen dringlicheren Angelegenheiten musste ich die Arbeiten für längere Zeit unterbrechen, hatte dann keinen Bock mehr drauf und machte mich an den Drehgestellrahmen. Noch während ich an diesem arbeitete, kam mir ein Zufall zur Hilfe, der die halbfertigen Holzformen auf den Müllhaufen der Geschichte verwies.
Im Frühstücksfernsehen traf ich auf eine Live-Übertragung von der Eröffnung einer "FabLab" benannten öffentlichen Werkstatt für digitale Technologien direkt in Brünn, ausgestattet mit 3D-Druckern, Laser- und Foliencutter, CNC-Router (Fräsmaschine für Holz und Kunststoff), kleiner Elektronikwerkstatt u.Ä. Als ich zur Besichtigung kam, lief gerade eine Schulung zu 3D-Druckern, und dabei kam mir eine Idee, wie sich diese Technologie für meine Zwecke nutzen ließe. Also wurde ich da Mitglied, lernte mit 3D-CAD umzugehen (Fusion 360) und machte mich ans Experimentieren.
Auf dem Weg zum ersten Radmodell gab es einige Probleme zu lösen, zu denen ich praktisch keine brauchbaren Hinweise fand:
- Temperaturverhältnisse: Das von mir verwendete grüne Gießereiwachs braucht so 95 – 100 °C, um richtig zu fließen. Das gängigste, weil am einfachsten zu druckende PLA-Filament beginnt sich bei 50 °C zu verformen. Lösung: dünnschalige Form mit Wasserkühlung - die zündende Idee während der Schulung. Da FDM-Drucke porös sind, muss die Form durch Lackieren undurchlässig gemacht werden.
- Separation Wachs-PLA: Einziger Fund im Netz: klebt fest, geht nicht. Also erstes Testkästchen gedruckt, mit Silikon eingeschmiert, Wachs reingegossen – kein Problem, Wachsziegel kam anstandslos raus.
- Drucken dünner Schalen: Zwecks schneller Ableitung der Wärme und Schutz des Formwerkstoffes sollte die Schale möglichst dünn sein, also versuchte ich es mit 1 mm - bei 0,4 mm Durchmesser der Druckdüse und 0,1 mm Druckschichtdicke eine Herausforderung. Angesichts der Form der Schalen wird mit Ausnahme der Stützwände alles “in die Luft“ gedruckt – anfangs auf Support (von der SW automatisch generierte Stützstruktur), aber Crashs, Löcher zwischen Decken und Wänden u.Ä. zeigten, dass nur Support nicht ausreicht. Nach und nach erarbeitete ich mir die erforderlichen Konstruktionsregeln (zulässige Spannweiten, notwendige Stützrippen, zusätzliche Fasen u.v.a.), um ohne Support drucken zu können – Materialeinsparung 30 % und mehr, schnellerer Druck, kein mühsames Rauspulen des Supports aus der Form (muss weg, damit ungehindert Kühlwasser an die Wand kann).
Als erster Versuch "im Kleinen" entstand eine Form für einen Balancierträger (sitzt im Drehgestell über den Achslagern), und zwar als zwei hohle Kästen, in denen Wasser für die notwendige Kühlung sorgt.
Dabei zeigten sich 2 Nachteile: großer Materialaufwand und Fehler am Wachsmodell, verursacht durch Rest-Luftblasen, die nicht durch den Spalt zwischen den Hälften entwichen, sondern vom Wachs in obere Ecken gedrückt wurden. Lösung für Letzteres: zusätzliche "Lufttaschen" an kritischen Stellen, die die Restluft aufnehmen, so dass innerhalb des Sollkörpers keine Löcher verbleiben. An diesen Stellen muss jedoch die Oberfläche nachgearbeitet werden.
Als nächste Entwicklungsstufe entstand eine Form für die Ausgleichshebel der Lok, und zwar als zwei rückseitig offene Schalen, die an ihrem Umfang mit Klebeband abgedichtet und in einem Wasserbad befüllt wurden (hier noch ohne Lufttaschen):
Danach machte ich mich ans Vorlaufrad als nächstgrößeres Teil...
... wobei weitere Stolpersteine auftauchten. Bei der Suche nach der Ursache für das unerwartet katastrophale erste Ergebnis...
... entdeckte ich in der Form etliche kleine Löcher, durch die Wasser in die Form eindringen konnte:
Ursache: Die Druckspuren der horizontalen Decke lagen nicht auf der darunter liegenden dünnen Wand auf, sondern endeten an ihr, so dass der "Faden" bei der Rückwärtsbewegung des Druckkopfs wieder weggezogen wurde und Löcher entstanden, die auch durch die weiteren Druckschichten nicht richtig geschlossen wurden. Dieser Effekt war mir früher nicht aufgefallen, da ich die kleinen Formen in 45°-Schräglage gedruckt hatte (auf Stützwänden). Lösung: zusätzliche (extra zu konstruierende) Fasen an allen solchen Innenkanten. Durch massives zusätzliches Lackieren der kritischen Stellen konnte ich die Lecks jedoch abdichten und erhielt ein erstes fast fehlerfreies Radmodell:
Dadurch war bewiesen, dass diese Technologie funktioniert, und ich beschloss, einen eigenen Drucker anzuschaffen (Bausatz, hier noch nicht ganz fertig):
Diese Anschaffung ersparte mir nicht nur Mitgliedsbeiträge und stark gewinnbelastete Materialkosten im FabLab, sondern auch viel Zeit, da ich nicht mehr für jeden Druck 2x an den Stadtrand fahren musste - an einem Tag Teil aufsetzen, am nächsten Tag abholen. Einen der ersten Testdrucke nach einer Woche Zusammenbau wollte ich natürlich zum Thema Eisenbahn haben 
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Fortsetzung folgt...
