Weiguss-Spanntechnik

Der Trick mit der Gussmasse

Witte spannt mit Weiguss. Die Bearbeitung filigraner Bauteile mit fehlenden An- und Auflageflächen wird mit Weiguss-Spanntechnik möglich.

Eingießen des geschmolzenen Weiguss-Materials. (Foto: Witte)

Bei der mechanischen Bearbeitung geometrisch komplizierter und oft empfindlicher Werkstücke werden besondere Ansprüche an das Spannmittel gestellt. Beispiele sind etwa filigrane Stege oder extreme Hinterschnitte, die eine prozesssichere Werkstückspannung schwierig machen. Weiguss ist eine niedrigschmelzende Wismut-Legierung und eine Lösung für solche Fälle. Auch Rapid Prototyping Technologie (RPT) hat sich hierfür entschieden und verwendet Witte-Weiguss seit Jahren.

Etwa bei der Herstellung von Prototypen oder Kleinserien ist eine der gängigsten Methoden die Fräsbearbeitung auf Fertigungszentren. Problematisch wird es allerdings immer, wenn alle Seiten des Werkstückes bearbeitet werden müssen. Viele Arbeitsschritte in unterschiedlichen Aufspannungen sind die Folge, und die Reproduzierbarkeit dieser Aufspannungen ist eine der Herausforderungen. Eine gängige Möglichkeit, diese Problematik zu lösen, ist das Bauteil aufzuspannen, zunächst eine Seite zu fräsen und Stege stehen zu lassen, die das Bauteil mit dem Rahmen verbinden. Anschließend wird das Bauteil umgedreht und die Rückseite bearbeitet. Mit zunehmendem Zerspanungsgrad nimmt das Bauteilvolumen ab, und es entstehen filigrane, empfindliche Strukturen. Die Präzision geht verloren, außerdem wird eine zeitraubende und komplizierte 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 nicht sicher. Denn der Kleber und folglich das Bauteil könnten sich lösen.

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Durch die Weiguss-Spanntechnik wird eine Bearbeitung solcher Bauteile ermöglicht. Bei filigranen, komplizierten Bauteilen mit Toleranzwerten im Hundertstelbereich werden die engen Frästoleranzen umsetzbar. Die gute Fräsbarkeit ist ein Vorteil der Legierung. Es kann passieren, dass der Fräser bei der Rückseitenbearbeitung in das erstarrte Weiguss fährt. Da sich die Wismutlegierung ähnlich wie Aluminium fräsen lässt und nur kleine Späne anfallen, ist das aber kein Problem. Würde die Legierung beispielsweise aus Blei bestehen, würden sich binnen kurzer Zeit am Werkzeug Aufbauschneiden bilden und möglicherweise zum Werkzeugbruch führen.

Enge Frästoleranzen werden umsetzbar
Im ersten Schritt wird das Bauteil so weit gefräst, bis es wieder gespannt werden soll. Nachdem durch Erhitzung auf rund 70 Grad Celsius aus dem in Stangenform gelieferten Weiguss eine Gießmasse entstanden ist, wird das soeben zerspante Werkstück „aufgefüllt“. Bei diesem Gussverfahren wird das Weiguss wie Wasser in das Bauteil gegossen. Das flüssige Metall gelangt in alle Hinterschnitte und Hohlräume. Während des Starrungsprozesses dehnt sich die Gussmasse um zirka 0,6 Prozent aus. Dadurch entsteht der Spannungseffekt. Anschließend werden Bezugspunkte oder Bezugsflächen in das Weiguss gefräst, damit das Werkstück samt Vorrichtung auch in einer anderen Aufspannung wieder aufgenommen werden kann. Das Werkstück kann nun von den letzten zu bearbeitenden Seiten gefräst werden. Nach Abschluss der Bearbeitung wird das fertige Werkstück in rund 70 Grad Celsius erhitztem Wasser aus der Gussmasse ausgeschmolzen. Diese Masse vermengt sich weder mit Wasser noch verringert sich die Masse. Die Legierung erstarrt zu einem Klumpen, sodass das Weiguss beliebig oft eingeschmolzen und wiederverwendet werden kann. Verloren gehen lediglich die bei der Fräsbearbeitung anfallende Späne und die beim Schmelzen entstehende Schlacke; diese Mengen sind allerdings nur gering. pb

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