Wat is investeringscasting? Proces en materialen

“Het belang van investeringsgieten ligt in het vermogen om complexe vormen en gedetailleerde onderdelen met een afwerking te produceren. Het minimaliseert de noodzaak voor machinale bewerking en overbrugt de kloof tussen ontwerpcomplexiteit en productiecapaciteit.”

Van de verschillende gietmethoden onderscheidt verloren-verliesgieten zich door het vermogen om precisiegietstukken te produceren met uitzonderlijk nauwkeurige gietstukken. Maar, wat is investeringscasting? Het is een productieproces waarbij een waspatroon van het gewenste onderdeel wordt gemaakt en in een keramische mal wordt gegoten. Vervolgens wordt de was gesmolten en wordt er gesmolten metaal in de holte gegoten. Nadat het vloeibare metaal is gestold, wordt de keramische omhulling verwijderd om het eindproduct te tonen. Het gietproces, ook wel verlorenwasgieten genoemd, kan complexe vormen produceren met minimale extra bewerkingen.

In dit artikel bespreken we het verloren-verliesgietproces in detail. We bespreken het werkproces, geschikte metalen, voor- en nadelen, toepassingen, enz. Daarnaast bespreken we rapid prototype verloren-verliesgieten en hoe bedrijven zoals Proleantech kosteneffectieve oplossingen voor metaalgieten leveren. 

Wat is investeringsgieten? Definitie

Verliesgieten, ook wel verlorenwasgieten of precisie-verliesgieten genoemd, is een productieproces dat metalen onderdelen met uitzonderlijke precisie en detail produceert. Het proces begint met het maken van een wasmal of patroonwas, een exacte replica van het gewenste gegoten onderdeel. Zodra de keramische mal is uitgehard, wordt de was eruit gesmolten, waardoor een malholte ontstaat waarin het gesmolten metaal kan worden gegoten. Nadat het metaal is gestold, wordt het vuurvaste materiaal weggebroken om het precisiemetaalonderdeel te onthullen.

Investeringsgieten 

De verlorenwasmethode kan worden gebruikt met verschillende metalen, waaronder roestvrij staal, aluminium, koolstofstaal, laaggelegeerd staal, titanium en non-ferrometalen. Het is geschikt voor industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie en de medische sector. Bovendien staat verlorenwasgieten bekend om het vermogen om onderdelen met een bijna-nauwkeurige vorm te creëren die minimale bewerking vereisen. 

Bovendien is het de voorkeursmethode voor kleine tot middelgrote componenten voor toepassingen waarbij de eigenschappen van het materiaal, zoals sterkte en corrosieweerstand, van cruciaal belang zijn.

Zie ook: Wat is spuitgieten? Spuitgietproces en overzicht 

Hoe werkt het Investment Casting-proces?

Het precisiegietproces is een giettechniek waarmee complexe vormen in metalen onderdelen kunnen worden gecreëerd. Het proces begint met een wasinjectie. Met een moedermal wordt een wasmodel geproduceerd dat een replica is van het gewenste onderdeel. Dit model wordt bevestigd aan een wasgietstuk, waardoor een boomvormige constructie ontstaat. Vervolgens wordt de constructie ondergedompeld in een keramische slurry, bedekt met fijn zand en uitgehard. Door deze stap meerdere keren te herhalen, ontstaat een dikke keramische schil rond de wasmodellen.

Investeringsgietproces 

Zodra de keramische mal is gedroogd en uitgehard, wordt deze verhit om de was te smelten en te verbranden, waardoor een holle ruimte in de vorm van de onderdelen overblijft. Het verlorenwasproces zorgt ervoor dat het malmateriaal bestand is tegen de hoge temperaturen van gesmolten metaal. De hoge temperatuur versterkt ook de keramische mal, waardoor deze de spanning van het gietproces kan weerstaan. 

Na het verwijderen van de was wordt gesmolten metaal via een spleetsysteem in de holte gegoten, waardoor het de holte vult en stolt in de exacte vorm van het waspatroon. Na afkoeling wordt de keramische schaal verwijderd en worden de gegoten onderdelen van het sparrenhout gescheiden. 

Wat zijn de investeringsgietmaterialen?

Verliesgieten onderscheidt zich door zijn veelzijdigheid in het bewerken van vele materialen. Het kan zowel ferro- als non-ferrometalen met hoge smeltpunten verwerken, die lastig te bewerken zijn. 

Dankzij deze flexibiliteit kunnen bedrijven die precisiegieten uitvoeren, zoals Proleantech, voldoen aan specifieke eisen op het gebied van mechanische eigenschappen en materiaalstructuur. 

Hier zijn de gebruikelijke investeringsgietmetalen;

1. Roestvrij staal

Roestvrij staal is een uitstekende keuze vanwege de uitstekende corrosiebestendigheid, duurzaamheid en sterkte. Het is ideaal voor onderdelen die langdurige betrouwbaarheid vereisen in zware omstandigheden. Bovendien is roestvrij staal door zijn esthetische aantrekkingskracht geschikt voor consumptiegoederen. Dit materiaal leent zich uitstekend voor het precisiegietproces, waardoor onderdelen met complexe vormen mogelijk zijn zonder dat dit ten koste gaat van de mechanische eigenschappen.

2. Aluminium legeringen

Aluminiumlegeringen zoals A356 precisiegieten zijn populair vanwege hun lichtgewicht eigenschappen, corrosiebestendigheid en bewerkbaarheid. Het zijn non-ferrometaallegeringen die veel worden gebruikt in bedrijven die precisiegieten voor aluminium voor de auto-, lucht- en ruimtevaart- en elektronica-industrie.

3. Titanium

Titanium precisiegieten staat bekend om zijn sterkte-gewichtsverhouding, corrosiebestendigheid en extreme temperaturen. Deze eigenschappen maken het een ideaal materiaal voor precisiegieten in de lucht- en ruimtevaart en turbinebladen, en voor medische en militaire toepassingen. Bedrijven die precisiegieten kunnen titanium onderdelen produceren met nauwkeurige afmetingen en complexe geometrieën. 

Titanium investeringsgietdeel

4. Kobaltlegeringen

Deze materialen staan ​​bekend om hun slijtvastheid, stabiliteit bij hoge temperaturen en corrosiebestendigheid. Daarom zijn ze geschikt voor investeringsgietonderdelen die in ruwe omgevingen worden gebruikt. Ondertussen zijn deze legeringen gebruikelijk in de medische en chirurgische instrumenten-, ruimtevaart- en auto-industrie.

5. Nikkellegeringen

Verliesgieten van nikkellegeringen zoals Inconel 625 of Inconel 718 biedt hoge temperatuur- en corrosiebestendigheid. Bijvoorbeeld in de chemische en energiesector. Verliesgieten van nikkellegeringen maakt het mogelijk om onderdelen met complexe vormen en gedetailleerde kenmerken te creëren, die voldoen aan de strenge eisen van industriële toepassingen.

6. Koperlegeringen

Voor het investeringsgieten worden voornamelijk brons en messing geselecteerd vanwege hun uitstekende elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid en corrosieweerstand. Deze materialen zijn ideaal voor het maken van decoratieve artikelen, elektrische componenten en maritieme hardware. 

7. Edelmetalen

Edelmetalen zoals goud, zilver en platina zijn ook compatibel met investeringsgietwerk voor sieraden, kunst en tandheelkundige toepassingen. Investeringsgieten maakt de gedetailleerde en ingewikkelde ontwerpen mogelijk die kenmerkend zijn voor deze vakgebieden.

Investeringsgietwerk voor aluminium – compleet proces

Het investeringsgieten voor aluminium omvat doorgaans verschillende stappen. Hier is de stapsgewijze analyse van het smelten van het metaal tot het gieten ervan in verschillende geometrische vormen.

Smelten

De eerste stap bij het investeringsgieten van aluminium is het smelten. Dit proces is snel en eenvoudig te implementeren. Ingenieurs in de industrie gebruiken verschillende machines om het aluminium te smelten en om te zetten in een mal. Dit gesmolten aluminium wordt vervolgens vervaardigd voor het maken van het beoogde object. Hiervoor gebruiken ingenieurs was om het patroon van het object vorm te geven en gieten ze de mal vervolgens in het spuitgieten.

Voorbereiding

Nadat de waspatronen zijn gemaakt, bevestigen ontwerpingenieurs de stokjes en rangschikken ze de patronen samen om de mal voor te bereiden. Na deze voorbereiding komt een keramische slurry of ‘investering’ in beeld. Ingenieurs passen dit inbedmassa toe door het wassamenstel erin te dopen en het in de kolf te gieten om de aanwezigheid van eventuele onzuiverheden zoals luchtbellen te elimineren.

Drogen en branden

Na het assembleren wordt het proces van het gieten van aluminium gedroogd door middel van een vacuüm of een ventilator. Het droogproces zorgt ervoor dat de was verdampt of wegsmelt, waardoor er een holle holte in de mal ontstaat. Deze bewerking wordt burn-out genoemd, waarna het overgebleven product klaar is voor het metaalgieten.

Metaal gieten

Dit is de stap waarin aluminium het investeringsgietproces binnenstapt. Bij metaalgieten wordt het gesmolten aluminium gegoten door middel van centrifugaalgieten, vacuümgieten of zwaartekrachtgieten. De gesmolten vorm van aluminium vult de holte en er blijft ruimte over na het branden of drogen van was. Na het vullen van het aluminium wordt de vorm van het gewenste object gevormd.

Inspectie en afwerking

In de laatste stap van het precisiegieten van aluminium koelt het productieteam het metaal af tot een massief element. Na het stollen van het aluminium wordt elk stuk zorgvuldig gecontroleerd op eventuele defecten. Indien er een fout wordt geconstateerd, wordt deze verholpen of kan het metaal worden gerecycled. Ten slotte worden verschillende technieken toegepast, zoals CNC-bewerking, gladmaken, coaten en schuren. Deze processen voltooien het precisiegietproces.

Voordelen van investeringscasting

• Hoogdimensionale nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking: Met investeringsgieten worden precisiegegoten onderdelen geproduceerd met een uitstekende maatnauwkeurigheid en een glad oppervlak. oppervlakteafwerkingen, waardoor de behoefte aan secundaire bewerking afneemt.
• Complexe geometrieën:Hierdoor zijn componenten met ingewikkelde vormen en details mogelijk die met andere methoden, zoals spuitgieten en zandgieten, moeilijk of onmogelijk te realiseren zijn. 
• Veelzijdige materiaalopties: Veelzijdigheid in metaalkeuzes brengt flexibiliteit in materiaalkeuze met zich mee om aan specifieke toepassingsvereisten te voldoen.
• Minder afval: De precisie van het proces resulteert in minimaal materiaalverlies. Het is dus efficiënter en kosteneffectiever voor gedetailleerde onderdelen.
• Lange levensduur van gereedschap: De keramische mallen die bij het investeringsgieten worden gebruikt, kunnen veel onderdelen produceren voordat ze moeten worden vervangen. 

Nadelen van investeringscasting

• Hogere kosten voor productie met een laag volume: De initiële installatie- en gereedschapskosten kunnen hoog zijn. Daarom is het minder kosteneffectief voor zeer kleine productieruns.
• Langere productietijd: Het meerstapsproces voor het maken van waspatronen, keramische mallen en gieten kan tot langere doorlooptijden leiden dan andere methoden zoals hogedruk spuitgieten. 
• Groottebeperkingen: Hoewel investeringsgieten uitstekend is voor kleine tot middelgrote onderdelen, is het mogelijk niet geschikt voor zeer grote componenten.

Snelle prototype-investeringsgieterij

Dankzij deze investment casting-aanpak kunnen ingenieurs en ontwerpers binnen enkele dagen prototypes maken. Het versnelt dus de ontwikkelingscyclus van onderdelen of producten aanzienlijk.

Prototypes voor investeringsgieten

Bij Rapid Prototype-verdampingsgieten vervangen 3D-geprinte was- of harspatronen de noodzaak voor gereedschap, waardoor snelle iteraties en aanpassingen op basis van testfeedback mogelijk zijn. Deze aanpasbaarheid maakt het een ideale keuze voor industrieën die snel willen innoveren en de time-to-market van nieuwe producten willen verkorten.

Rapid Prototyping Services

• Digitale naar fysieke transitie: 3D-printen zet een CAD om in een fysiek patroon, waardoor de traditionele stappen voor het maken van mallen overbodig worden.
• Complexe ontwerpen mogelijk gemaakt: Je kunt experimenteren met ingewikkelde details en complexe geometrieën. Het maakt u dus vrij van conventionele gereedschapsbeperkingen. 
• Stroomlijnt prototypering: Snel prototype-investeringsgieten versnelt de snelle prototyping.
• Kostenbesparing: Verlaagt de ontwikkelingskosten aanzienlijk door verspilling te verminderen en de noodzaak voor dure gereedschappen te elimineren.

Wat zijn de toepassingen van verlorenwasgieten?

Het precisiegietproces is ideaal voor industrieën die behoefte hebben aan nauwkeurige metalen componenten met complexe vormen en hoge mechanische eigenschappen. Hieronder vindt u de belangrijkste toepassingen:

Ruimtevaartonderdelen

Investeringsgietstukken voor de lucht- en ruimtevaart 

Bedrijven die precisiegieten in de lucht- en ruimtevaart gebruiken precisiegieten om onderdelen te produceren met een hoge sterkte-gewichtsverhouding en duurzaamheid. Enkele toepassingen van precisiegieten in de lucht- en ruimtevaart zijn turbinebladen, motoronderdelen en vliegtuigrompconstructies. Deze gietcomponenten zijn bestand tegen extreme temperaturen en spanningen.

Medische apparaten en instrumenten

De medische industrie profiteert van verlorenwasgieten voor de productie van chirurgische instrumenten, implantaten en apparaatcomponenten. Het maakt onderdelen met complexe vormen en gladde oppervlakken mogelijk die nodig zijn in medische toepassingen. Daarnaast kunt u kiezen voor materialen zoals titanium en roestvrij staal vanwege hun biocompatibiliteit en sterkte.

Auto-onderdelen

Investering gegoten auto-onderdeel

Auto-onderdelen, waaronder motor- en transmissiecomponenten, worden gegoten met precisie-infiltratiegieten. Dit is populair bij high-performance en luxe voertuigen. Deze methode kan motoronderdelen, transmissiecomponenten en structurele elementen gieten. Precisietechniek voor autogieten garandeert optimale prestaties en betrouwbaarheid. In het algemeen maakt infiltratiegieten de productie van lichtgewicht ontwerpen mogelijk die bijdragen aan een lager brandstofverbruik en een betere voertuigdynamiek. 

Sieraden

De juwelenindustrie vertrouwt op verlorenwasgieten om ingewikkelde ontwerpen met uitzonderlijke details en oppervlakteafwerking te reproduceren. Edelmetalen zoals goud, zilver en platina worden gegoten tot prachtige stukken die het vakmanschap en de artisticiteit van ontwerpers benadrukken. Bovendien past verlorenwasgieten bij de delicate kenmerken en complexe patronen van sieraden.

Energiesector

Investeringsgietwerk voor de olie- en gasindustrie

Voor de energiesector produceert investment casting componenten voor apparatuur voor energieopwekking, waaronder turbines en generatoren. Deze onderdelen moeten zware omstandigheden en hoge spanningen doorstaan, waardoor het gebruik van materialen noodzakelijk is die dergelijke omgevingen kunnen weerstaan. De precisie van het proces en het vermogen om met hoogwaardige legeringen te werken, maken het een uitstekende keuze voor het creëren van duurzame, efficiënte componenten voor hernieuwbare en niet-hernieuwbare energiebronnen.

Defensie en militaire toepassingen

De defensie-industrie maakt gebruik van investeringsgietwerk om onderdelen voor vuurwapens, voertuigonderdelen en lucht- en ruimtevaartverdedigingssystemen te vervaardigen. Het komt tegemoet aan de behoefte aan onderdelen die betrouwbaar kunnen presteren onder extreme omstandigheden. Ondertussen maakt investeringsgieten de productie mogelijk van componenten met de sterkte, precisie en duurzaamheid die nodig zijn voor militaire toepassingen.

Wat zijn grote investeringsgietstukken?

Deze investeringsgietvariant is bedoeld voor grote en complexe componenten. Het biedt plaats aan aanzienlijke onderdelen voor industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart, waar grote structurele componenten en motoronderdelen aanwezig zijn. Hier zorgt het vermogen om grote, ingewikkelde vormen te produceren met een hoge maatnauwkeurigheid van investeringsgieten ervoor dat zelfs de meest uitdagende ontwerpen haalbaar zijn, waarbij kracht en complexiteit worden gecombineerd.

Grote investeringsgieterij 

Het proces voor grote investeringsgietstukken omvat gespecialiseerde apparatuur en technieken om de toegenomen schaal en het grotere gewicht van de mallen en het gesmolten materiaal te beheersen. 

• Zorgvuldige aandacht voor detail is essentieel bij het voorbereiden van de wasmodellen
• Bestrijk wasmodellen met vuurvaste materialen
• Controleer het metaalgietproces om defecten te voorkomen.
• De omvang van deze operaties maakt een strenge kwaliteitscontrole noodzakelijk. 

Bovendien profiteren de energie-, maritieme en zware machine-industrie aanzienlijk van grote investeringsgietstukken. Deze sectoren vereisen vaak componenten die duurzaamheid combineren met gedetailleerde kenmerken. Hier betekent het aanpassingsvermogen van precisiegietwerk aan verschillende legeringen op maat gemaakte onderdelen die voldoen aan specifieke milieu- en mechanische eisen. 

Lees verder: Zwaartekracht spuitgieten: overzicht, proces en toepassingen

Giet uw metalen onderdelen bij Prolean: precisie tegen lage kosten

Bij Prolean zijn we gespecialiseerd in het transformeren van uw concepten in hoogwaardige metalen onderdelen via onze geavanceerde gietdiensten. Onze expertise omvat verschillende gietmethoden, waaronder investeringsgieten, spuitgieten, vacuüm gieteng, en zandgieten, om tegemoet te komen aan de uiteenlopende behoeften van de industrie.

Spuitgietservice

Onze gietingenieurs maken gebruik van geavanceerde technologieën en productiefaciliteiten om ervoor te zorgen dat elk onderdeel dat we produceren aan strenge kwaliteitsnormen voldoet. Ondertussen hebben we een apart team dat nauw samenwerkt met klanten. Hierdoor kunnen wij uw specifieke wensen begrijpen en het onderdeel dienovereenkomstig gieten. 

Wij behandelen projecten van elke omvang, van kleine, ingewikkelde componenten tot grote, complexe assemblages. Vervolgens zorgt ons strenge kwaliteitscontroleproces ervoor dat elk onderdeel dat onze fabriek verlaat, grondig is geïnspecteerd en aan alle specificaties voldoet. Kiezen voor Prolean voor uw metaalgietbehoeften betekent samenwerken met een team dat zich inzet voor uitmuntendheid en innovatie.

Opsommen 

Over het geheel genomen is investeringsgieten een verstandige productieoptie voor het produceren van zeer nauwkeurige, gedetailleerde onderdelen in verschillende industrieën. Het maakt componenten mogelijk met complexe geometrieën die andere methoden niet kunnen bereiken, waardoor het ideaal is voor op maat gemaakte of ingewikkelde ontwerpen. Er zijn echter enkele overwegingen die van essentieel belang zijn om hoogwaardige gietstukken te verkrijgen. Een goed ontworpen plan kan alleen tegemoetkomen aan de unieke vereisten van het proces, inclusief rekening houden met krimp en het maken van mallen.

Eindelijk begrip wat is beleggingscasting is de eerste stap op weg naar het benutten van het volledige potentieel in de productie. Het omvat een gedetailleerd proces, van het maken van een wasmodel tot het gieten van metaal in de gemaakte mal, waarvoor gespecialiseerde kennis en apparatuur vereist is.

Veelgestelde vragen

Wat bedoel je met investeringscasting?

Investeringsgieten, ook wel verloren-wasgieten genoemd, is een precisiegietproces voor het maken van ingewikkelde en gedetailleerde metalen onderdelen door een wasmodel te gebruiken, dit in een keramische slurry te coaten, de was uit te smelten en metaal in de holte te gieten.

Zijn investeringsgietonderdelen duurzaam?

Ja, investeringsgietonderdelen zijn duurzaam. Het proces maakt het gebruik van zeer sterke legeringen mogelijk, waardoor de geproduceerde componenten uitstekende mechanische eigenschappen en een lange levensduur hebben, geschikt voor veeleisende toepassingen.

Welke materialen zijn geschikt voor investeringsgieten?

Verschillende materialen zijn compatibel met precisiegietwerk, waaronder roestvrij staal, aluminium, titanium en verschillende legeringen.

Is investeringsgieten duur?

Investeringsgieten kan duurder zijn dan andere gietmethoden vanwege het ingewikkelde proces en de gebruikte materialen. Het vermogen om complexe vormen te produceren met minimale bewerking resulteert echter vaak in algemene kostenbesparingen voor gedetailleerde onderdelen.

Wat is het verschil tussen spuitgieten en investeringsgieten?

Spuitgieten houdt in dat gesmolten metaal onder hoge druk in mallen wordt geperst en is geschikt voor de productie van grote volumes van onderdelen met dunnere wanden en minder complexiteit. Investeringsgieten is beter voor het creëren van ingewikkelde, gedetailleerde onderdelen met superieure oppervlakteafwerkingen en maakt een bredere keuze aan materialen mogelijk.

Informatiebronnen

1. Poli, C. (2001). Metaalgietprocessen. In Ontwerp voor productie: een gestructureerde aanpak (pp. 115-126). https://doi.org/10.1016/B978-075067341-9.50010-0
2. Bralla, JG (1999). Handboek Ontwerp voor maakbaarheid (2e ed.). De McGraw-Hill Companies, Inc. ISBN: 9780070071391. https://www.accessengineeringlibrary.com/content/book/9780070071391/chapter/chapter53