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Modellbaum zur Bildung einer nach dem Wachsausschmelzverfahren
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herstellbaren Gußform.
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Die Erfindung betrifft einen Modellbaum zur Bildung einer nach dem
Wachsausschmelzverfahren herstellbaren Gußform in einer Küvette, der aus einem gemeinsamen
Angußstrang gebildet ist, an dem über individuelle Angußstränge die Modelle der
späteren Endprodukte angebracht sind.
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Das Wachsausschmelzverfahren ist ein beispielsweise in der Schmuckindustrie
häufig angewendetes Verfahren Hierbei wird ein Wachsmodell des späteren Endproduktes,
beispielsweise eines Ringes, angefertigt, und eine größere Anzahl derartiger Wachsmodelle
wird über einen Stiel oder Fortsatz (individueller Angußstrang) mit einem zentralen
Wachsstrang (gemeinsamer Angußstrang) verbunden. Diese Verbindung geschieht einzeln
durch Aufsetzen bzw.
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Ansetzen der erwärmten individuellen Angußstränge auf den gerneinsamen
Angußstrang. Durch dieses Verfahren entstehen dann die bekannten baumartigen Gebilde
(Modellbaum). Dieser Modellbaum wird dann in einer Küvette von einer Gipsmasse umhüllt,
das Wachs wird durch erhitzen aus dem Gipskörper ausgeschmolzen und die dabei entstehenden
Hohlräume werden dann von dem verwendeten Edelmetall, beispielsweise Gold, eingenommen,
wodurch dann die fertigen Schmuckteile entstehen. Hierfür sind mehrere Verfahren,
beispielsweise Schleuderguß, üblich.
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Ein wesentlicher Nachteil dieser Prozedur besteht in der manuellen
und damit lohnintensiven Zusammensetzung des Modellbaumes, die dieses Verfahren
einer rationellen, industriellen Herstellung unzugänglich macht.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen derartigen Modellbaum so
auszugestalten und weiterzubilden, daß eine wesentlich vereinfachte und im Extremfall
sogar automatisierbare Zusammenstellung des Modellbaumes möglich ist und damit ein
Beitrag zu einer vollautomatischen Herstellung industrieller Präzisionsprodukte
geleistet wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle Teile
des Modellbaums aus bausatzmäßig zusammensteckbaren Formstücken aus ausschmelzbarem
Wachs oder Kunststoff bestehen.
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Die Erfindungsidee besteht also im wesentlichen darin, bei der Herstellung
der Wachsmodelle eine Standardisierung der dabei verwendeten Formstücke durchzufunren,
die durch einfaches Zusammenstecken den Modellbaum bilden, insbesondere auch zumindest
Teile des gemeinsamen Angußstranges. Damit entfällt das mühsame manuelle Ansetzen
der Einzelmodelle an den Angußstrang.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß jedes
Modell einstückig mit seinem individuellen Angußstrang und einem Angußteil des gemeinsamen
Angußstranges hergestellt ist. Hierbei entfällt auch noch jedes Zusammenstecken
der einzelnen Bauteile, die untereinander völlig identisch sein können.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der aus den aufeinandergesetzten
Angußteilen gebildete gemeinsame Angußstrang auf einem ebenfalls aus ausschmelzbarem
Wachs oder Kunststoff gebildeten Boden aufsitzt, der den unteren Abschluß der Küvette
bildet.
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Gegenüber bisherigen Lösungen, bei denen ein nicht schmelzbarer Boden
für die Küvette vorgesehen ist, entfällt gemaß dieser Ausgestaltung ein weiterer
Arbeitsgang, nämlich das Abnehmen des Kuvettenbodens zum Ausschmelzen des Wachses
bzw. Kunststoffes bzw. zum Einspritzen des verwendeten Metalls. Bei der Durchführung
des Wachsausschmelzverfahrens schmilzt auch der Küvettenboden weg und gibt das untere
Ende des gemeinsamen Angußstranges frei.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß im Zentrum
des Bodens ein in der Längsachse der zylindrischen Küvette liegende, zylindrische
Stütze eingebracht ist, die von den ringförmigen, übere inanderge steckten, den
gemeinsamen Angußstrang bildenden Angußteilen umschlossen ist, sowie, daß diese
Stütze an ihrem oberen Ende ein Gewinde zur Aufbringung einer Rändelmutter aufweist
und an ihrem unteren Ende einen Flansch, so daß der Boden und die ringförmigen Angußteile
zwischen Randelmutter und Flansch einspannbar sind.
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Diese Stütze dient zur sicheren Halterung und Zentrierung der ringförmig
ausgebildeten Angußteile, die einfach über die Stütze gesteckt werden und dort nach
Anziehen der Rändelmutter fest gehalten sind. Die Zusammenstellung eines Modellbaumes
kann mit den vorgefertigten Wachsmodellen (bestehend aus Modell, individuellem Angußstrang
und ringförmigem Teil des gemeinsamen Angußstranges) von einer Arbeitskraft in minimaler
Zeit vorgenommen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß der Modellbaum
von einem Netz aus ausschmelzbarem Wachs oder Kunststoff zumindest teilweise umschlossen
ist, das auf dem Boden aufsitzt und vorzugsweise eine Wabenstruktur besitzt. Durch
dieses Netz
werden beim Wachsausschmelzverfahren Kanäle innerhalb
der Einbettungsmasse (vorzugsweise Gips) erzeugt, die im Umfangsbereich der späteren
Gipsform verlaufen und in die obere Stirnseite der Gipsform münden. Damit ist es
möglich, zur Unterstützung des Metallgusses im Bereich der Wachsmodelle einen Unterdruck
zu erzeugen, indem beispielsweise der obere Küvettenraum an eine Vakuumpumpe angeschlossen
wird. Dadurch, daß dieses Netz auf dem ebenfalls ausschmelzenden Boden aufsitzt,
kann auch das Wachs nach dem Wegschmelzen des Bodens beim Wachsausschmelzverfahren
ausgeschmolzen werden.
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Weitere Ausgestaltungen sind weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher
erläutert. Die Zeichnung zeigt in ihrer linken Hälfte einen Längsschnitt durch den
erfindungsgemäß aufgebauten Modellbaum, in ihrer rechten Hälfte eine Seitenansicht
mit teilweise weggebrochener Küvette 30.
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Der erfindungsgemäße Modellbaum besteht aus einem Boden 20,in dessen
Mittelpunkt eine nach oben zeigende Stütze 40 durchgesteckt ist, die mit einem Flansch
40C den Boden 20 untergreift. Diese zentrale Stütze 40 kann ein Metallbolzen sein,
der sich somit vom Boden 20 aus nach oben erstreckt. An seinem oberen Ende weist
er ein Gewinde 40A auf, auf dem eine Rändelmutter 40B aufschraubbar ist.
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Erfindungsgemäß bestehen nun die Formstücke aus ausschmelzbarem Wachs
oder Kunststoff, die in der Küvette 30 anzuordnen sind, aus mehreren Wachsmodulen,
die jeweils aus dem eigentlichen Modell 10, einem individuellen Angußstrang 10A
dieses Modells und einem ringformigen Angußteil lOB bestehen. In der Zeichnung sind
als
Modelle 10 aus Gründen der Einfachheit kugelähnliche Gebilde
dargestellt1 wobei in einer Ebene immer nur ein derartiges Modell sich befindet.
Selbstverständlich können auch an einem Angußteil lOB mehrere individuelle Angußstränge
10a in radialer Richtung nach außen zeigen und individuell geformte Modelle 10 tragen.
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Es ist auch ohne weiteres möglich, durch eine entsprechende Formgebung
der Angußteile lOB ein formschlüssiges Aufeinandersitzen dieser Angußteile auf der
Stütze 40 derart zu erreichen, daß sich ein Versatz der individuellen Angußstränge
10A untereinander um ein vorgebbares Höhenmaß und/oder Winkelmaß ergibt. Die Höhe
der ringförmigen Angußteile lOB und die Anzahl der an ihr befestigten Modelle 10
hängt von der Größe und der individuellen Form der Modelle 10 ab, besonders vorteilhaft
ist es zur serienmäßigen Herstellung, wenn die einzelnen Module (bestehend aus eventuell
mehreren Modellen 10 und mehreren Angußsträngen 10 und einem Angußteil lOB) untereinander
identisch sind. Diese Module sind übereinander auf die Stütze 40 aufgesteckt, wobei
die übereinander liegenden, zylindrischen Angußteile 10B den gemeinsamen Angußstrang
100 des Modellbaumes bilden. Zur Sicherung der relativen Positionen der Module ist
auf das obere Ende der Stütze 40 eine Rändelmutter 40B aufgeschraubt, die die Module
aufeinanderdruckt und somit für einen gemeinsamen Angußstrang 100 ohne Zwischenräume
sorgt. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel sind für die Angußteile
lOB verschiedene Formgebungen möglich, die zusammen zur Bildung des gemeinsamen
Angußstranges 100 jeweils einen Beitrag liefern. Beispielsweise sind Angußteile
lOB mit Kreissegment-Querschnitt denkbar (in Tortenstückform), die nebeneinander
gesteckt werden und den gemeinsamen Angußstrang ergeben.
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Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, daß das Wachsmaterial des
gemeinsamen Angußstranges ausschließlich durch die Angußteile lOB der einzelnen
Module gebildet wird, es kann auch ein Wachsgerippe
anstelle oder
zusätzlich zur Stütze 40 vorgesehen sein, das Aussparungen aufweist, in das sich
die komplementär geformten Angußteile lOB formschlüssig einsetzen bzw. einstecken
lassen.
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Bei all diesen Ausgestaltungsmöglichkeiten entfällt das zeitraubende
Ansetzen individueller Angußstränge an einen vorgefertigten gemeinsamen Angußstrang
durch Erwärmen des Wachsmatenals.
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Der Boden 20 dient zum unteren Abschluß der Küvette 30 beim Einfüllen
der Einbettmasse (in der Regel Gips), die die Module umschließt. Im Hinblick darauf
weist der Boden 20 auf seiner dem Innenraum der Küvette 30 zugewandten Oberfläche
zentrisch verlaufende Profilrinnen 20A auf, die später (nach dem Ausschmelzen des
Wachses) Dichtkanten des Einbettmaterials bilden, die wiederum beim Guß des Metalls
von Vorteil sind.
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Zur Erzielung einer ausreichenden mechanischen Stabilität weist der
Boden 20 an seiner Unterseite radial und/oder ringförmig verlaufende Stützrippen
20B auf.
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Im Umfangsbereich ist der Boden 20 nach unten gezogen und bildet einen
umlaufenden Flansch 20C, der an seinem unteren Ende mit einem Ringwulst 20D abgeschlossen
ist. Dieser Flansch 20C mit dem Ringwulst 20D dient zum einfachen Aufsetzen der
zylindrischen Küvette 30.
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Bei manchen Gußverfahren ist es vorteilhaft, zur Erzielung qualitativ
hochwertiger Endprodukte die Gußform weitgehend zu evakuieren, um dadurch eine Saugwirkung
auf das durch die Angußstränge einströmende Metall in Richtung zu den Modellen 10
auszuüben. Zu diesem Zweck stützt sich auf dem Boden 20 ein wabenartig ausgebildetes
Netz aus ausschmelzbarem Wachs oder Kunststoff auf, das den Modellbaum konzentrisch
umschließt. Grundsätzlich ist
bei kompliziert und schwer zu gießenden
Modellen 10 davon auszugehen, daß die Formgebung und die relative Positionierung
dieses Wachsnetzes 50 bezüglich der Modelle 10 so sein soll, daß die beschriebene
Sogwirkung auf das einströmende Metall möglichst groß ist, insbesondere bei schwer
auszugießenden Bereichen wie Spitzen, langen Ausläufer oder ähnlichem. Dieses Wachsnetz
50 erstreckt sich (in der Zeichnung nicht dargestellt) so weit nach oben, daß es
nach Einfüllen der Einbettmasse nach oben heraussteht, so daß es einer Vakumeinwirkung
auf der Oberseite der Einbettmasse nach dem Ausschmelzen des Wachses bzw. Kunststoffes
zugänglich ist. Durch das Aufsitzen des Netzes 50 auf dem Boden 20 wird auch erreicht,
daß nach dem Wegschmelzen des Bodens 20 auch das Wachs bzw. der Kunststoff aus der
Einbettmasse ausfließen kann.
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Abschließend sollen die einzelnen Verfahrensschritte zum Aufbau des
Modellbaums und zum Ausschmelzen des Wachses bzw. Kunststoffes noch kurz erläutert
werden: In den Boden 20 wird von unten die Stütze 40 eingeführt, und der Boden 20
wird auf eine Unterlage aufgesetzt, wobei die Stützrippen und der Kopf der Stütze
40 vorteilhafterweise so dimensioniert sind, daß der Flansch 40C der Stütze 40 an
einem nach unten stehenden Hals des Bodens 20 anliegt. Danach werden die in bekannter
Weise hergestellten Wachsinodule auf die Stütze 40 aufgesetzt und so ausgerichtet
(sofern dies durch eine entsprechende Formgebung der Angußteile lOB nicht "automatisch"
erfolgt), daß die gewünschte relative Orientierung der einzelnen Modelle 10 des
Modellbaums erreicht wird. Danach wird die Rändelschraube 40B von oben auf die Stütze
40 aufgeschraubt und die Modelle 10 in ihrer relativen Lage sind dadurch fixiert.
Auf diesen, den Boden 20 einschließenden Modellbaum wird dann die Küvette 30 aufgesetzt,
wonach
das Wachsnetz 50 zur Erzeugung der Vakumkanäle in der Gußform an den Innenmantel
der Küvette 30 angelegt wird, so daß er auf dem Boden 20 aufsitzt.
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Danach wird in bekannter Weise die Einbettmasse, vorzugsweise poröser
Gips, eingefüllt bis dieser die einzelnen Wachsmodule überdeckt. Nach dem Erstarren
der Einbettmasse wird in bekannter Weise durch Erhitzen das Wachs bzw. der verwendete
Kunststoff ausgeschmolzen, wodurch schließlich auch die Stütze 40 (die eine Metallschraube
sein kann) mitsamt der Rändelschraube 40B durch den frei gewordenen zentralen Angußstrang
100 herausgezogen werden kann bzw. bei vertikaler Stellung der Küvette von selbst
herausfällt, wenn, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, die Querschnitte der
unterhalb der Rändelschraube 40B befindlichen Wachsteile etwas größer gewählt sind
als der Querschnitt der Rändelschraube 40B.
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Es soll besonders hervorgehoben werden, daß durch die erfindungsgemäße,
bausatzmäßige Zusamnenstellung des Modellbaumes mit dem integrierten Boden nicht
nur eine einfache Zusammenstellung des Modellbaumes, sondern auch ein automatisierbarer
Wachsausschmelzprozess und eine einfache Vorbereitung zum Guß möglich ist: Das Einfüllen
der Einbettmasse und das Ausschmelzen des Wachses kann voll-automatisch durchgeführt
werden, wobei durch den weggeschmolzenen Boden 20 und der herausgefallenen Stütze
40 die Möglichkeit geschaffen ist, die Küvette unmittelbar dem Gußvorgang zuzuführen,
der sowohl von oben als auch von unten in den gemeinsamen Angußstrang 100 erfolgen
kann.
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Der Aufbau des erfindungsgemäßen Modellbaums stellt somit einen wesentlichen
Baustein bei der Rationalisierung und Automatisierung für Gußverfahren dar, wobei
darüberhinaus die Möglichkeit gegeben ist, sämtliche bekannten Gußverfahren wie
zum Beispiel VStulm>-guß oder Schleuderguß, anzuwenden.