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2026-01-02T18:43:03Z

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Ladeluftverteilerleitung Daimler AG.jpg|Ladeluftverteilerleitung
Ladeluftverteilerleitung 01.gif|Schematische Darstellung
Ladeluftverteilerleitung 02.gif|Zerlegung
Schaeumling-Ladeluftverteilerleiter-1.jpg|zusammengesetzter Schäumling
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'''Lost Foam''' ({{deS|'''Gießen mit verlorenem Schaum'''}}) ist ein [[Gießverfahren]], bei dem ein Positivmodell (''Schäumling'' bzw. ''Kern'' ''(allg.)'') aus formgeschäumtem [[Polystyrol]] („Styropor“ bzw. „Hostapur“) oder [[Polymethylmethacrylat]] (Acrylglas) in einen [[Formstoff]], meist aus Quarzsand, eingebettet und der so entstehende Hohlraum mit flüssigem [[Metall]] ausgegossen wird. Das Modell wird dabei durch die Metallschmelze thermisch zersetzt. Beim Gießen ist somit für jedes Gussteil ein entsprechendes Positivmodell bereitzustellen, das nach dem Gießvorgang nicht mehr existiert (verlorenes Modell).

Ein ähnliches Verfahren ist das [[Vollformgießen]]. Der Hauptunterschied ist, dass beim Vollformgießen Sand mit Bindemittel und beim Gießen in verlorenem Schaum Sand ohne Bindemittel verwendet wird. Beide Verfahren gehören zum ''Gießen mit verdampfenden Modellen''.

Der Schäumling kann aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein und somit komplexe Formen, auch solche mit [[Hinterschneidung]]en, annehmen. Die Konturen der Gussteile müssen nach dem Gießen wenig nachbearbeitet werden, weil sie ihrer endgültigen Kontur schon sehr nahekommen.

== Geschichte ==
Im Jahre 1958 patentierte der Amerikaner H. F. Shroyer das Vollformgießverfahren, das Modelle aus einem Polymerschaum in chemisch gebundenen [[Modellsand|Formsand]] einformt und durch die [[thermische Energie]] der einströmenden Schmelze das Modell [[Vergasen|vergast]].<ref>{{Patent| Land=US| V-Nr=2830343| Code=A| Titel=Cavityless casting mold and method of making same| A-Datum=1956-04-26| V-Datum=1958-04-15| Erfinder=Harold F. Shroyer}}</ref>

== Das Verfahren ==
Das [[Fertigungsverfahren]] mittels Lost Foam setzt sich aus 8 Prozessschritten zusammen.
Diese sind Schäumen und Zusammenfügen der Modellsegmente, anschließende Modellmontage und das [[Schlichte (Fertigungstechnik)#Gießereitechnik|Schlichten]] sowie das Einformen und Gießen, gefolgt vom Zersetzungsprozess und dem Entleeren.

=== Schäumen ===
Das Ausgangsmaterial zur Herstellung von Modellen für das [[Aluminiumguss|Aluminiumgießen]] ist das mit dem Treibmittel [[Pentan]] (C5H12) versetzte expandierbare [[Polystyrol]] (EPS). Das Copolymer aus EPS und EPMMA (expandierbares Polymethylmethacrylat) wird besonders für die Herstellung von Gusseisen und Stahlbauteilen eingesetzt.<ref>{{Literatur |Autor=Simone Franke |Titel=Taschenbuch der Giesserei Praxis 2023 |Verlag=[[Schiele & Schön]] |Datum=2022-12-15 |ISBN=978-3-7949-0969-8 |Seiten=181}}</ref> Diese beiden Stoffe liegen in kugeliger Form vor und enthalten 6 % aus [[Polymer]] und Pentan, die restlichen 94 % sind Luft.

==== Vorschäumen ====
[[Polystyrol]] ist durch die Einlagerung von [[Pentan]] als Treibmittel expandierfähig. Durch die Zufuhr von circa 110 °C heißem [[Wasserdampf]] wird das EPS-Material in einer Aufschäumkammer zum Expandieren gebracht. Der dadurch entstehende Überdruck im freien [[Volumen]] zwischen den Polystyrol[[Molekül|molekülen]] und die Erweichung der Polymermatrix aufgrund der weiter steigenden Temperatur bewirken eine Vergrößerung der EPS-Perlen auf das gewünschte, bis zu circa 30-Fache des ursprünglichen Volumens. Durch dieses Verfahren wird die zur Weiterbearbeitung benötigte [[Dichte]] erreicht.

==== Fertigschäumen ====
In diesem Verfahrensschritt werden die EPS-Perlen mit [[Druckluft]] durch einen [[Strahlpumpe|Injektor]] in eine metallische Dauerform geblasen, wo sie zur gewünschten Modellform verschweißt werden. Dies geschieht durch erneutes Bedampfen der Formoberfläche mit ca. 110 °C heißem Wasserdampf, der in den Formhohlraum gelangt.

=== Fügen der Modellsegmente ===
Nach dem Schäumen und Trocknen der einzelnen Modellsegmente, müssen diese nun zur geplanten komplexen Modellform zusammengesetzt werden. Dies geschieht in der Regel serienmäßig mit Klebemaschinen zur Verarbeitung von [[Heißkleber]], welche zusätzlich die Fixierung der Modellteile übernehmen.

=== Montage der Modellsegmente ===
[[Datei:Modelltrauben.jpg|150px|miniatur|rechts|Modelltrauben]]
Um den Gesamtprozess effizienter zu gestalten, werden nach Möglichkeiten Endmodelle mit einem [[Einguss]]-/ Angusssystem verbunden, dadurch entsteht eine sogenannte Modelltraube oder ein Cluster.<ref>[http://deen.dict.cc/?s=cluster ''Übersetzung für Cluster aus dict.cc'']</ref> An dieser Modelltraube können unterschiedlich viele Modelle angebracht werden.

=== Schlichten ===
[[Datei:Schlichten-1.jpg|150px|miniatur|rechts|Schlichtvorgang]]
Durch ein Tauchverfahren werden die fertigen Modelltrauben mit einer wasserbasierten, [[Keramik|keramischen]] Schlichte überzogen. Der Sinn dieses Vorganges liegt darin, die flüssigen und [[gasförmig]]en Bestandteile abzuleiten und somit die Formfüllung zu steuern. Außerdem bildet die Schlichte eine feuerfeste Barriere.
Die Modelltrauben werden anschließend getrocknet, um die Restfeuchtigkeit zu reduzieren, die sonst eine [[Porosität]] im Gussteil erzeugen kann. Dies geschieht in der Regel in einem 50 °C warmen Ofen, wobei auch Mikrowellentrocknung möglich ist.

=== Einformen ===
Beim Einformen wird die nun getrocknete Modelltraube in einen Gießbehälter eingesetzt und [[Reihenfolge|sequenziell]] mit einem [[Formstoff]] berieselt. In der Regel wird [[Quarzsand]] als Formstoff verwendet, aber es kann auch [[Mullit]] zum Einsatz kommen. Um das Modell oder die Modelle detailgetreu auszuformen, wird die Modelltraube [[Vibration]]en ausgesetzt, wodurch der Formstoff in alle Hohlräume fließen kann.

=== Das Gießen ===
Durch einen Gießlauf und ein Anschnittsystem<ref>{{Internetquelle |url=http://www.giessereilexikon.com/giesserei-lexikon/Encyclopedia/show/anschnittsystem-631/?cHash=cd4aa6186d6ac90de184e776f9e20757 |titel=Anschnittsystem |werk=Giesserei-Lexikon |offline=ja |archiv-url=https://web.archive.org/web/20160514085923/http://www.giessereilexikon.com/giesserei-lexikon/Encyclopedia/show/anschnittsystem-631/?cHash=cd4aa6186d6ac90de184e776f9e20757 |archiv-datum=2016-05-14 |abruf=2024-07-18}}</ref> wird die Metallschmelze in das Schaumstoffmodell geleitet, wo die [[thermische Energie]] die Modelltraube zersetzt. Die Schmelze füllt nun den freigewordenen Hohlraum vollständig aus und es wird somit nach dem Erstarren des Metalls die exakte Teilekontur gebildet.


=== Entleeren ===
Das Entleeren erfolgt durch Kippen der Gießbehälter, wobei der Formstoff ([[Quarzsand]]) aus den Hohlräumen fließen kann. Der Quarzsand kann anschließend wieder in das Sandrückführsystem geleitet werden. Die Entfernung möglicher Rückstände der Schlichte kann durch ein Wasserbad bei 30–40 °C bewerkstelligt werden. Hierzu ist aber eine Traubentemperatur von ca. 300 °C nötig.

== Vorteile ==
Das Lost-Foam-Verfahren bietet im Vergleich zu anderen Gießverfahren eine größere Gestaltungs- und Designfreiheit bei der Konstruktion von Gussteilen. Funktionsintegrierte Gussbauteile können durch den schichtweisen Aufbau der Modellsegmente in einem Stück dargestellt werden, was auch einen Kostenvorteil bietet. Das Verfahren erfordert nur eine geringe Gussnachbearbeitung. Durch den Wegfall von Bearbeitungsvorgängen, Montageteilen, Verschraubungen etc. werden auch die Montage- und Bearbeitungskosten reduziert. Zudem lassen sich die einzelnen Arbeitsschritte gut automatisieren. Dies führt zu einer hohen Flexibilität durch geringe Rüstzeiten. Vorteilhaft sind auch die hohen Standzeiten der EPS-Formen, die zu geringeren anteiligen Werkzeugkosten führen.

== Nachteile ==
Nachteile des Lost-Foam-Verfahrens sind zum Beispiel die hohen Anforderungen an die Modellqualität, die Zersetzung des Modells beim Gießprozess und die Reproduzierbarkeit des Formfüllverhaltens. Die Modelle bzw. Modelltrauben sind empfindlich, deshalb besteht die Gefahr der [[Verformung|Deformierung]] bzw. Beschädigung beim Schlichten, Trocknen und Einformen. Darüber hinaus entstehen beim Gießen durch das Zersetzungsverfahren des Modells [[Kohlenwasserstoffe|Kohlenwasserstoffverbindungen]], welche den Einsatz von Absaugsystemen erforderlich machen.

== Anwendungen ==
Mit dem Lost-Foam-Verfahren sind heute komplexe Bauteile herstellbar, wie sie in keinem anderen Gießverfahren herstellbar sind. Die Vorteile des Verfahrens erlauben es, komplizierte Geometrien einfach umzusetzen. Beispiele finden sich in der Automobilzulieferung, aber auch in vielen anderen Bereichen, wo Gießverfahren wie Druckguss oder Kokillenguss an ihre Grenzen stoßen.<ref>[http://www.lostfoamcouncil.de/index.php?module=explorer&displayAction=download&downloadFile=/publikationen/bro_lfc_d_web.pdf ''Produktbeispiele aus verschiedenen Bereichen'' (PDF-Download; 3,3 MB),] abgerufen am 14. Mai 2012.</ref>

== Literatur ==
* Lost Foam Inside: ''Ein Erfahrungsaustausch über das Lost Foam Gießverfahren.'' 1. Auflage. Lost Foam Council e.V., 2010, ISBN 978-3-9813947-0-2.
* Michael Hagemann: ''Einfluss des Castyralverfahrens auf ausgewählte Bauteileigenschaften beim Aluminiumvollformgießen.'' Dissertation. Shaker Verlag, 2002, ISBN 3-8322-0490-3.

== Weblinks ==
* [http://www.giessereilexikon.com/ Gießerei-Lexikon]
* [http://www.lostfoamcouncil.de/ Lost Foam Council]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Schaum]]
[[Kategorie:Gießverfahren]]
[[Kategorie:Form- und Gießtechnik]]

Lost Foam - Versionsgeschichte

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