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Aluminiumguss zweier Natursandformen. Herstellung der Form ist hier gezeigt. Herstellung des Modells hier.

Die Sandformerei

Der Sandguss, genau genommen das Natursand-Formverfahren lässt sich bis in das 17. Jahrhundert zurück verfolgen. Dieses spezielle Formverfahren, dass heute nur noch wenige Betriebe im deutschsprachigen Raum beherrschen, wurde aufgrund des hohen Arbeitsaufwandes durch das Wachsausschmelzverfahren abgelöst. Es gibt heutzutage eine große Anzahl moderner Sandgussverfahren, die alle auf dem gleichen Prinzip beruhen. Grundsätzlich haben sich nur die Bindemittel für den Formsand geändert. Wo früher der natürlich vorkommende Ton das Bindemittel für den Formsand war, sind es heutzutage Bentonit (das Tonmineral Montmorillonit), Wasserglas, Furan-, Phenolharze und dgl.

Die Animation zeigt kurz und knapp den Entstehungsprozess einer Gussform aus Naturformsand. Die Form ist für den Aluminiumguss hergestellt worden und beinhaltet u.a. einen Rechteckmikroskofuß für ein Zeiss Junior Mikroskop.
Es wird in die grüne, d.h. feuchte Form gegossen, was wegen der guten Gasdurchlässigkeit des Formsandes keine Gefährdung durch Wasserdampfexplosionen darstellt. Das Verfahren ist nur von ausgebildetem Fachpersonal zur Anwendung zu bringen!

Natursand Formverfahren

Diese Seite will jedoch nur auf das Natursand-Formverfahren eingehen. Da der Sand alleine nicht ausreicht um Formen zu bauen, benötigt man noch einige weitere Hilfsmittel. Das wichtigste wäre wohl der Formkasten. Dies ist heute in der Regel ein zweiteiliger, profilierter Stahlrahmen, der über sog. Schlösser verfügt, um ein genaues Aufeinanderpassen der beiden Hälften zu gewährleisten. Da der Sand feucht sein muss um ihn in den Formkasten zu verdichten, benötigt man noch einen Trockenofen. Warum hält der Sand? Der Formsand hält zusammen, weil er in einem geringen Anteil Ton als Bindemittel enthält (8-15%). Sand den man in der Hand zusammendrücken, etwa einen halben Meter in die Luft wirft, und danach als Ganzes wieder auffangen kann, weist genügend Bindekraft auf um als Formsand zu funktionieren. Natürlich gibt es noch andere Kriterien, wie Bildsamkeit, Luftdurchlässigkeit, und Feuerfestigkeit. Feiner Quarzsand, genau genommen Grobschluff (für die Bodenkundler), erfüllt alle Anforderungen an einen guten Formsand, sofern er einen Tongehalt von etwa 12% aufweist. Mit einem Feuchtigkeitsanteil zwischen 3,5% und 6% steht dem Formen nun nichts mehr im Wege.

Formen, Modelle & Co

Am besten eignen sich einfache Modelle ohne Hinterschneidungen für den Sandguss. Diese lassen sich derart in die falsche Formhälfte eingraben, so dass eine sorgenfreie Formteilung angelegt werden kann. Was ist denn nun bitte die Formteilung? Die Formteilung ist die Linie entlang des Modells an dem die Form geteilt wird. Will man beispielsweise eine Kugel formen, liegt die Formteilung entlang des Äquators, da auf diese Weise in keiner Formhälfte ein Hinterschneidung auftritt, die das Entformen des Modells verhindern würde. Nachdem man das Modell zur Hälfte eingegraben hat, legt man die zweite Kastenhälfte auf und verdichtet den Sand über dem Modell. Die beiden Hälften werden zusammen umgedreht und die falsche Hälfte abgehoben. Die falsche Hälfte wird ausgeschlagen, der Kasten aufgesetzt und mit Sand aufgefüllt und verdichtet. Nun kann man die Hälfte wiederum abnehmen und das Modell ziehen. Die Form ist nun soweit fertig. Es fehlen bloß noch die Anschnitte. Das Einguss- und Entlüftungssystem heißt Anschnitt, da dieses mit der Lanzette in den Formsand geschnitten wird. Nach dem Trocknen, wobei die Hälften einzeln getrocknet werden, wird die Form zusammengelegt und abgegossen. Das Gussstück kann man nur entformen indem man den Kasten ausschlägt. Was geschieht mit einer komplizierten Form? Lässt sich diese auch in einer Sandform gießen?

Zum Aluminiumguss dieser Form geht es hier.

Die Arbeit des Archäologen lässt sich auch an modernen Artefakten studieren. Ich möchte hier die Geschichte der Rekontruktion eines “modernen” industriell gefertigten Teiles zeigen. Die Paralllelen zur Arbeit an urgeschichtlichen Funden ist erstaunlich! Sogar ein gewisser Interpretationsspielraum ist vorhanden, wenngleich die archäologische Deutung vergleichbar einfach ist.

Die Arbeit mit älteren Mikroskopen erfordert bisweilen eine Menge Geduld bis ein passende Zubehörteil angeboten wird. Obwohl das für mich nach wie vor so bleibt wenn es um Optiken geht, habe ich mich dazu entschlossen eine Rekonstruktion ganz anderer Art vor zu nehmen. Es handelt sich um die Rekonstruktion eines Mirkroskopstativfußes für ein älteres Zeiss Junior Mikroskop. Dieses Zeiss Baukastensystem erlaubte es dem damaligen Mikroskopiker, sich ein individuell angepasstes Mikroskop zusammen zu stellen. Die geringen Maße des Zeiss Junior Mikroskops machten dies zu einem idealen Begleiter auf Feldforschungen und dgl.; im folgenden schlicht Reisemikroskop genannt. Für das Reisemikroskop gab es einen rechteckigen Stativfuß mit besonders kleinen Abmessungen.

Oberseite des rekonstruierten Fußes

Der erste Arbeitsschritt ist die Recherche um an geeignete Vergleichsfunde zu gelangen. Ein Original Rechteckfuß ließ sich nicht auffinden. Also mussten Fotos und ein runder Fuß herhalten um sich dem der Form des Fußes anzunäheren. Mit diesen Informationen und einigen pers. comms. ließ sich eine erste Rekonstruktionszeichnung anfertigen.

Unterseite des rekonstruierten Fußes, mit Modifiaktionen, die den Fuß modernen Erfordernissen anpassen

Der nächste Schritt ist die Herstellung des Modells. Hierzu wird die maßstabsgetreue Zeichnung entsprechend des Schwindmaßes des zu vergießenden Werkstoffs skaliert. Im Falle von Al-Gusslegierungen beträgt die lineare Schwindung 0.8 – 1.5 %. Ich verwende den Richtwert von  1.2 %. Das Modell wird aus Holz hergestellt und entsprechend des zu vergießenden Metalls farbig lackiert: Grün für Leichtmetallguss, rot für Grauguss, gelb für Schwermetallguss.

Das Modell wurde aus amerikanischem Ahorn (Acer saccharum) hergestellt.

Amerikanischer Ahorn wird als Material für den Modellbau verwendet.

Das weiter ausgesägte Modell

Fertig ausgesägtes Modell

Die ausgesägte Kontur des Mdells.

Fertig lackiertes Modell des Mikroskopfußes.

Hier gehts weiter mit dem Formenbau