Dieses Video dokumentiert die Konstruktion einer kompakten Eigenbau-Propangießerei sowie die Anwendung des Lost-PLA-Feingussverfahrens zur Herstellung kundenspezifischer Motorkomponenten. Der Ersteller fertigt einen Schmelzofen aus feuerfestem Mörtel und Perlit (Verhältnis 1:4), angetrieben von einem modifizierten Frosty-T-Venturi-Brenner, der Temperaturen von bis zu 1300 °C erreicht. Als Rohmaterial dienen recycelte Aluminium-Gussfelgen ($0,90/Pfund), da Knetlegierungen wie 6061 oder dünnwandige Getränkedosen hohe Oxidationsraten aufweisen und schlechte Fließeigenschaften bieten. Über das Lost-PLA-Verfahren mit einer Formmasse aus Gips und Quarzsand (1:1) sowie einem Ausbrennprozess bei 500–600 °C zur vollständigen Materialverdampfung und Formentwässerung wird ein kühlrippenoptimierter Zylinder nebst Zylinderkopf gegossen. Die Überarbeitung des Zylinderkopfs integriert eine Quetschkante zur Optimierung der Verbrennungseffizienz (resultierender Kompressionsdruck: 175 psi). Abschließend wird die Zündelementierung mittels einer 3D-gedruckten Gradscheibe präzise auf 15° vor dem oberen Totpunkt (OT) eingestellt.
Wichtigste Punkte & Zeitstempel
00:00 Eigenbau-Metallgießerei: Konstruktion eines Schmelzofens aus einem Stahleimer, ausgekleidet mit einer Isolierschicht aus feuerfestem Mörtel und Perlit im Verhältnis 1:4 zur thermischen Dämmung.
01:55 Frosty-T-Propanbrenner: Aufbau eines atmosphärischen Injektorbrenners aus Sanitär-Fittings und einer 3D-Drucker-Düse; erzeugt Flammentemperaturen bis zu 1300 °C.
02:47 Tiegel & Entwässerung: Fertigung eines Schmelztiegels aus Schedule-40-Stahlrohr (4 Zoll Durchmesser, 1,5 l Volumenerfassung) und schrittweises Ausheizen der verbliebenen Wandfeuchtigkeit.
04:01 Legierungsauswahl: Ablehnung von 6061-Aluminium und Dosen aufgrund starker Oxidbildung; Nutzung von gebrauchten Aluminium-Gussfelgen als kostengünstige Gusslegierung (~$0,90 pro Pfund).
06:39 Schlackeentfernung & Gussbarren: Einschmelzen der Felgenstücke und manuelles Abschöpfen der aufschwimmenden Oxidschicht (Dross) zur Erzeugung von rund 100 Pfund reinen Aluminiumbarren.
07:38 CAD-Modellierung: Parametrische Konstruktion des Zylinders und des Brennraums in Onshape unter Einsatz integrierter PDM- und Versionskontrollfunktionen.
09:05 Lost-PLA-Formmasse: Einbetten des 3D-gedruckten PLA-Funktionsmusters in eine Verbundmasse aus gleichen Teilen Modellgips (Plaster of Paris) und Quarzsand zur Rissminimierung unter Hitzeeinwirkung.
09:47 Ausbrennprozess & Kalzinierung: Vorab-Ausschmelzen des PLA im Ofen und anschließende thermische Kalzinierung der Gussform bei 500–600 °C zur rückstandslosen Polymer-Verdampfung.
11:45 Vertikalguss-Technik: Wechsel auf eine vertikale Formausrichtung, damit die Schmelze die Form von unten nach oben füllt und Lufteinschlüsse in den feinen Kühlrippen vermieden werden.
14:04 Zylinderkopf mit Quetschkante: Optimierung des Brennraums durch eine Quetschkante ("Squish Band") zur gezielten Gemischverwirbelung, was zu einem Kompressionsdruck von 175 psi führt.
15:22 Zündzeitpunkt-Kalibrierung: Präzise Zündeinstellung auf 15° vor dem oberen Totpunkt (OT) unter Nutzung einer 3D-gedruckten Gradscheibe an der Kurbelwelle.
Glossar
A356 / Aluminium-Gusslegierung: Eine silizium- und magnesiumhaltige Aluminiumlegierung mit hervorragenden Fließeigenschaften und geringer Lunkerbildung, wie sie standardmäßig bei Automobil-Gussfelgen eingesetzt wird.
Feinguss / Lost-PLA-Guss: Ein Präzisionsgussverfahren, bei dem ein aus PLA gedrucktes Modell mit einer feuerfesten Masse umhüllt, thermisch rückstandslos verbrannt und die entstandene Hohlform mit flüssigem Metall ausgegossen wird.
Frosty-T-Brenner: Ein nach dem Venturi-Prinzip arbeitender Gasbrenner, der ohne externes Gebläse durch die Strömungsgeschwindigkeit des Propangasstrahls Primärluft ansaugt.
Kalzinierung: Das Erhitzen feuerfester Werkstoffe auf hohe Temperaturen, um chemisch gebundenes Kristallwasser vollständig auszutreiben und ein Aufplatzen der Form beim Metalleinfluss zu verhindern.
Quetschkante (Squish Band): Ein schmaler Spalt zwischen Kolbenboden und Zylinderkopf im Randbereich des Brennraums, der das Kraftstoff-Luft-Gemisch beim Verdichten turbulent in die Mitte drückt, um die Durchbrenngeschwindigkeit zu erhöhen.
Schedule 40: Eine US-Norm für Rohrwandstärken (ANSI/ASME B36.10M), die die mechanische und thermische Belastbarkeit des Tiegels definiert.
Schlacke / Krätze (Dross): Die beim Schmelzprozess an der Oberfläche aufschwimmende Mischung aus Metalloxiden, Verunreinigungen und Gasblasen, die vor dem Guss abgezogen werden muss.
Oberer Totpunkt (OT / TDC): Der höchste Wendepunkt des Kolbens im Zylinder; Referenzpunkt für die Gradangabe des Zündzeitpunkts.