20-12-2025-Technologies and Production Systems-Shell Forming [EN]-[IT]

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ENGLISH

20-12-2025-Technologies and Production Systems-Shell Forming [EN]-[IT]

With this post, I would like to provide a brief instruction on the topic mentioned above.
(lesson/article code: EX_LS_10)

Image created with artificial intelligence, the software used is Microsoft Copilot

Introduction to Shell Forming
Shell forming is a foundry process that uses a thin mold made from sand coated with thermosetting resins. This technique is used to produce metal castings with high dimensional accuracy and good surface finish.
Terminology:
Forming = The set of operations used to prepare the mold to receive the molten metal.
Casting = The final product of the casting.

The Shell Molding Process

Image created with artificial intelligence, Microsoft Copilot software used

Shell molding is a foundry technique used to create elements such as molds and cores that are geometrically reducible to hollow bodies. These hollow bodies are usually called shells.
The Mix
The mixture used to make the shell is composed of quartz sand and a thermosetting resin that acts as a binder. The patterns used in this process are made of metal. To reinforce the thin shells during casting and prevent distortion or sagging caused by the pressure of the molten metal, support materials, such as cast iron grit, are inserted inside the mold.
The typical shell molding cycle consists of several phases. The various phases are listed below.
1- Clamping the hot pattern
2- Inversion
3- Inversion of the box
4- Final firing and separation
5- Assembly and support

Advantages and disadvantages of shell molding
In general, this technique is used to obtain lightweight castings with high dimensional accuracy and low surface roughness.

Below is a list of the advantages:

• The castings are smoother and more precise than those produced by sand casting.
• The mold's flexibility is generally sufficient to prevent breakage and cracking of the part.
• It allows for the production of castings with thin walls and consequently high mechanical properties.
• The drying phase can be avoided.
• It allows for the storage of both molds and cores.
  Here is a list of disadvantages:
• The size and weight of the castings are limited by the mold structure.
• The sands used are not reusable.
• The cost of metal patterns and equipment is high.
• The resins used (usually phenolic) can create a smelly work environment.

Investment Casting Techniques

image Created with artificial intelligence, the software used is Grok

When we talk about investment casting, we're talking about the lost-wax casting technique.
Investment casting is used to create very precise parts, especially in the aerospace industry. This technique is part of the precision casting process and uses temporary ("lost") patterns.
The two main investment casting techniques (lost-wax casting) are:

• Immersion
• Ceramic shell

Foam casting
Foam casting (also known as lost-wax casting) uses the gradual evaporation of the polymer foam pattern upon contact with the heat of the molten metal, which takes its place.
The advantages are listed below:

• Low costs thanks to the simplicity of pattern creation
• High flexibility and ease of process automation
• Possibility of using unbound sands, which helps to further reduce costs
• The mold can be created in a single mold
• No cores
• No draft angles
  This process is widely used in the automotive industry

Problems in the Foundry with Foam Patterns

image Created with artificial intelligence, the software used is Grok

As we've seen, foam pattern casting has several advantages, but this technique presents some challenges that must be carefully considered.
-Gas generation and backpressure
-Depending on the permeability of the mold, a layer of gas can form between the melt and the polymer.
-The gases create a sort of barrier that prevents the advancement of the molten metal.
-A direct consequence is that the melt advancement speed is reduced by about 10 times compared to conventional foundry processes.
-There is a risk of gaps or gaps.

Conclusions
Transitional-form casting processes, including shell casting, investment casting (lost wax), and lost foam casting, all require breaking the mold to extract the final casting. These unique methods are essential for achieving high precision and surface finish, often avoiding subsequent machining.
Shell casting can produce lightweight final products with good dimensional accuracy and low surface roughness.
Investment casting produces highly precise parts, especially in the aircraft industry.
Lost foam can be used to produce intake manifolds, turbine valves, and cylinder heads.

Question
Shell casting was invented by German engineer Johannes Croning, who developed the technique in 1943 at Croning AG.
Did you know that shell casting is considered one of the most important foundry innovations of the 20th century due to its precision and repeatability?

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ITALIAN

20-12-2025-Tecnologie e sistemi produttivi-Formatura a guscio [EN]-[IT]

Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(codice lezione/articolo: EX_LS_10)

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot

Introduzione alla formatura a guscio
La formatura a guscio è un processo di fonderia che utilizza uno stampo sottile, ottenuto da sabbia rivestita con resine termoindurenti. Si usa questa tecnica per realizzare getti metallici con elevata precisione dimensionale e buona finitura superficiale.
Terminologia:
Formatura= Insieme delle operazioni con cui si prepara lo stampo destinato a ricevere il metallo fuso.
Getto=prodotto finale della colata

Il procedimento della formatura a guscio

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Microsoft Copilot

La formatura a guscio (shell molding) è una tecnica di fonderia impiegata per realizzare elementi come forme e anime che sono geometricamente riconducibili a corpi vuoti. Questi corpi vuoti vengono solitamente chiamati gusci.
La miscela
La miscela per realizzare il guscio è composta da sabbia di quarzo e una resina termoindurente che funge da legante. I modelli utilizzati in questo processo sono in metallo. Per rinforzare i gusci sottili durante la colata e prevenire distorsioni o cedimenti causati dalla spinta del metallo fuso, all'interno della staffa si inseriscono materiali di supporto, come ad esempio la graniglia di ghisa.
Il ciclo tipico di formatura a guscio si svolge in diverse fasi. Qui di seguito sono elencate le varie fasi.
1-Bloccaggio del modello caldo
2-Rovesciamento
3-Rovesciamento della scatola
4-Cottura finale e distacco
5-Assemblaggio e supporto

Vantaggi e svantaggi della formatura a guscio
In generale questa tecnica è utilizzate per ottenere getti leggeri e con elevata precisione dimensionale e bassa rugosità superficiale.
Qui di seguito un elenco dei vantaggi:
-I getti sono più lisci e precisi rispetto alla fonderia in terra.
-La cedevolezza della forma è generalmente sufficiente per prevenire rotture e incrinature del pezzo
-Permette di ottenere getti con pareti sottili e di conseguenza elevate proprietà meccaniche
-Si può evitare la fase di essiccazione
-Consente di immagazzinare sia le forme che le anime
Qui di seguito un elenco degli svantaggi:
-La dimensione e il peso dei getti sono limitati dalla struttura della forma
-Le sabbie utilizzate non sono riutilizzabili
-Il costo dei modelli metallici e delle attrezzature è elevato
-Le resine utilizzate (solitamente fenoliche) possono generare un ambiente di lavoro maleodorante

Le tecniche di microfusione

immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è Grok

Quando parliamo di microfusione, parliamo della tecnica della fonderia a cera persa.
La microfusione è utilizzata per realizzare parti molto precise, specialmente nell'industria aeronautica. Questa tecnica rientra nei processi di fonderia di precisione e utilizza modelli transitori ("a perdere")
Le due principali tecniche di microfusione (fonderia a cera persa) sono:
-Per immersione
-Con guscio ceramico

Fonderia con modelli in schiuma
La fonderia con modelli in schiuma (in inglese è definita come LOST FOAM) sfrutta l'evaporazione graduale del modello in schiuma polimerica a contatto con il calore del metallo fuso, che prende il suo posto.
Qui di seguito sono elencati i vantaggi:
-Costi contenuti grazie alla semplicità di realizzazione del modello
-Elevata flessibilità e facilità di automazione del processo
-Possibilità di utilizzare terre non legate, il che contribuisce a ridurre ulteriormente i costi
-La forma può essere realizzata in una unica staffa
-Assenza di anime
-Assenza di angoli di sformo
Questo processo è ampiamente utilizzato nell'industria automobilistica

Problematiche in fonderia con modelli in schiuma

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Come abbiamo visto la fonderia con modelli in schiuma ha diversi vantaggi, ma questa tecnica presenta alcune problematiche da tenere ben in considerazione.
-Sviluppo di gas e contropressione
-A seconda della permeabilità della forma, si può formare uno strato di gas tra il fuso e il polimero
-I gas creano una sorta di barriera che si oppone all'avanzamento del metallo fuso
-Esiste una conseguenza diretta, Questa è che la velocità di avanzamento del fuso si riduce di circa 10 volte rispetto ai processi di fonderia convenzionale
-C’è il rischio di mancanze o tacconi.

Conclusioni
I processi di fonderia in forme transitorie (a perdere), tra cui la formatura a guscio, la microfusione (cera persa) e la fonderia con modelli in schiuma (Lost Foam), richiedono tutti la rottura della forma per estrarre il getto finale. Questi metodi particolari sono essenziali per ottenere alta precisione e finitura superficiale, spesso evitando lavorazioni successive.
Con la formatura a guscio si possono realizzare prodotti finali leggeri con buone precisioni dimensionali e basse rugosità superficiali.
Con la microfusione si producono parti molto precise, specialmente nell'industria aeronautica.
Con la Lost Foam si possono realizzare collettori di aspirazione, valvole delle turbine e testate dei cilindri.

Domanda
La formatura a guscio fu inventata dall’ingegnere tedesco Johannes Croning che sviluppò la tecnica nel 1943 presso la ditta Croning AG.
Sapevate che la formatura a guscio è considerata una delle innovazioni più importanti nella fonderia del XX secolo, per la sua precisione e ripetibilità?

THE END