Schnelleinstieg: Gießerei

Keramische Gussformen für verbesserte Abkühlprozesse

Für viele technische Anwendungen werden komplexe großformatige Gussteile mit spezifischen Werkstoffeigenschaften benötigt. Für derartige Produkte ist eine genaue Steuerung des Herstellungsprozesses erforderlich, um einerseits kostenseitig Wettbewerbsvorteile zu erlangen und andererseits qualitative Verbesserungen zu realisieren. Im Gießprozess können die Gussformen aufgrund ihrer geometrischen Form und ihrer stofflichen Zusammensetzung einen wesentlichen Beitrag dazu leisten. Sie bestimmen über die Wechselwirkungen mit der metallischen Schmelze den Abkühlprozess des Gusskörpers und somit die Gestaltung des Arbeitsprozesses beim Gießen. Die Abkühlung definiert auch das sich ausbildende Werkstoffgefüge und damit die Eigenschaften der Produkte. Eine wissensbasierte Kombination von Formgestaltung und Formwerkstoffwahl ist deshalb der Schlüssel zu verbesserten Gussprodukten und zur Verringerung der Produktionskosten für hochwertige Gießereierzeugnisse.

In Kooperation mit dem Formenhersteller Direkt Form hat das Fraunhofer IKTS einen neuen Formstoff auf Basis von Siliciumcarbid und einem neu entwickeltem tonhaltigen Binder entwickelt. Im Vergleich zu kommerziellen Formstoffen hat der so gebundene Siliciumcarbidformstoff eine deutlich verbesserte Wärmeleitfähigkeit. Damit lässt sich die Ableitung der Wärme aus dem Gussteil in einem großen Bereich steuern, wodurch die Einstellung maßgeschneiderter Gefügestrukturen im Gussteil möglich wird. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten eines Gussteils infolge unterschiedlicher Wandstärken über den gezielten Einsatz von speziell modifizierten Formstoffen kompensiert werden kann. In Kombination mit einer individuellen Formgebung bei der Gussformherstellung ist es somit möglich, bauteilspezifische und lokal variierende Eigenschaften wie Härte, Festigkeit, E-Modul  oder Korrosionsstabilität im Gussprodukt zu erzeugen oder zu vermeiden. Damit lassen sich mit der gleichen Gusslegierung und einem einheitlichen metallurgischen Prozess Gussprodukte mit lokal unterschiedlichen Eigenschaften oder geometrisch komplexe Gussprodukte mit homogenen Eigenschaften herzustellen.