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Gussformwerkstoffe aus quasiduktiler Faserkeramik (C/SiC) für den Hochtemperaturdruckguss

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Breuckmann GmbH & Co. KG
Dieselstr. 26 - 28
42579 Heiligenhaus

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Validierung quasiduktiler Faserkeramik als Werkzeugmaterial für den Druckguss, um hohe Formstandzeiten zu erreichen und um das umweltschädliche Feingießverfahren, welches vor allem in asiatischen Ländern Anwendung findet, zu ersetzen → positive Auswirkung auf die Nachhaltigkeit der kompletten Prozesskette zur Herstellung von Gussteilen


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden

• Anforderungsstellung an die Faserkeramik
• Auswahl von prototypischen Bauteilen und Gussmaterialien
• Entwicklung des konstruktiven Formenbaus
• Entwicklung und Anpassungen des keramischen Materials
• Entwicklung der keramischen Formeinsätze
• Einflussfaktoren zur Bewertung der Mess- und Testergebnisse
• Integration der keramischen Formeinsätze
• Entwicklung einer Bearbeitungstechnik
• Entwicklung eines Druckgussprozesses
• Untersuchung von geeigneten Formschlichten
• Durchführung von Tests & Validierung der Formstandzeit



Ergebnisse und Diskussion

• trotz hervorragender Materialentwicklung seitens ECM, wodurch während der Laufzeit des Projektes die Standzeiten der Faserkeramik vervielfältigt werden konnte, und der grundlegenden Veränderung des Druckgussprozesses für die Nutzung faserkeramischen Werkzeuge seitens Breuckmann, stellte sich die komplexe Integration und Anpassung als große Herausforderung dar
• mehrere Faktoren erwiesen sich als herausfordernd bis unmöglich:
- Parameteroptimierung des Druckgussprozesses hinsichtlich schlagender Belastungen
- anfangs zu hohen thermischen Belastungen, die auf die Faserkeramik wirkten und zu einem frühzeitigen Materialversagen resultierten



Fazit

• Einsatz von Faserkeramik im Druckguss ist eine große Herausforderung aufgrund der komplexen Maßnahmen (Integration & Anpassung der Faserkeramik an den Druckgussprozess), die im Rahmen des Projekts aufgrund zeitlicher Einschränkungen nicht abgeschlossen werden konnten
• Potenzial jedoch vorhanden durch gefundene Lösungsansätze, wie die Beschichtung der Faserkeramik, die in einem Folgeprojekt weiter untersucht werden müsste
• deutliche Verbesserungen bei den Formstandzeiten der Faserkeramik wurden durch Optimierung des Druckgussprozesses und der Materialentwicklung erzielt
• Dip- und Kokillenversuche zeigen Möglichkeit der Anwendung, aber weitere Untersuchungen sind erforderlich
• Projekt konzentrierte sich hauptsächlich auf den Druckguss, daher dienen Dip- und Kokillenversuche nur als erster Validierungsschritt
• weitere Potenziale der Faserkeramik in der Gießindustrie:
- Kokillenguss
- Gießlöffel
- Dosiersystem Meltec
- Steigrohr im Niederdruckgussverfahren
• Material-Portfolio von ECM konnte erweitert werden und ermöglicht zukünftig das Angebot zugeschnittener Materiallösungen für Hochtemperaturanwendungen