Salzkerne aus Backpulver sollen Gussformen flexibler machen
Mit Kochsalz und Backpulver haben Forscher neue Salzkerne für den Druckguss gebaut. Mit diesen sollen sich Zylinderköpfe und andere komplexe Bauteile zukünftig kostengünstiger herstellen lassen.
Neue Salzkerne halten erstmals auch dem Druckguss stand. Das ermöglicht künftig die flexible Herstellung von Bauteilen mit komplexen Strukturen.
Foto: Fraunhofer-Institut
Das geometrische Innenleben von Gussformen im Druckguss soll sich zukünftig variabler und kostengünstiger gestalten lassen. Deswegen haben Forscher des Bremer Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) sogenannte verlorene Kerne entwickelt, die aus einer Mischung aus Kochsalz und Backpulver bestehen.
Das Potenzial dieser Salzkerne liegt insbesondere in der Möglichkeit, geometrische Einschränkungen von Dauerformen zu überwinden. Mit beliebigen Hohlräumen lassen sich Zylinderköpfe, Kurbelgehäuse und Bremskraftverstärker effizienter herstellen.
Salzkerne überstehen raue Bedingungen beim Druckguss
Verlorene Kerne bestehen bislang meist aus Sand und chemischen Bindemitteln. Sie können aber in der Druckgießtechnik nicht eingesetzt werden, weil sie entweder den hohen Druck nicht überstehen oder nach dem Gießen nicht wirtschaftlich aus dem Gussteil entfernt werden können. Die neu entwickelten Kerne aus Salz weisen hingegen eine so hohe Festigkeit auf, dass sie dem Druckgießprozess standhalten und zudem problemlos wieder herausgelöst werden können.
Herstellung der Kerne im Lost-Foam-Verfahren
Je komplexer die Salzkerne in ihrer Geometrie sein sollen, desto schwieriger wird ihre Herstellung. Zu den Herausforderungen zählt neben der Rissempfindlichkeit auch das Schrumpfen beim Erstarren. Um diese Probleme zu lösen, haben die Bremer Forscher das sogenannte Lost-Foam-Verfahren angewandt. Diese Gießtechnik, bei der das Modell aus Polystyrol-Schaum nach dem Gießvorgang verloren geht, erlaubt außergewöhnlich komplexe Geometrien.
Die geometrische Gestaltungsfreiheit des Verfahrens wird nun genutzt, um gezielt komplex geformte Salzkerne mit Hohlräumen, Hinterschneidungen oder poröser Stützstruktur bei zugleich stabiler, geschlossener Randschale herzustellen. Es werden weder Dauerformen noch Gießkammern aus Werkzeugstahl benötigt, die im Druckgießverfahren stark unter der korrosiv aggressiven Salzschmelze leiden. Es besteht weniger Verschleiß und somit geringer Wartungsaufwand.
Salzkerne sind kostengünstig als Sandkerne
Salzkerne eignen sich für anspruchsvolle Geometrien sowohl im Prototypenbereich, als auch für Klein- und Großserien. Kleine, filigrane Formen sind dabei ebenso möglich wie große bis zu 50 Kilogramm schwere Kernstrukturen. Sie sind zudem kostengünstig und können aufbereitet und wiederverwendet werden.
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