BR112020019166A2

BR112020019166A2 - Método para produção de um molde de fundição para preenchimento com fundido e molde de fundição

Info

Publication number: BR112020019166A2
Application number: BR112020019166-3A
Authority: BR
Inventors: Johannes HOMA; Manfred SPITZBART; Dominik Reichartzeder; Peter Schneider; Bertram Kawlath; Armin Raab; Holger Reichenbaecher
Original assignee: Schubert & Salzer Feinguss Lobenstein Gmbh; Lithoz Gmbh
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2021-01-05
Also published as: CN112041102A; EP3768447A1; WO2019180095A1; CA3094276A1; JP2021518271A; US20210031257A1

Abstract

método pra produzir um molde de fundição (6), particularmente de um invólucro (7) para preenchimento com fundido e/ou de um núcleo para fabricar uma cavidade em uma peça fundida, com uma parede (8) feita de um material refratário e permeável a gás, em que o molde de fundição (6) é construído por um processo de fabricação generativo. de acordo com a invenção, é provido que a parede (8) do molde de fundição (6) seja projetada com uma estrutura de suporte (9) compatível com o molde de fundição, a qual é projetada por vãos abertos e/ou fechados e/ou diferentes espessuras de paredes são providas, para suportar amplamente de forma independente o molde de fundição de uma maneira dimensionalmente estável contra a pressão de fundição assim como para isolar a energia térmica no fundido ou dissipá-la do fundido de forma direcionada.

Description

MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE UM MOLDE DE FUNDIÇÃO PARA PREENCHIMENTO COM FUNDIDO E MOLDE DE FUNDIÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um método de produção de um molde de fundição, particularmente de um invólucro para preenchimento com fundido e/ou um núcleo para fabricar um vão em uma peça fundida, com uma parede feita de um material refratário e permeável a gás, em que o molde de fundição é construído por um processo de fabricação generativo assim como um molde de fundição correspondente.

[0002] A partir de DE 103 17 473 B3 é conhecido um molde de fundição para a fundição metálica ou fundição de investimento de componentes de precisão, em que a parte essencial do molde de fundição consiste em uma cerâmica porosa em estado verde ou sinterizada fabricada por meio de um processo de prototipagem rápido generativo. Nesse caso, as estruturas correspondentes aos núcleos do molde ou as estruturas em torno das quais o metal deve fluir são produzidas por meio de processo de prototipagem rápida generativo. A forma externa do molde de fundição também pode ser fabricada usando o processo de prototipagem rápida. Por exemplo, canais de resfriamento são fornecidos sobre ou dentro do lado externo do molde de fundição ou são projetados massalotes, ou são dispostas nervuras externas, que atuam como canais de resfriamento. É também divulgado que podem ser fornecidas nervuras de suporte, as quais estão dispostas sobre o lado oposto a uma cavidade. Para resistir à pressão, o molde de fundição é forrado com uma pasta de cerâmica solta. A pasta dá ao molde de fundição comparativamente fino, produzido usando o processo generativo de prototipagem rápida, a estabilidade mecânica necessária para a fundição. Alternativamente, é fornecido um invólucro no qual o molde de fundição é inserido de modo a ser capaz de suportar a pressão durante a fundição.

[0003] A desvantagem aqui é que o molde de fundição tem que ser acomodado em um recipiente a fim de receber a pasta de para que a pasta com cerâmica solta possa sustentar suficientemente o molde de fundição. Isso também requer, além de material adicional, intervenção manual e, portanto, leva a um processo demorado e custoso. O mesmo se aplica também à modalidade alternativa com um invólucro. Além disso, a dissipação de calor da peça de fundição recém-fundida não pode ser influenciada, uma vez que a pasta e o invólucro isolam ainda mais o molde de fundição.

[0004] O objetivo da presente invenção é criar um molde de fundição e um método para a produção de um molde de fundição com o qual um molde de fundição pode ser produzido de uma maneira amplamente automatizada, o qual, por si só e sem medidas adicionais, pode suportar a pressão da fundição e pode, assim, ser criado de forma barata e rápida, bem como pode dissipar o calor resultante da fundição de uma maneira direcionada, ou seja, dependendo do tempo de resfriamento desejado de áreas individuais da peça fundida, e aumentar assim também a qualidade da peça fundida.

[0005] O objetivo é alcançado com um método e um molde de fundição de acordo com as reivindicações de patentes independentes.

[0006] De acordo com o método inventivo para produção de um molde de fundição, particularmente de um invólucro para preenchimento com fundido e/ou de um núcleo para criação de uma cavidade em uma peça fundida, é produzida uma parede de um material refratário e permeável a gás, por exemplo, cerâmica. O molde de fundição é construído através de um processo de fabricação generativo. Tais processos de fabricação generativos são, por exemplo, processos de impressão 3D, nos quais o material líquido é aplicado em camadas e, em seguida, curado. De acordo com a invenção, a parede do molde de fundição é projetada com uma estrutura de suporte adaptada ao molde de fundição, que é projetada por vãos abertos e/ou fechados e/ou que fornece diferentes espessuras de paredes, para suportar amplamente de forma independente o molde de fundição de uma maneira dimensionalmente estável contra a pressão de fundição, assim como para, de forma direcionada, isolar a energia térmica no fundido ou para dissipá-la do fundido. Através da estrutura de suporte, que de preferência está integralmente conectada à parede do molde de fundição, é criado um molde de fundição estável, que é adequado para fundir peças fundidas muito precisas. Além disso, este método de produção possibilita um molde de fundição, que pode ser produzido amplamente de forma automatizada. A automação ocorre até imediatamente antes do material ser vertido no molde de fundição. Não é necessária nenhuma outra medida de suporte, como por exemplo, o preenchimento das cavidades com areia ou outro material, pois o próprio molde de fundição já está estável o suficiente, para poder resistir à pressão da fundição. Além disso, a estrutura de suporte também possibilita que o calor do fundido resultante da fundição seja retido ou dissipado de maneira direcionada, para obter uma peça fundida resfriada de forma otimizada.

[0007] O molde de fundição inventivo é projetado, em particular, à fundição de investimento industrial metálico. Um grande número de moldes de fundição é construído, sendo particularmente econômico quando esses moldes de fundição podem ser criados de forma rápida e automática. Todo o molde ou só uma parte dele pode ser produzido com a estrutura de suporte. Moldes simples sem núcleo ou moldes complexos com um ou mais núcleos (moldes core-shell) podem ser produzidos.

[0008] Em contraste com um processo de fundição de investimento convencional, que geralmente é implementado usando um processo de cera perdida, a produção com o método inventivo é muito mais econômica. No processo convencional de cera perdida, primeiro é produzido um modelo de cera, o qual é conectado a outros modelos de cera em uma unidade de fundição. Esta unidade de fundição é então mergulhada em cerâmica líquida e esmerilhada. Esse processo é repetido várias vezes até que um molde de invólucro suficientemente grosso e estável seja formado. A seguir a cera é derretida do molde de invólucro e o molde de invólucro é queimado. Só então pode-se prosseguir com a fundição da peça.

[0009] Em contrapartida, no método inventivo não há a necessidade de produzir um modelo de cera, nem de montar uma unidade de fundição feita de cera, nem de mergulhar e esmerilhar a fim de obter o molde de invólucro. No método inventivo, o molde de invólucro é criado diretamente através de um processo de fabricação generativo. Assim são criados ou o molde de fundição sozinho ou até mesmo o molde de fundição individual junto com um sistema de jito e outros moldes, que são conectados ao sistema de jito. Para implementar uma espessura de parede, que já seja capaz de resistir à pressão da fundição esperada, são fornecidas as estruturas de suporte, que podem, conforme a necessidade, suportar ou estabilizar a cavidade. Através da construção estruturada da estrutura de suporte é possível, que a estrutura de suporte seja projetada mais estável em áreas nas quais uma maior pressão de fundição é esperada e que seja projetada e produzida de forma mais simples e menos estável nas áreas em que a pressão da fundição será menos forte. Isso significa que o molde de fundição também pode ser fabricado de forma bastante econômica, pois o uso de material – e, com isso, o tempo de produção, que, por meio do processo dependente, de certo modo, é dependente da quantidade de paredes e estruturas de suporte a serem produzidas – pode ser especificamente adaptado às exigências em questão. Além disso, o resfriamento da peça recém-fundida pode ser influenciado pela estrutura de suporte. Mais vãos, em particular vãos fechados, isolam a peça fundida por mais tempo e mais material da estrutura de suporte pode agilizar a dissipação do calor. Assim, por exemplo, um componente que esfria uniformemente pode ser criado ou áreas individuais da peça fundida podem ser mantidas aquecidas por mais tempo. Assim uma peça fundida livre de tensões e bolhas pode ser criada. Estruturas abertas suportam a dissipação do calor. Mesmo canais de resfriamento, pelos quais ar é soprado, podem ser concebidos.

Existe na presente invenção, em comparação com a fabricação tradicional, uma grande liberdade especialmente na configuração de canais de resfriamento.

[00010] Outra vantagem da invenção em comparação com um molde preenchido como em DE 103 17 473 B3 é que o gasto de energia para queimar um molde preenchido é muitas vezes maior do que um molde com uma estrutura de suporte. Isso tem efeitos no tempo e nos custos de produção, principalmente em um processo em série.

[00011] Um processo de impressão 3D, com o qual o molde de fundição é construído em camadas, é particularmente vantajoso como um processo de fabricação generativo. Para ser capaz de produzir um molde de fundição particularmente fino, é vantajoso quando as camadas individuais se fundam umas nas outras tão perfeitamente quanto possível, possibilitando assim uma estrutura uniforme. Isto é particularmente vantajoso na área do interior do molde de fundição voltado para a cavidade.

[00012] De acordo com uma modalidade vantajosa da invenção, o processo de fabricação generativo é baseado em barbotina, em particular como estereolitografia, em tecnologia de processamento de luz digital (DLP), como gravação a Escrita Direta a Tinta (DIW) ou com tecnologia baseada em colagem de barbotina, por exemplo, com deposição de camada controlada de barbotina (LSD) ou LIS. O molde de fundição pode assim ser produzido com boa qualidade, em particular com baixa rugosidade e com velocidade suficiente.

[00013] Se a estrutura de suporte estiver disposta do lado externo do molde de fundição voltado para o lado oposto à peça de fundição posterior ou à cavidade, a cavidade na qual a peça fundida deve ser posteriormente vertida não é influenciada pela estrutura de suporte inventiva. O método de produção inventivo basicamente não tem influência sobre um projeto específico das peças fundidas, podendo, portanto, ser usado universalmente.

A estrutura de suporte depende da peça fundida a ser produzida e a peça fundida não precisa ser adaptada à estrutura de suporte.

[00014] Se, em uma modalidade vantajosa da invenção, a estrutura de suporte for projetada de forma mais grosseira a partir do lado interno voltado para a peça fundida posterior até o lado externo do molde de fundição voltado para o lado oposto da peça fundida posterior, uma configuração otimizada pode ocorrer com o menor uso possível de material para a estrutura de suporte. O design mais grosseiro da estrutura de suporte pode, em particular, ser implementado com vãos abertos e/ou fechados que aumentam de tamanho de dentro para fora. Embora vãos menores sejam fornecidos perto da cavidade, vãos maiores são vantajosos a uma distância maior da cavidade. O efeito de suporte é assim gerado de forma otimizada, sem que uma grande quantidade de material seja necessária para a estrutura de suporte. Além disso, a dissipação de calor pode ser especificamente influenciada por este design.

[00015] Se vários moldes de fundição idênticos ou diferentes forem conectados ao sistema de jito em formato de cacho, uma unidade de fundição em formato de cacho pode ser criada semelhante ao processo de cera perdida convencional, com a qual um grande número de peças pode ser produzido com uma fundição. Isso também leva a um processo de fabricação econômico das peças.

[00016] Se uma estrutura de superfície com muito pouca rugosidade for formada do lado interno da parede do molde de fundição, isso garante que uma parte particularmente lisa pode ser produzida. A rugosidade RZ muito baixa é, de preferência, inferior a 100 μm, o que normalmente é suficiente para alcançar uma correspondente qualidade de superfície da peça.

[00017] O método inventivo é, em especial, vantajosamente adequado para um método de fundição de investimento. No processo de fundição de investimento, o molde de fundição pode ser produzido e usado de forma particularmente econômica, uma vez que os processos de fundição de investimento são geralmente usados industrialmente e um número relativamente grande de peças fundidas individuais deve ser produzido em um curto espaço de tempo. Além disso, essas peças de fundição de investimento produzidas industrialmente também são muito sensíveis em termos de preço, de modo que peças de fundição de investimento podem ser criadas com o método inventivo de modo bastante barato.

[00018] Se o molde de fundição for vantajosamente usado para uma fundição de monocristal, lâminas de turbina, por exemplo, podem ser produzidas de forma muito eficaz.

[00019] A forma da estrutura de suporte é preferencialmente formada de forma otimizada para a carga mecânica e/ou térmica esperada durante o processo de fundição. Desta forma, dependendo da espessura de parede ou vãos da peça fundida a ser fundida, pode-se conseguir, por exemplo, que o metal seja solidificado uniformemente. A espessura de parede necessária, a disposição e o tamanho dos elementos individuais, como as nervuras, são calculados e adaptados aos requisitos.

[00020] Um molde de fundição de acordo com a invenção, em particular um invólucro para preenchimento com fundido e/ou um núcleo para criar uma cavidade em uma peça fundida, com uma parede feita de um material refratário e permeável a gás, em particular cerâmica, é construído usando um processo de fabricação generativo. De acordo com a invenção, a parede do molde de fundição apresenta uma estrutura de suporte que é adaptada ao molde de fundição e que é formada por vãos abertos e/ou fechados e/ou por diferentes espessuras de parede. A estrutura de suporte é projetada a fim de suportar amplamente de forma independente o molde de fundição de uma maneira dimensionalmente estável contra a pressão de fundição e para isolar a energia térmica no fundido ou para dissipá-la do fundido de forma direcionada. O molde inteiro ou uma parte dele pode ser formado com a estrutura de suporte. Podem ser produzidos moldes simples sem núcleo ou moldes mais complexos com um ou mais núcleos (moldes core-shell).

[00021] Por meio da estrutura de suporte é possível agora criar um molde que permite a fundição muito precisa de uma peça. O molde de fundição não muda de forma devido à pressão de fundição do fundido, uma vez que a estrutura de suporte é concebida de modo a suportar o molde de fundição no qual o fundido é vertido de forma que não se deforme. Com o molde de fundição inventivo, um molde de fundição muito preciso e, portanto, também a configuração de uma peça de fundição muito precisa é possível.

[00022] A estrutura de suporte também pode ser usada para influenciar como a energia térmica no fundido pode ser isolada ou dissipada do fundido. Para uma peça de alta precisão, é muito importante que a energia térmica do fundido seja dissipada de maneira específica. Pode haver áreas em que seja vantajoso manter o calor o maior tempo possível e, por outro lado, haverá áreas em que é vantajoso que o calor seja dissipado o mais rapidamente possível. Ao dispor adequadamente a estrutura de suporte, que é adaptada para o molde de fundição individual, reter ou dissipar o calor do fundido pode ser influenciado de forma direcionada. O molde de fundição inventivo, portanto, não só permite a produção de um componente preciso, mas também tecnicamente influencia excelentemente na dissipação de calor, a fim de criar uma peça fundida precisa e sem falhas.

[00023] O molde de fundição é de preferência um molde de fundição de investimento. Particularmente na fundição de investimento, que é executada industrialmente, é necessária uma produção muito precisa da peça. Devido às vantagens acima descritas do molde de fundição inventivo, o molde de fundição pode, portanto, ser utilizado de forma particularmente vantajosa no processo de fundição de investimento.

[00024] Se o molde de fundição apresentar um lado interno voltado para a peça fundida posterior e um lado externo voltado para o lado oposto à peça fundida, em que um molde negativo da peça a ser fundida é formado na forma de uma cavidade no interior do molde de fundição e a estrutura de suporte do lado de fora, isto é, disposta no lado da parede do molde de fundição opostamente à cavidade, pode ser criado um molde de fundição que permite uma peça independente da constituição da estrutura de suporte do molde de fundição. Depois que a estrutura de suporte estiver do lado externo e não do lado interno do molde, isto é, estiver disposta na região da cavidade do molde de fundição, a estrutura de suporte pode ser disposta independentemente da cavidade. Isso cria uma liberdade de design particularmente grande, que permite que a estrutura de suporte seja otimizada para suportar o molde de fundição contra a pressão de fundição e para conduzir o calor de forma direcionada.

[00025] Se vários moldes de fundição semelhantes ou diferentes forem conectados em formato de cacho com um sistema de jito, várias peças podem ser fundidas ao mesmo tempo.

[00026] É particularmente vantajoso que o molde de fundição seja construído em camadas por meio de impressão 3D. Isso permite uma liberdade de design particularmente grande para o molde de fundição. Os rebaixos na estrutura de suporte podem assim ser facilmente implementados. A estrutura de suporte ou a estrutura para dissipar o calor ou para reter o calor pode assim ser concebida de forma individual e particularmente eficaz para cada molde de fundição.

[00027] A estrutura de suporte é de preferência construída de forma mais grosseira de dentro para fora do molde de fundição. Isso significa que vãos cada vez maiores são fornecidos, em particular de dentro para fora do molde de fundição. Embora, na área da cavidade, pequenos vãos ou muito material possam vantajosamente fornecer suporte e condução de calor, basta, geralmente, que menos estruturas de suporte estejam mais longe da cavidade e vãos respectivamente maiores sejam fornecidos. Isso pode ser feito tanto por uma constituição correspondente da própria estrutura de suporte quanto pela redução da espessura da parede, de modo que uma espessura de parede maior seja projetada na vizinhança da cavidade e uma espessura de parede menor da estrutura de suporte seja implementada mais longe da cavidade.

[00028] É particularmente vantajoso que os vãos sejam arredondados e/ou angulares conforme necessário. O processo de fabricação generativo oferece uma ampla margem para design. Assim os vãos podem ser arredondados para atingir uma estabilidade particularmente elevada das estruturas de suporte. O desenho angular dos vãos pode ser útil se uma construção simples da estrutura de suporte for desejada. Os vãos podem, em particular, ter a forma de poros, isto é, vãos esféricos ou de formato irregular, hexágonos de mel e/ou em formato de paralelepípedos. Dependendo dos requisitos para a força de suporte ou a condutividade térmica, tal forma pode revelar-se particularmente vantajosa. Obviamente, outras formas de vãos também são possíveis e podem apresentar vantagens para o molde de fundição correspondente.

[00029] Frequentemente é vantajoso quando a estrutura de suporte é projetada com espessuras de parede que se tornam mais finas de dentro para fora do molde de fundição. Espessuras de parede mais finas geralmente podem ser produzidas mais rapidamente, de modo que um molde de fundição ainda mais econômico pode ser produzido por meio dessa liberdade de design.

[00030] Quando uma estrutura de superfície com muito pouca rugosidade for formada no interior do molde de fundição, o molde de fundição pode ser usado para fundir uma peça fundida que tem uma superfície muito lisa e fina. Uma rugosidade muito baixa é uma rugosidade RZ inferior a 100 µm.

[00031] A espessura da parede do molde de fundição, ou seja, a parede completa com a estrutura de suporte ou uma parede de suporte individual da estrutura de suporte, pode ser entre 0,1 mm e 75 mm. Em particular, a espessura da parede individual da parede de suporte pode ser muito fina, por exemplo 0,1 mm, mas também pode apresentar uma espessura de parede de vários milímetros. A espessura total da parede do molde de fundição, incluindo a estrutura de suporte, pode ser de vários milímetros, até 75 mm, dependendo do tamanho da peça a ser fundida. Em particular, se a espessura da parede também for adequada para criar uma conexão com o sistema de jito, uma espessura de parede mais alta será necessária.

[00032] De acordo com uma modalidade vantajosa da invenção, o molde de fundição é um molde de fundição de monocristal para fundir peças fundidas de monocristal. Isso significa que lâminas da turbina, por exemplo, podem ser fabricadas de forma muito eficaz.

[00033] O molde de fundição é preferencialmente produzido usando um processo de fabricação generativo baseado em barbotina. O molde de fundição pode assim ser produzido com boa qualidade, em particular com baixa rugosidade e com velocidade suficiente.

[00034] Outras vantagens da invenção são descritas nos seguintes exemplos de modalidade. Mostra-se: Figura 1 uma seção transversal através de um sistema com vários moldes de fundição; Figura 2 uma seção de uma parede com uma estrutura de suporte em forma de losango; Figura 3 uma seção de uma parede com uma estrutura de suporte em formato de paralelepípedo; Figura 4 uma seção de uma parede com uma estrutura de suporte em formato de hexágono; Figura 5 uma seção de uma parede com uma estrutura de suporte com vãos redondos; Figura 6 uma seção de uma parede com uma estrutura de suporte em forma de nervuras; Figura 7 um molde de fundição com um núcleo.

[00035] Na descrição a seguir dos exemplos de modalidades alternativas apresentados, os mesmos símbolos de referência são usados para atributos que são idênticos e/ou pelo menos comparáveis em sua constituição e/ou modo de operação. A não ser que estes não sejam explicados novamente em detalhes, sua constituição e/ou modo de operação correspondem à constituição e modo de operação dos atributos já descritos acima.

[00036] Na Figura 1, um corte transversal através de um sistema de jito 1 é mostrado esboçado. O sistema de jito 1 apresenta um funil 2 que desemboca em um canal de entrada 3. A partir do canal de entrada 3, uma pluralidade de jitos 4 se estendem, os quais desembocam na cavidade 5 dos moldes de fundição 6 individuais. Um fundido que é vertido no funil 2 flui, assim, através do canal de entrada 3 e para dentro da cavidade 5 através dos jitos 4. Aí, o fundido solidifica e forma uma peça fundida que assume a forma da cavidade 5.

[00037] A combinação do sistema de jito 1 e dos moldes de fundição 6 é assinalada como o molde de invólucro 7. No estado da técnica, esse molde de invólucro 7 era produzido por meio de um modelo de cera, que era mergulhado várias vezes em cerâmica líquida e em areia. Este molde de invólucro 7 cru era então seco e queimado, resultando em um molde de invólucro 7 sólido, o qual era adequado para ser preenchido com fundido.

[00038] De acordo com a presente invenção, os moldes de fundição 6 têm paredes 8 com uma estrutura de suporte 9, que foram produzidas com um processo de fabricação generativo, por exemplo, impressão 3D. A estrutura de suporte 9 é mostrada esboçada como uma hachura em forma de hexágono na ilustração da figura 1. As estruturas de suporte 9 aqui não se estendem apenas sobre os moldes de fundição 6, mas também sobre o sistema de jito 1 com funil 2, canais de entrada 3 e jitos 4. Alternativamente, também é possível que o funil 2 e/ou os canais de entrada 3 não sejam produzidos com uma tal estrutura em hexágonos ou a estrutura de suporte 9, mas sejam criados de uma maneira convencional ou de outra maneira simples.

[00039] O molde de invólucro 7 é projetado de tal forma que uma pluralidade de seis moldes de fundição 6 estão dispostos no sistema de jito 1 em formato de cacho. Assim, é possível que seis peças fundidas sejam vertidas ao mesmo tempo com uma fundição nas seis cavidades 5.

[00040] Cada parede 8 apresenta um lado interno 10 e um lado externo 11. O lado interno 10 é direcionado para o interior da cavidade 5, enquanto o lado externo 11 forma simultaneamente o exterior do molde de invólucro 7. Diferentes estruturas das paredes 8 com estruturas de suporte 9 são mostradas ampliadas nas figuras 2-6 correspondendo à seção A.

[00041] A figura 2 mostra uma seção A da parede 8 do molde de fundição 6 com uma estrutura de suporte 9 na qual estão dispostos vãos fechados 12. A estrutura de suporte 9 é construída com uma multiplicidade de paredes de suporte 13. As paredes de suporte 13 formam vãos 12 quadrados transversalmente de diferentes tamanhos. Os vãos 12 são projetados para serem menores na vizinhança do lado interno 10 do que na área do lado externo 11 da parede 8.

[00042] As paredes de suporte 13 correm inclinadas para o lado interno 10, de modo que os vãos quadrados 12 apontam com uma ponta em forma de losango para o lado interno 10 ou lado externo 11. Isso traz um efeito de suporte particularmente bom das paredes de suporte 13 para a parede 8 do molde de fundição 6. Embora a estrutura de suporte 9 forme vãos 15 abertos e denteados na direção do lado externo 11, ela é fechada de modo liso na área do lado interno 10 por uma parede interna 14. A parede interna 14 posteriormente retrata a superfície da peça que foi fundida na cavidade 5. Consequentemente, é importante que a parede interna 14 forme uma estrutura de superfície com muito pouca rugosidade, a fim de obter uma superfície da peça o mais lisa possível. O lado interno 10 ou parede interna 14 é, portanto, preferencialmente formado com uma rugosidade inferior a 100 μm. Além disso, deve-se atentar para que, quando a parede 8 é construída em camadas pelo processo de fabricação generativo, em particular por impressão 3D, nenhuma ou apenas pequenas gradações e padrões de ranhuras são gerados, o que poderia levar a uma redução na qualidade da peça fundida.

[00043] Na figura 3, outra modalidade de uma parede 8 do molde de fundição correspondente à seção A é mostrada. A estrutura de suporte 9 da parede 8 é ilustrada aqui em seção transversal por meio de vãos retangulares 12 e 15. A maioria dos vãos são vãos fechados 12. No entanto, um vão aberto 15 também é fornecido. A combinação dos vãos fechados e abertos 12 e 15, além de suportar a parede 8 do molde de fundição 6, também permite a dissipação de calor direcionada ou o acúmulo de calor direcionado. A estrutura de suporte 9 pode ser adequada para fazer com que o calor seja dissipado o mais rápido possível. No entanto, através de uma constituição correspondente, em particular através de vãos fechados, a dissipação de calor é retardada, uma vez que os vãos fechados 12 atuam mais como isolamento do que os vãos abertos 15.

[00044] Na modalidade exemplar da figura 3 também pode ser visto que as paredes de suporte 13 têm diferentes espessuras de parede W. As paredes de suporte 13, que estão dispostas mais perto do lado interno 10, têm uma espessura de parede W maior do que as paredes de suporte 13, que estão dispostas mais longe do lado interno 10 e mais perto do lado externo 11. Isso é indicado na Figura 3 com diferentes espessuras de linha. As diferentes espessuras de parede W tornam possível que a estrutura de suporte 9 seja configurada de forma muito específica ao efeito de suporte necessário e à dissipação de calor desejada. As espessuras de parede W das paredes de suporte 13 podem variar de preferência de 0,1 mm a vários milímetros, por exemplo 5 ou 6 mm. Toda a parede 8 pode apresentar uma espessura de muitos milímetros, por exemplo até 75 mm. Em particular, se a parede 8 deve ter um efeito de suporte particularmente forte ou se o calor deve ser mantido na cavidade 5 por um tempo particularmente longo, paredes 8 muito fortes são vantajosas.

[00045] Na figura 4, é apresentada uma outra possibilidade de uma modalidade de uma estrutura de suporte 9 correspondente à seção A da figura 1. A estrutura de suporte 9 aqui tem vãos 12 e 15 em forma de hexágonos. Além dos vãos fechados 12, os vãos abertos 15 também são mostrados. Os vãos abertos 15 apontam para o lado externo 11. Na parede interna 14 do lado interno 10, os vãos em forma de hexágono 12 são fechados pela parede interna 14, de modo que é criada uma superfície lisa do lado interno 10 a fim de obter uma superfície correspondente da peça fundida. A estrutura de suporte em hexágonos 9 é particularmente estável e fácil de fabricar usando o processo de impressão 3D.

[00046] Na Figura 5, é mostrada uma outra modalidade da estrutura de suporte 9 da seção A, na qual os vãos 12 apresentam uma seção transversal circular. Eles podem ser esféricos ou cilíndricos. A parede de suporte 13 apresenta espessuras irregulares. Ela está localizada entre os vãos circulares 12. Os diâmetros dos vãos circulares 12 aumentam do lado interno 10 para o lado externo 11. Obviamente, a disposição também pode ser diferente, qual seja, que os vãos 12 maiores são dispostos na área do lado interno 10 e não na área do lado externo. Isso também se aplica a todas as outras modalidades exemplares.

[00047] O lado interno 10 é fechado com a parede interna 14. A parede interna 14 pode apresentar uma rugosidade particularmente baixa. No que diz respeito às paredes de suporte 13, isso não é necessário. Uma rugosidade correspondentemente maior pode ser selecionada aqui, especialmente se isso permitir que a produção de toda a estrutura de suporte 9 seja implementada de forma mais rápida e simples.

[00048] Na figura 6, é mostrada uma outra modalidade da seção A com uma estrutura de suporte 9 correspondente. A estrutura de suporte 9 apresenta paredes de suporte 13 que se projetam como nervuras da parede interna 14 em direção ao lado externo 11. Nesta modalidade de exemplo, as paredes de suporte 13 têm espessuras de parede W decrescentes, de modo que elas são em forma de cunha em seção transversal. Isso pode facilitar a dissipação de calor. A fim de alcançar uma boa estabilidade, ambos os vãos fechados 12 e abertos 15 podem ser fornecidos. O vão fechado 12 mostrado aqui é trapezoidal em seção transversal e tem cantos arredondados. Isto melhora a estabilidade das estruturas de suporte 9 e demonstra que, dependendo dos requisitos de resistência ou requisitos para dissipação de calor, qualquer projeto da estrutura de suporte 9 é possível.

[00049] A figura 7 mostra uma modalidade da invenção na qual o molde de fundição 6 novamente tem um jito 4 para a cavidade 5. Um núcleo 16 é disposto na cavidade 5. Conforme mostrado aqui, o núcleo 16 pode ser integrado ao molde de fundição 6, ou seja, produzido em uma única peça com um invólucro 17 do molde de fundição 6. No entanto, ele também pode ser produzido como uma peça única e conectado ao invólucro 17 do molde de fundição 6. Com o método inventivo, o invólucro 17 e, alternativamente, o núcleo 16 ou ambos, invólucro 17 e núcleo 16, podem ser produzidos.

[00050] A presente invenção não se restringe às modalidades exemplares ilustradas e descritas. As modificações dentro do escopo das reivindicações da patente são tão possíveis como uma combinação dos atributos, mesmo se estes forem mostrados e descritos em diferentes modalidades exemplares. Lista de símbolos de referência:

1. Sistema de jito

2. Funil

3. Canal de entrada

4. Jito

5. Cavidade

6. Molde de fundição

7. Molde de invólucro

8. Parede

9. Estrutura de suporte

10. Lado interno

12. Vão

13. Parede de suporte

14. Parede interna

15. Vão

16. Núcleo

17. Invólucro A. Seção W. Espessura de parede

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para a produção de um molde de fundição (6), em particular um invólucro (17) para preenchimento com fundido e/ou de um núcleo (16) para a criação de um vão em uma peça vazada, com uma parede (8) feita de um material refratário e permeável a gás, em que o molde de fundição (6) é construído usando um processo de fabricação generativo, caracterizado pelo fato de que a parede (8) do molde de fundição (6) é projetada com uma estrutura de suporte (9) compatível com o molde de fundição (6) e que é projetada por vãos abertos e/ou fechados (12, 15) e/ou diferentes espessuras de parede (W) são providas para suportar amplamente de forma independente o molde de fundição (6) de uma maneira dimensionalmente estável contra a pressão de fundição, assim como para isolar a energia térmica no fundido ou dissipá-la do fundido de forma direcionada.

2. Método, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que, como processo de fabricação generativo, é utilizado um processo de impressão 3D, com o qual o molde de fundição (6) é construído em camadas.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processo de fabricação generativo é baseado em barbotina, em particular como estereolitografia, em tecnologia de processamento digital de luz (DLP), como Escrita Direta a Tinta (DIW) ou com tecnologia baseada em colagem de barbotina, por exemplo, com deposição de camada controlada de barbotina (LSD) ou LIS.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte está disposta no lado externo do molde de fundição (6) voltado para a peça fundida posterior.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte (9) é projetada de uma forma mais grosseira a partir do lado interno, voltado para a peça fundida posterior, em direção ao lado externo do molde de fundição (6), particularmente com vãos maiores abertos e/ou fechados (12,15).

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de moldes de fundição idênticos ou diferentes (6) são conectados ao sistema de jito (1) em formato de cacho.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma estrutura de superfície com rugosidade muito baixa (Rz <100 µm) é projetada no lado interno da parede (8) do molde de fundição (6).

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o molde de fundição (6) é produzido para um método de fundição de investimento.

9. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o molde de fundição (6) é utilizado para uma fundição de monocristal.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a forma da estrutura de suporte (9) é formada de forma otimizada para a carga mecânica e/ou térmica esperada no processo de fundição.

11. Molde de fundição, em particular um invólucro (7) para preenchimento com fundido e/ou um núcleo para criar uma cavidade em uma peça fundida (6), com uma parede (8) feita de um material refratário e permeável a gás, em que o molde de fundição é construído por um processo de fabricação generativo, caracterizado pelo fato de que a parede do molde de fundição (6) apresenta uma estrutura de suporte adaptada ao molde de fundição (6), que é projetada por vãos (12,15) abertos e/ou fechados e/ou diferentes espessuras de parede (W), para suportar amplamente de forma independente o molde de fundição (6) de uma maneira dimensionalmente estável contra a pressão da fundição, assim como para isolar a energia térmica no fundido ou dissipá-la do fundido de forma direcionada.

12. Molde de fundição, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o molde de fundição (6) é um molde de fundição de investimento.

13. Molde de fundição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o molde de fundição (6) apresenta um lado interno voltado para a peça fundida posterior e um lado externo voltado para a peça fundida posterior, em que um forma negativa de uma peça fundida a ser fundida é projetada no lado interno de um molde de fundição (6) e a estrutura de suporte (9) está disposta no lado externo do molde de fundição (6).

14. Molde de fundição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que vários moldes de fundição (6) semelhantes ou diferentes são conectados a um sistema de jito (1) em formato de cacho.

15. Molde de fundição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o molde de fundição (6) é constituído em camadas por meio de impressão 3D.

16. Molde de fundição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte (9) é constituída de forma mais grosseira do lado interno em direção ao lado externo do molde de fundição (6), particularmente apresentando vãos (12,15) cada vez maiores do lado interno para o lado externo do molde de fundição (6).

17. Molde de fundição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os vãos (12,15) são arredondados e/ou angulares, particularmente na forma de poros, hexágonos e/ou paralelepípedos.

18. Molde de fundição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte (9) é projetada do lado de dentro para o lado de fora do molde de fundição (6) com espessura de parede (W) gradualmente mais fina.

19. Molde de fundição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que uma estrutura de superfície com rugosidade muito baixa (RZ<100µm) é projetada no lado interno do molde de fundição (6).

20. Molde de fundição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a espessura de parede (W) da estrutura de suporte (9) e/ou uma parede de suporte (13) da estrutura de suporte (9) totaliza entre 0,1 e 75mm.

21. Molde de fundição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o molde de fundição (6) é um molde de fundição de monocristal.

22. Molde de fundição, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o molde de fundição (6) é produzido usando um processo de fabricação generativo à base de barbotina.