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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anwendung eines eingießbaren Bauteils in einer verlorenen Gießform für ein Formelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Im Stand der Technik sind zahlreiche eingießbare Bauteile, beispielsweise Kernspangen, Kernstützen, Kühlhülsen, Kühlkörper und/oder Rohrelemente oder -abschnitte, bekannt, welche in einer Gießform angeordnet und vom Gießmaterial umschlossen werden und derart eine stoffschlüssige Verbindung ausbilden. Herkömmlicherweise ist eine Oberfläche solcher eingießbaren Bauteile verzinnt ausgebildet.
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Aus der
DE 20 2006 019 518 U1 ist eine Kernspange mit zumindest teilweise mäanderförmigem Verlauf bekannt. Die Kernspange weist einen Stützschenkel auf. Dieser Stützschenkel ist durch mindestens einen im stirnseitigen Randbereich angeordneten Steg mit der Kernspange verbunden.
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In der
DE 10 2006 041 901 A1 wird ein Eingussverfahren zur Herstellung von metallischen Verbundbauteilen aus Stahl und/oder Gusseisen beschrieben. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
- – Herstellung zumindest eines Eingussteils aus Stahl oder Gusseisen,
- – Beschichtung des zumindest einen Eingussteils mit einem Flussmittel,
- – Trocknung des Flussmittels,
- – Einlegen des zumindest einen Eingussteils in die Gießform und/oder einen keramischen Gießkern,
- – Umgießen des zumindest einen Eingussteils mit Stahl oder Gusseisen, wobei das Flussmittel ausgewählt ist aus Alkali- oder Erdalkali, Borsten, Fluoriden und/oder Phosphaten sowie Zuschlagstoffen.
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Aus der
DE 698 34 100 T2 ist eine Verwendung einer sprühbaren Zusammensetzung, bestehend aus bis zu 30 Gew.-% eines Polyolefinwachses aus der Gruppe, umfassend Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Propylen-Copolymer, Polybuten und Gemischen aus mindestens zwei dieser Wachse, und mindestens 70 Gew.-% Öl, worin das Öl ein Silikonöl, ein synthetisches Öl, ein Pflanzenöl, ein Mineralöl oder ein Gemisch aus solchen Ölen ist, weniger als 1 Gew.-% Wasser und optional Konservierungsmittel als ein Additiv in einer Menge bis zu 2 Gew.-%, wobei die Menge von Substanzen mit Schmierwirkung in der Zusammensetzung mindestens 98 Gew.-% ist, zur Behandlung der Wände einer Matrize für Ursprungsformen oder Neuformen von Metall, durch Aufbringen der Zusammensetzung mittels eines Sprühelements mit Zentrifugalzerstäubung und einer Luftzufuhr bekannt.
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In der
CH 584 763 A5 wird ein Verfahren zur Herstellung von dichten, porenfreien Überzügen aus Kunststoffen für den Korrosionsschutz beschrieben. Die zu schützende Metalloberfläche wird mit einem Überzug aus dem entsprechenden Kunststoff versehen, dieser Überzug wird in trockenem Zustand mit einer praktisch gas- und/oder flüssigkeitsundurchlässigen Deckschicht aus einem Material versehen, dessen Schmelzpunkt über demjenigen des genannten Kunststoffes liegt, und der Kunststoffüberzug wird sodann bei mindestens der Schmelz- oder Sintertemperatur des Kunststoffes unter Druck verdichtet und anschließend abgekühlt.
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Aus der
DE 695 10 575 T2 ist eine Verwendung von Silikontrennschichtmittel bekannt. Eine wässrige Lösung wird gebildet durch Vereinigung von einem Dimer eines Alkyltrialkoxysilans mit C
1 bis C
6-Alkylgruppen an Silizium und einem alkoxyfunktionellen Silan der Formel X
3Si(CH
2)
nY, in welcher n einen Wert von null bis drei hat, X eine hydrolysierbare Gruppe an Silizium ist und Y eine reaktive organofunktionelle Gruppe ist, einer wässrigen Siliconemulsion eines Polydiorganosiloxans und Wasser, wobei die wässrige Lösung 1 bis 5 Gew.-% des Dimers, 1 bis 5 Gew.-% des Polydiorganosiloxans und einen Gesamtwassergehalt von mindestens 60 Gew.-% einschließlich des Wassers der Emulsion enthält. Die harte undurchlässige Oberfläche wird mit einem Film der wässrigen Lösung beschichtet und der Film wird trocknen gelassen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Anwendung eines eingießbaren Bauteils anzugeben.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Anwendung eines eingießbares Bauteils in einer verlorenen Gießform für ein Formelement mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beim Verfahren zur Anwendung eines eingießbaren Bauteils in einer verlorenen Gießform für ein Formelement wird auf eine Oberfläche des Bauteils zumindest abschnittsweise ein Beschichtungsmittel aufgebracht. Erfindungsgemäß bildet das Beschichtungsmittel eine trennaktive Oberfläche aus, welche ein Anhaften von Material am Bauteil vor dem Umgießen mit Gussmaterial verhindert. Eine solche Beschichtung mit dem Beschichtungsmittel wird bevorzugt während der Herstellung des eingießbaren Bauteils auf selbiges aufgebracht und wirkt vorteilhafterweise antikorrosiv. Dadurch kann ein gefertigtes eingießbares Bauteil über einen längeren Zeitraum gelagert werden, ohne zu korrodieren.
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Weiterhin verhindert eine solche Beschichtung das Anhaften von Material am Bauteil, so dass das Bauteil direkt nach der Herstellung der Gießform in diese einsetzbar ist. Dadurch ist eine Herstellung der Gießform signifikant vereinfacht. Üblicherweise konnte ein eingießbares Bauteil erst nach einem Ausblasen der Gießform zur Entfernung überflüssigen Formsands und nach einem Auftrag der Schlichte in die Gießform eingesetzt werden, da eine Bauteiloberfläche nicht mit Sand und/oder Schlichte verunreinigt werden durfte. Nunmehr verhindert die Beschichtung sowohl ein Anhaften von Formsand als auch ein Anhaften von Schlichte.
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Erfindungsgemäß ist das Bauteil vor einem Ausblasen der verlorenen Gießform in selbige einsetzbar. Dadurch ist eine Herstellung der Gießform signifikant vereinfacht, da im Gegensatz zu herkömmlichen eingießbaren Bauteilen beim Ausblasen aufgewirbelter Formsand an einem erfindungsgemäß beschichteten Bauteil nicht anhaftet.
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Als Beschichtungsmittel wird bevorzugt eine Lösung eines Silikons in einem Lösungsmittelgemisch verwendet.
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Besonders bevorzugt wird als Beschichtungsmittel eine Lösung einer Mehrzahl von Silikonen in einem Lösungsmittelgemisch verwendet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Bauteil mittels eines Spritzverfahrens mit dem Beschichtungsmittel beschichtbar. Ein solches herkömmliches und prozesssicheres Spritzverfahren ist auf einfache Weise in einen Herstellungsvorgang eines eingießbaren Bauteils integrierbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bauteil mittels eines Tauchverfahrens mit dem Beschichtungsmittel beschichtbar. Ein solches herkömmliches und prozesssicheres Tauchverfahren ermöglicht eine besonders gleichmäßige, allumfassende und schnelle Beschichtung des Bauteils und ist auf einfache Weise in einem Herstellungsvorgang eines eingießbaren Bauteils integrierbar.
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Das Bauteil ist bevorzugt als Kernspange, Kernstütze, Kühlhülse, Kühlkörper und/oder Rohrelement oder -abschnitt ausgebildet. Somit können alle in einer Gießform anordenbaren Bauteile mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehen werden.
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Das Bauteil ist besonders vorteilhafterweise vor einem Aufbringen einer Schlichte auf eine Oberfläche der verlorenen Gießform in selbige einsetzbar. Dadurch ist eine Herstellung der Gießform signifikant vereinfacht, da im Gegensatz zu herkömmlichen eingießbaren Bauteilen die Schlichte an einem erfindungsgemäß beschichteten Bauteil nicht anhaftet.
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Das Bauteil wird während des Gießvorgangs zumindest oberflächlich angeschmolzen und bildet derart eine stoffschlüssige Verbindung mit dem zu gießenden Formelement aus. Dabei ist das eingießbare Bauteil bevorzugt aus unlegiertem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ca. 0,1% gebildet. Diese Stähle sind für Grau- und Stahlguss gleichermaßen geeignet. Der Schmelzpunkt des verwendeten Stahls liegt höher als der Schmelzpunkt des Gussmaterials. Richtig bemessene eingießbare Bauteile sollen eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Gusseisen ausbilden, insbesondere verschweißen. Beim Füllen der Gießform wird die Oberfläche des eingießbaren Bauteils schnell bis in die Nähe der Temperatur der Schmelze erhitzt und durch Diffusion mit dem Kohlenstoff des Gusseisens angereichert. Dadurch wird die Schmelztemperatur einer Oberfläche des eingießbaren Bauteils herabgesetzt, wodurch diese anschmilzt.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Bauteil während des Gießvorgangs vollständig aufgeschmolzen werden, wobei eine zumindest teil- oder abschnittsweise Durchmischung mit einem Gießwerkstoff des Formelements erfolgt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Darin zeigt:
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1 schematisch ein erfindungsgemäß beschichtetes eingießbares Bauteil zur Anordnung in einer verlorenen Gießform für ein Formelement.
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1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäß beschichtetes eingießbares Bauteil 1 zur Anordnung in einer verlorenen Gießform für ein Formelement.
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In der Gießereitechnik werden eingießbare Bauteile 1 benötigt, um Gussstücke mit Hohlräumen herzustellen. Dazu werden bevorzugt so genannte verlorene Gießformen verwendet, welche aus Formsand gebildet sind und nach einem einmaligen Gießvorgang bei der Entformung des gegossenen Formelements zerstört werden. Die Hohlräume innerhalb einer solchen Gießform werden dadurch geschaffen, dass in die Gießform Kerne eingebracht werden, die beispielsweise aus Formsand gepresst sind. Diese Kerne werden in der Gießform durch eingießbare Bauteile 1, beispielweise Kernmarken, Kernstützen und/oder Kernspangen in der definierten Lage gehalten. Insbesondere Kernspangen dienen dazu, Verformungen von Kernen, die vorzugsweise hohl ausgebildet sind, entgegenzuwirken und eine gleichmäßige Wandstärke des Gussstückes in jeder Richtung zu ermöglichen.
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Üblicherweise werden eingießbare Bauteile 1 als Schweißkonstruktionen ausgeführt, in alternativen Ausführungsformen können eingießbare Bauteile 1 einstückig, beispielsweise durch Tiefziehen, gefertigt werden.
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Herkömmlicherweise werden die eingießbaren Bauteile 1 mit einer Beschichtung aus einem Nichteisenmetall versehen, beispielsweise verzinnt oder verkupfert, um eine korrosionsbeständige Oberfläche 2 zu erhalten.
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Nach der Aus- oder Umformung des eingießbaren Bauteils 1 wird auf eine Oberfläche 2 des Bauteils 1 erfindungsgemäß zumindest abschnittsweise ein Beschichtungsmittel B aufgebracht, wobei das Beschichtungsmittel B eine trennaktive Oberfläche ausbildet, welche ein Anhaften von Material am Bauteil 1 verhindert.
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Ein solches Beschichtungsmittel B zur Ausbildung der trennaktiven Oberfläche auf dem eingießbaren Bauteil 1 ist bevorzugt als eine Lösung eines Silikons in einem Lösungsmittelgemisch ausgebildet.
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Besonders bevorzugt wird als Beschichtungsmittel B eine Lösung einer Mehrzahl von Silikonen in einem Lösungsmittelgemisch verwendet, wobei das Lösungsmittelgemisch aus Kohlenwasserstoffen, Alkanen, Isoalkanen, Cycloalkanen und/oder Aromaten gebildet ist.
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Eine solche Beschichtung mit dem Beschichtungsmittel B wird bevorzugt während der Herstellung des eingießbaren Bauteil 1 auf selbiges aufgebracht und wirkt vorteilhafterweise antikorrosiv. Dadurch kann ein gefertigtes eingießbares Bauteil über einen längeren Zeitraum gelagert werden, ohne zu korrodieren.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Bauteil 1 mittels eines Spritzverfahrens mit dem Beschichtungsmittel B beschichtbar. Ein solches herkömmliches und prozesssicheres Spritzverfahren ist auf einfache Weise in einen Herstellungsvorgang eines eingießbaren Bauteils 1 integrierbar und kann beispielweise unmittelbar nach einem Aus- oder Umformungsvorgang des eingießbaren Bauteils 1 durchgeführt werden. Dadurch ist das eingießbare Bauteil 1 unmittelbar nach seiner Herstellung bereits vor Korrosion geschützt und kann eine länger andauernde Lagerung unbeschadet überstehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bauteil 1 mittels eines Tauchverfahrens mit dem Beschichtungsmittel B beschichtbar. Ein solches herkömmliches und prozesssicheres Tauchverfahren ermöglicht eine besonders gleichmäßige, allumfassende und schnelle Beschichtung des Bauteils 1 und ist auf einfache Weise in einem Herstellungsvorgang eines eingießbaren Bauteils 1 integrierbar. Durch das vollständige Eintauchen des eingießbaren Bauteils 1 in das Beschichtungsmittel B ist vorteilhafterweise eine lückenlose Benetzung der Oberfläche 2 des eingießbaren Bauteils 1 mit dem Beschichtungsmittel B ermöglicht.
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Das eingießbare Bauteil 1 ist bevorzugt als herkömmliche Kernspange, Kernstütze, Kühlhülse, Kühlkörper und/oder Rohrelement oder -abschnitt ausgebildet. Somit können alle in einer Gießform zur bestimmungsgemäßen Ausformung des zu gießenden Formelements anordenbaren Bauteile mit der erfindungsgemäßen Beschichtung B versehen werden.
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Besonders vorteilhafterweise verhindert eine solche Beschichtung B das Anhaften von Material am Bauteil 1, so dass das Bauteil 1 direkt nach der Herstellung der Gießform, d. h. vor einem Ausblasen der Gießform und vor einem Auftrag der Schlichte in die Gießform, in diese einsetzbar ist. Dadurch ist eine Herstellung der Gießform signifikant vereinfacht.
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Üblicherweise konnte ein eingießbares Bauteil, dessen Oberfläche 2 verzinnt wurde, erst nach einem Ausblasen der Gießform zur Entfernung überflüssigen Formsands und nach einem Auftrag der Schlichte in die Gießform eingesetzt werden, da eine Oberfläche 2 des Bauteils 1 nicht mit Sand und/oder Schlichte verunreinigt werden durfte, um eine hohe Gießqualität zu ermöglichen. Nunmehr verhindert die Beschichtung sowohl ein Anhaften von Formsand als auch ein Anhaften von Schlichte.
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Beim Verfahren zur Anwendung eines eingießbaren Bauteils 1 in einer verlorenen Gießform für ein Formelement wird in einem ersten Verfahrensschritte eine Gießform bevorzugt aus Kernsand gefertigt, insbesondere geschossen. Mittels einer solchen Gießform sind variabel ausformbare Formelemente herstellbar. Etwaige Hohlräume innerhalb einer solchen Gießform oder innerhalb eines zu gießenden Formelements werden dadurch geschaffen, dass in die Gießform Kerne eingebracht werden, die beispielsweise aus Kernsand gefertigt, insbesondere geschossen, sind. Diese Kerne werden in der Gießform durch eingießbare Bauteile 1, beispielweise Kernmarken, Kernstützen und/oder Kernspangen in der definierten Lage gehalten. Weiterhin können mittels der eingießbaren Bauteile 1 vorgebbare Ausformungen, beispielsweise Kühlmittelkanäle, erzeugt werden.
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Nach der Herstellung der Gießform kann ein eingießbares Bauteil 1 mit der erfindungsgemäßen Beschichtung B in die Gießform eingesetzt werden. Anschließend wird die Gießform vorzugsweise mit einem Druckluftstrom ausgeblasen, um losen Formsand, welcher eine Qualität des zu gießenden Formelements herabsetzen würde, aus der Gießform zu entfernen.
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Nach dem Ausblasen wird auf eine Oberfläche der Gießform so genannte herkömmliche Schlichte aufgetragen, wobei ein solcher Auftrag mittels eines Spritz- oder Tauchverfahrens erfolgt. Danach kann der eigentliche Gießvorgang erfolgen.
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Herkömmlicherweise kann ein eingießbares Bauteil 1 erst nach dem Ausblasen und nach einem Auftrag der Schlichte in der Gießform angeordnet werden, da anhaftender Formsand und/oder am Bauteil 1 anhaftende Schlichte das Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Bauteil 1 zu gießenden Formelement ver- oder zumindest behindern.
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Das eingießbare Bauteil 1 mit der Beschichtung B ist vorteilhafterweise vor einem Ausblasen der verlorenen Gießform in selbige einsetzbar. Dadurch ist eine Herstellung der Gießform signifikant vereinfacht, da im Gegensatz zu herkömmlichen eingießbaren Bauteilen beim Ausblasen aufgewirbelter Formsand an einem erfindungsgemäß beschichteten Bauteil 1 nicht anhaftet.
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Weiterhin ist das Bauteil 1 vor einem Ausbringen der Schlichte auf die Oberfläche der verlorenen Gießform in selbige einsetzbar. Dadurch ist das Bauteil 1 unmittelbar nach Herstellung der Gießform in selbige einsetzbar, da im Gegensatz zu herkömmlichen eingießbaren Bauteilen die Schlichte an einem erfindungsgemäß beschichteten Bauteil 1 nicht anhaftet und eine Gießqualität mindert.
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Das eingießbare Bauteil 1 wird während des Gießvorgangs zumindest oberflächlich angeschmolzen und bildet derart eine stoffschlüssige Verbindung mit dem zu gießenden Formelement aus. Dabei ist das eingießbare Bauteil 1 bevorzugt aus unlegiertem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ca. 0,1% gebildet. Diese Stähle sind für Grau- und Stahlguss gleichermaßen geeignet. Der Schmelzpunkt des verwendeten Stahls liegt höher als der Schmelzpunkt des Gussmaterials.
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Richtig bemessene eingießbare Bauteile 1 sollen eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Gießwerkstoff ausbilden, insbesondere verschweißen. Beim Füllen der Gießform wird die Oberfläche 2 des eingießbaren Bauteils 1 schnell bis in die Nähe der Temperatur der Schmelze erhitzt, wobei die Beschichtung B verdampft und/oder in der Schmelze absorbiert wird, und durch Diffusion mit dem Kohlenstoff des Gusseisens angereichert. Dadurch wird die Schmelztemperatur einer Oberfläche 2 des eingießbaren Bauteils 1 herabgesetzt, wodurch diese anschmilzt.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Bauteil 1 während des Gießvorgangs nach dem Verdampfen und/oder der Absorption der Beschichtung B vollständig aufgeschmolzen werden, wobei eine zumindest teil- oder abschnittsweise Durchmischung des aufgeschmolzenen Bauteils 1 mit dem Gießwerkstoff des Formelements erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteil
- 2
- Oberfläche
- B
- Beschichtungsmittel
