DE102017204968A1 - Method for producing a casting - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gussteils (1) für ein Kraftfahrzeug. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- Erzeugen eines Gusskerns (2) aus einem Kernwerkstoff (3) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens als Platzhalter für einen Gusswerkstoff (6) des herzustellenden Gussteils (1),
- Einbetten des Gusskerns (2) mit einem Formwerkstoff (4) zu Erzeugung einer Gussform (5),
- Einbringen von flüssigem Gusswerkstoff (6) in die Gussform (5), wobei der Gusskern (2) verdrängt oder zerstört wird und dabei einen Raum für den Gusswerkstoff (6) freigibt,
- Erstarren des in die Gussform (5) eingebrachten Gusswerkstoffs (6), und
- Entformen des erzeugten Gussteils (1) aus der Gussform (5).
The present invention relates to a method for producing a cast part (1) for a motor vehicle. The method comprises the following steps:
Producing a casting core (2) from a core material (3) by means of an additive manufacturing process as a placeholder for a cast material (6) of the casting (1) to be produced,
Embedding the casting core (2) with a molding material (4) to produce a casting mold (5),
- Introducing liquid cast material (6) in the mold (5), wherein the casting core (2) is displaced or destroyed, thereby releasing a space for the casting material (6),
Solidification of the casting material (6) introduced into the casting mold (5), and
- Removal of the produced casting (1) from the mold (5).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gussteils, insbesondere eines Metallgussteils, für ein Kraftfahrzeug mittels der „Lost-Foam“ Technologie.The present invention relates to a method for producing a cast part, in particular a metal casting, for a motor vehicle by means of the "lost foam" technology.
Die Lost-Foam Technologie bietet Verfahren zur Herstellung von Gussteilen, insbesondere von Metallgussteilen, mit einem verlorenen Modell sowie einer verlorenen Form. Zunächst wird ein Positivmodell des herzustellenden Gussteils aus einem Kernwerkstoff, wie z.B. Polystyrol bzw. Styropor, Polymethylmethacrylat oder dergleichen, erzeugt. Das Positivmodell wird auch als Schäumling oder Gusskern bezeichnet. Bei komplexen Strukturen und/oder bei Gusskernen, die zur Einsparung von Material Hohlräume aufweisen, wird der Gusskern oftmals aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt, die miteinander verklebt werden. Mittels eines derartigen Gusskerns sind Gussteile mit sehr komplexen Strukturen herstellbar, welche beispielsweise Hinterschneidungen und/oder Bohrungen oder Hohlräume aufweisen.Lost-Foam technology provides processes for making castings, particularly metal castings, with a lost model and a lost shape. First, a positive model of the cast part to be produced is made of a core material, such as e.g. Polystyrene or polystyrene, polymethylmethacrylate or the like produced. The positive model is also referred to as foaming or casting core. In complex structures and / or casting cores, which have cavities for saving material, the casting core is often composed of several individual parts, which are glued together. By means of such a casting core castings can be produced with very complex structures, which have, for example undercuts and / or holes or cavities.
Der fertige Gusskern wird anschließend zur Erzeugung einer Gussform von einem Formwerkstoff ummantelt bzw. in den Formwerkstoff eingebettet. Hierbei wird der Formwerkstoff an die Außenkonturen des Gusskerns angepasst. Der Gusskern ist derart ausgebildet, um bei diesem Verfahrensschritt seine Form beizubehalten. Ein häufig verwendeter Formwerkstoff ist Quarzsand. Der Formwerkstoff weist zur Ausbildung einer Formstabilität eine innere Selbstbindung auf. Es kann vorgesehen sein, dass dem Formwerkstoff gemäß der Vollformguss-Technologie ein Bindemittel zur Erhöhung der Formstabilität beigefügt ist bzw. wird. Die Formstabilität kann somit beispielsweise durch Trocknen und/oder Verdichten des Formwerkstoffs erzielt werden. Je filigraner die Außenkonturen des Gusskerns ausgebildet sind, desto feiner ist eine Körnung des Formwerkstoffs. Alternativ kann auch ein zähflüssiger Formwerkstoff verwendet werden, welches durch Trocknen oder eine chemische Reaktion verfestigbar ist.The finished casting core is then encased by a molding material or embedded in the molding material to produce a casting mold. Here, the molding material is adapted to the outer contours of the casting core. The casting core is designed to maintain its shape in this process step. A commonly used molding material is quartz sand. The molding material has an internal self-bonding to form a dimensional stability. It can be provided that the molding material according to the Vollformguss technology is or is added to a binder to increase the dimensional stability. The dimensional stability can thus be achieved, for example, by drying and / or compacting the molding material. The filigree the outer contours of the casting core are formed, the finer is a grain of the molding material. Alternatively, a viscous molding material can be used, which is solidifiable by drying or a chemical reaction.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Gussform mit einem flüssigen Gusswerkstoff, insbesondere einem flüssigen Metallwerkstoff, gefüllt. Hierfür weist die Gussform mindestens eine Angussöffnung auf. Durch die hohe Temperatur des flüssigen Gusswerkstoffs wird der Gusskern zerstört und der Kernwerkstoff verdampft, verbrannt, diffundiert, verdrängt oder dergleichen. Eine zuvor von dem Gusskern ausgefüllte Kavität der Gussform wird somit von dem Gusswerkstoff ausgefüllt. Nach Erstarren des Gusswerkstoffs erfolgt das Entformen des Gussteils aus der Gussform. Hierbei wird die Gussform normalerweise zerstört und kann als solche nicht wiederverwendet werden. Der Formwerkstoff ist beispielsweise nach einer Aufbereitung wieder zur Erzeugung einer weiteren Gussform verwendbar.In a further method step, the casting mold is filled with a liquid cast material, in particular a liquid metal material. For this purpose, the casting mold has at least one sprue opening. Due to the high temperature of the liquid casting material, the casting core is destroyed and the core material is vaporized, burned, diffused, displaced or the like. A previously filled from the casting core cavity of the mold is thus filled by the casting material. After solidification of the casting material, the casting is removed from the casting mold. In this case, the mold is usually destroyed and can not be reused as such. The molding material, for example, after a preparation again usable to produce a further mold.
Bekannte Verfahren nach der Lost-Foam Technologie haben den Nachteil, dass die Erzeugung der Gusskerne aufgrund des Zusammensetzens sowie Verklebens der Einzelteile sehr aufwändig ist und somit hohe Kosten verursacht. Ferner weisen die Gusskerne aufgrund erforderlicher Klebeflächen oftmals einen relativ hohen Kernwerkstoffanteil auf, wodurch die Herstellungskosten des Gussteils ebenfalls erhöht werden.Known methods according to the lost foam technology have the disadvantage that the production of the casting cores due to the assembly and bonding of the items is very complex and thus causes high costs. Furthermore, the casting cores often have a relatively high proportion of core material due to the required adhesive surfaces, which also increases the manufacturing costs of the casting.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zur Herstellung eines Gussteils für ein Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gussteils für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welches auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise die Herstellung des Gussteils vereinfacht und/oder verbessert.It is therefore an object of the present invention to remedy the disadvantages described above in a method for producing a casting for a motor vehicle or at least partially correct. In particular, it is an object of the present invention to provide a method for producing a casting for a motor vehicle, which simplifies and / or improves the production of the casting in a simple and cost-effective manner.
Voranstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.The above object is achieved by a method having the features of
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gussteils für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
- - Erzeugen eines Gusskerns aus einem Kernwerkstoff als Platzhalter für einen Gusswerkstoff des herzustellenden Gussteils,
- - Einbetten des Gusskerns mit einem Formwerkstoff zu Erzeugung einer Gussform,
- - Einbringen des flüssigen Gusswerkstoffs in die Gussform, wobei der Gusskern verdrängt oder zerstört wird und dabei einen Raum für den Gusswerkstoff freigibt,
- - Erstarren des in die Gussform eingebrachten Gusswerkstoffs, und
- - Entformen des erzeugten Gussteils aus der Gussform.
- Producing a casting core from a core material as a placeholder for a cast material of the casting to be produced,
- Embedding the casting core with a molding material to produce a casting mold,
- Introducing the liquid casting material into the casting mold, whereby the casting core is displaced or destroyed, thereby releasing a space for the casting material,
- Solidification of the casting material introduced into the casting mold, and
- Demoulding the produced casting from the mold.
Erfindungsgemäß wird der Gusskern mittels eines additiven Fertigungsverfahrens erzeugt.According to the invention, the casting core is produced by means of an additive manufacturing process.
Ein additives Fertigungsverfahren ist im Sinne der Erfindung ein Fertigungsverfahren, bei dem ein herzustellendes Objekt durch Materialauftrag erzeugt wird. Eine im Rahmen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur additiven Erzeugung des Gusskerns verwendete Fertigungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, den Gusskern auf Basis von 3D-Daten automatisch zu generieren. Somit sind mit einem 3D-Datensatz beliebig viele Gusskerne erzeugbar. Ein Interagieren eines Bedieners der Fertigungsvorrichtung ist auf diese Weise auf ein Minimum beschränkbar, z.B. zur allgemeinen Prozessüberwachung.An additive manufacturing process in the context of the invention is a production process in which an object to be produced is produced by material application. A manufacturing apparatus used in the context of carrying out the method according to the invention for the additive production of the casting core is preferably designed to have the casting core Automatically generate base of 3D data. Thus, any number of casting cores can be generated with a 3D data set. Interaction of an operator of the manufacturing device can be limited in this way to a minimum, eg for general process monitoring.
Der Kernwerkstoff ist vorzugsweise ein Kunststoff, insbesondere ein Styropolymer, wie z.B. expandiertes Polystyrol (EPS), welches auch unter dem Namen „Styropor“ bekannt ist, Polymethylmethacrylat bzw. Acrylglas oder dergleichen. Als Formwerkstoff wird vorzugsweise ein Formsand, insbesondere ein Quarzsand, verwendet. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass dem Formwerkstoff, insbesondere dem Formsand bzw. Quarzsand, zur Erhöhung der Formstabilität ein Bindemittel beigemischt ist bzw. wird.The core material is preferably a plastic, in particular a styropolymer, such as e.g. expanded polystyrene (EPS), which is also known under the name "Styrofoam", polymethyl methacrylate or acrylic glass or the like. The molding material used is preferably a foundry sand, in particular a quartz sand. It can be inventively provided that the binder material, in particular the molding sand or quartz sand, a binder is mixed or is to increase the dimensional stability.
Der Gusskern wird vorzugsweise auf einer Gussfläche, in einem Gusskasten oder dergleichen, auf einer Schicht aus Formwerkstoff oder einer Bodenschicht angeordnet und in den Formwerkstoff vorzugsweise derart eingebettet, dass der Gusskern vollständig vom Formwerkstoff umgeben ist. Dabei ist der Formwerkstoff vorzugsweise an die dem Formwerkstoff ausgesetzten Oberflächen des Gusskerns angeschmiegt, um somit die Form des Gusskerns als Negativform im Formwerkstoff abzubilden. Der Formwerkstoff kann erfindungsgemäß zur genauen negativen Abbildung des Gusskerns und/oder zur Erzielung einer Formstabilität verdichtet und/oder einer thermischen und/oder chemischen Behandlung unterzogen werden. Auf diese Weise wird eine Gussform erzeugt. Die Gussform weist mindestens eine Angussöffnung zum Einbringen des flüssigen Gusswerkstoffs auf. An der Angussöffnung ist der Gusskern vorzugsweise von außen direkt zugänglich. Es können auch weitere als Speiser ausgebildete Öffnungen in der Gussform vorgesehen sein, über welche der Gusskern von außen zugänglich ist.The casting core is preferably arranged on a casting surface, in a casting box or the like, on a layer of molding material or a bottom layer and preferably embedded in the molding material such that the casting core is completely surrounded by the molding material. In this case, the molding material is preferably nestled against the mold material exposed surfaces of the casting core, so as to image the shape of the casting core as a negative mold in the molding material. The molding material can be compacted according to the invention for the exact negative imaging of the casting core and / or for achieving a dimensional stability and / or subjected to a thermal and / or chemical treatment. In this way, a mold is created. The casting mold has at least one sprue opening for introducing the liquid cast material. At the gate, the casting core is preferably directly accessible from the outside. It can also be provided as a feeder openings formed in the mold, via which the casting core is accessible from the outside.
Als flüssiger Gusswerkstoff wird vorzugsweise ein Metall, insbesondere Aluminium bzw. eine Aluminiumlegierung, verwendet. Der Gusswerkstoff wird über die Angussöffnung in die Gussform eingebracht. Aufgrund der relativ hohen Temperatur des Gusswerkstoffs wird der Gusskern hierbei zerstört. Der Kernwerkstoff kann dabei beispielsweise aufgeschmolzen und/oder verbrannt und/oder verdampft werden. Vorzugsweise wird der-Kernwerkstoff hierbei aus der Gussform verdrängt bzw. entweicht zumindest im Wesentlichen aus der Gussform. Alternativ kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Gusskern vor dem Einbringen des Gusswerkstoffs, z.B. durch Beaufschlagung mit einer hohen Temperatur und/oder einem Lösungsmittel, zerstört bzw. entfernt oder zumindest im Wesentlichen entfernt wird. Eine Kavität im Inneren der Gussform, welche vor dem Einbringen des Gusswerkstoffs von dem Gusskern eingenommen wurde, wird durch das Einbringen des Gusswerkstoffs in die Gussform von dem Gusswerkstoff ausgefüllt.The liquid cast material used is preferably a metal, in particular aluminum or an aluminum alloy. The casting material is introduced into the casting mold via the sprue opening. Due to the relatively high temperature of the casting material, the casting core is destroyed in this case. The core material can be melted and / or burned and / or vaporized, for example. In this case, the core material is preferably displaced from the casting mold or escapes at least substantially from the casting mold. Alternatively, according to the invention, it may be provided that the casting core is heated before introduction of the casting material, e.g. by exposure to a high temperature and / or a solvent, destroyed or removed or at least substantially removed. A cavity inside the mold, which was occupied by the casting core prior to introduction of the casting material, is filled by the introduction of the casting material into the casting mold from the casting material.
Nach dem Erstarren des Gusswerkstoffs wird das Gussteil aus der Gussform entformt. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Gussform zerstört und das Gussteil auf diese Weise freigelegt wird. Der Formwerkstoff wird vorzugsweise dem Recycling zugeführt. Es kann vorgesehen sein, dass das Gussteil anschließend einer Nachbehandlung unterzogen wird, z.B. zum Entgraten, Abtrennen von Angussöffnung bzw. Speiser oder dergleichen.After solidification of the casting material, the casting is removed from the mold. In this case, it is preferred that the casting mold is destroyed and the casting is exposed in this way. The molding material is preferably supplied for recycling. It may be provided that the casting is subsequently subjected to a post-treatment, e.g. for deburring, separating gate or feeder or the like.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gussteils für ein Kraftfahrzeug hat gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mittels additiver Fertigungsverfahren besonders hohe Genauigkeiten sowie sehr komplexe Strukturen erzielbar sind, sodass eine Qualität des Gussteils verbesserbar ist. Ferner kann mittels des additiven Fertigungsverfahrens ein Materialaufwand zur Herstellung des Gusskerns reduziert werden. Dies hat den weiteren Vorteil, dass weniger Kernwerkstoff aus der Gussform verdrängt werden muss, sodass eine Einwirkung des Gusskerns auf das Einbringen des Gusswerkstoffs in die Gussform reduzierbar ist. Des Weiteren entfällt die Notwendigkeit von Werkzeugen zur Herstellung der Komponenten des Gusskerns. Somit sind durch die additive Erzeugung des Gusskerns Kosten sowie Herstellungszeit des Gusskerns reduziert.The inventive method for producing a casting for a motor vehicle has the advantage over conventional methods that particularly high accuracies and very complex structures can be achieved by means of additive manufacturing processes, so that a quality of the casting can be improved. Furthermore, by means of the additive manufacturing method, a material cost for the production of the casting core can be reduced. This has the further advantage that less core material has to be displaced from the casting mold so that an effect of the casting core on the introduction of the casting material into the casting mold can be reduced. Furthermore, eliminates the need for tools for the production of the components of the casting core. Thus, by the additive production of the casting core costs and manufacturing time of the casting core are reduced.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass der Gusskern mittels Schmelzschichtung oder selektivem Lasersintern erzeugt wird. Schmelzschichtung wird auch als „Fused Deposition Modeling“ oder kurz „FDM“ bezeichnet. Beim Schmelzschichten wird der Kernwerkstoff in einem fließfähigen, insbesondere stark zähflüssigen, Zustand zum Erzeugen des Gusskerns angeordnet, z.B. auf einer Bauplattform. Der Kernwerkstoff kann beispielsweise durch Erwärmen in den fließfähigen Zustand gebracht werden oder bereits einen fließfähigen Zustand aufweisen und durch Trocknung oder eine chemische Reaktion oder Erkalten verfestigen. Das Erzeugen des Gusskerns mittels Schmelzschichten erfolgt vorzugsweise schichtweise, kann aber auch segmentweise durchgeführt werden. Selektives Lasersintern wird auch als „Selective Laser Sintering“ oder kurz „SLS“ bezeichnet. Beim selektiven Lasersintern wird eine Schicht aus granulatförmigem Sintermaterial auf einer Grundfläche, z.B. einer Bauplattform, ausgebracht. Der Gusskern wird schichtweise durch ein definiertes Aufschmelzen bzw. Anschmelzen von Bereichen der Schicht erzeugt. Die aufgeschmolzenen bzw. angeschmolzenen Bereiche werden anschließend verfestigt und bilden somit Teile des Gusskerns. Nach Fertigstellung einer Schicht, wird eine weitere Schicht aus Granulat auf der fertiggestellten Schicht angeordnet und der Vorgang für die neue Schicht wiederholt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Bauplattform nach Erzeugung einer Schicht um eine Schichtdicke abgesenkt wird. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis der Gusskern fertiggestellt ist. Das überschüssige Granulat kann anschließend entfernt und zur Erzeugung weiterer Gusskerne wiederverwendet werden. Mittels dieses Verfahrens sind Gusskerne mit hoher Genauigkeit sowie verhältnismäßig kostengünstig erzeugbar.According to a preferred development of the invention, it can be provided in a method that the casting core is produced by means of melt stratification or selective laser sintering. Melt stratification is also referred to as "fused deposition modeling" or "FDM" for short. In melt layers, the core material is arranged in a flowable, in particular highly viscous, state for producing the casting core, for example on a building platform. The core material can be brought into the flowable state, for example, by heating or already have a flowable state and solidify by drying or a chemical reaction or cooling. The production of the casting core by means of melt layers is preferably carried out in layers, but can also be carried out in segments. Selective laser sintering is also referred to as "selective laser sintering" or "SLS" for short. In selective laser sintering, a layer of granular sintered material is applied to a base, for example a construction platform. The casting core is produced in layers by a defined melting or melting of areas of the layer. The melted or fused areas are then solidified and thus form parts of the casting core. After completion of a shift, another layer of granules is placed on the finished layer and the process repeated for the new layer. It can be provided that the construction platform is lowered after generation of a layer by one layer thickness. This process is repeated until the casting core is completed. The excess granules can then be removed and reused for the production of further casting cores. By means of this method, casting cores can be produced with high accuracy as well as relatively inexpensively.
Vorzugsweise wird der Gusskern als Schaumstoffbauteil erzeugt. Ein Schaumstoffbauteil ist im Sinne der Erfindung ein Bauteil, welches aus einem porösen Material hergestellt ist bzw. ein poröses Material aufweist. Das Schaumstoffbauteil weist eine Vielzahl von Poren auf. Die Poren weisen vorzugsweise einen Porendurchmesser zwischen 0,2 mm und 2 mm auf. Der Gusskern kann dabei beispielsweise mit einer homogenen bzw. zumindest im Wesentlichen homogenen Struktur erzeugt werden, sodass die Poren zumindest im Wesentlichen gleichmäßig über den Gusskern verteilt sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Gusskern derart erzeugt wird, dass verschiedene Bereiche des Gusskerns eine unterschiedliche Porendichte und/oder unterschiedliche Porengrößen aufweisen. Ein Schaumstoffbauteil hat den Vorteil, dass ein Materialbedarf zum Erzeugen des Gusskerns reduziert ist. Somit können die Herstellungskosten weiter gesenkt werden. Ferner hat ein geringerer Materialbedarf den Vorteil, dass bei der Durchführung des Verfahrens weniger Kernwerkstoff aus der Gussform entfernt werden muss, insbesondere durch Verbrennung, Verdampfung oder dergleichen.Preferably, the casting core is produced as a foam component. A foam component is in the context of the invention, a component which is made of a porous material or has a porous material. The foam component has a multiplicity of pores. The pores preferably have a pore diameter between 0.2 mm and 2 mm. The casting core can be produced, for example, with a homogeneous or at least substantially homogeneous structure, so that the pores are at least substantially evenly distributed over the casting core. Alternatively it can be provided that the casting core is produced in such a way that different regions of the casting core have a different pore density and / or different pore sizes. A foam component has the advantage that a material requirement for producing the casting core is reduced. Thus, the manufacturing cost can be further reduced. Furthermore, a lower material requirement has the advantage that in the implementation of the method less core material must be removed from the mold, in particular by combustion, evaporation or the like.
Es ist bei einem Verfahren bevorzugt, dass beim Erzeugen des Gusskerns ein Treibmittel zur Erzeugung von Poren in den Kernwerkstoff eingebracht wird. Das Einbringen des Treibmittels kann beispielsweise während oder nach der Erzeugung einer Grundform des Gusskerns erfolgen. Dabei verdrängt das Treibmittel den Kernwerkstoff, sodass hierdurch die Poren erzeugt werden. Als Treibmittel wird vorzugsweise ein Treibgas verwendet. Zusätzlich oder alternativ kann als Treibmittel eine Chemikalie verwendet werden, welche mit dem Kernwerkstoff reagiert oder unter Temperatureinwirkung das Treibgas entwickelt. Das Treibmittel kann somit physikalisch und/oder chemisch wirken. Mittels eines Treibmittels sind die Poren des als Schaumstoffbauteil ausgebildeten Gusskerns kostengünstig sowie in definierten Bereichen erzeugbar.It is preferred in a method that when the casting core is produced, a blowing agent for producing pores is introduced into the core material. The introduction of the propellant can be done for example during or after the generation of a basic shape of the casting core. The blowing agent displaces the core material, so that the pores are produced. As propellant, a propellant gas is preferably used. Additionally or alternatively, as the blowing agent, a chemical can be used which reacts with the core material or develops the propellant gas under the influence of temperature. The propellant can thus act physically and / or chemically. By means of a blowing agent, the pores of the casting core formed as a foam component can be produced inexpensively and in defined regions.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine definierte Schaumstruktur des Gusskerns mittels des additiven Fertigungsverfahrens erzeugt wird. Eine definierte Schaumstruktur ist erfindungsgemäß eine Schaumstruktur, bei der Lage und Größe der Poren vordefiniert sind. Die einzelnen Wände, welche die Poren umgeben, werden somit mittels des additiven Fertigungsverfahrens gezielt erzeugt. Die Erzeugung einer definierten Schaumstruktur mittels des additiven Fertigungsverfahrens hat den Vorteil, dass kein Aufschäumen des Kernwerkstoffs erforderlich ist. Somit ist ein Gusskern mit präziseren Konturen sowie Abmessungen erzeugbar.According to a preferred development of the method, it can be provided according to the invention that a defined foam structure of the casting core is produced by means of the additive manufacturing method. A defined foam structure according to the invention is a foam structure in which the position and size of the pores are predefined. The individual walls that surround the pores are thus produced selectively by means of the additive manufacturing process. The generation of a defined foam structure by means of the additive manufacturing method has the advantage that no foaming of the core material is required. Thus, a casting core with more precise contours and dimensions can be generated.
Vorzugsweise wird der Gusskern als Hohlbauteil mit einer Randschicht sowie mindestens einem von der Randschicht umgebenen Hohlraum erzeugt. Die Randschicht ist ausgebildet, den Hohlraum vor einem Eindringen des Formwerkstoffs zu schützen. Die Randschicht definiert somit die Außenflächen des Gusskerns, welche beim Einbetten in dem Formwerkstoff von diesem abgedeckt werden. Ein Hohlraum ist im Sinne der Erfindung mit einer Pore vergleichbar, kann aber ein wesentlich größeres Volumen aufweisen und sich beispielsweise von einer Randschicht einer ersten Seite des Gusskerns zu einer Randschicht einer entgegengesetzten zweiten Seite des Gusskerns erstrecken. Vorzugsweise weist die Randschicht eine derartige Eigenstabilität auf, die einem Druck beim Einbetten in dem Formwerkstoff widersteht. Ein solcher Gusskern hat den Vorteil, dass aufgrund des Hohlraums Kernwerkstoff einsparbar ist. Somit sind die Herstellungskosten des Gussteils weiter reduzierbar.Preferably, the casting core is produced as a hollow component with an edge layer and at least one cavity surrounded by the edge layer. The edge layer is designed to protect the cavity from penetration of the molding material. The edge layer thus defines the outer surfaces of the casting core, which are covered when embedding in the molding material of this. A cavity in the sense of the invention is comparable to a pore, but may have a substantially larger volume and extend, for example, from an edge layer of a first side of the casting core to an edge layer of an opposite second side of the casting core. Preferably, the surface layer has such intrinsic stability that resists pressure when embedded in the molding material. Such a cast core has the advantage that core material can be saved due to the hollow space. Thus, the manufacturing cost of the casting are further reduced.
Weiter bevorzugt wird in dem Hohlraum mindestens eine Stützvorrichtung zum Abstützen der Randschicht erzeugt. Die Stützvorrichtung weist beispielsweise eine Strebe auf, die sich im Inneren des Hohlraums zwischen mindestens zwei verschiedenen Randschichtenabschnitten erstreckt und diese gegeneinander abstützt. Die Stützvorrichtung wird vorzugsweise derart erzeugt, dass diese zwei entgegengesetzte Randschichtabschnitte gegeneinander abstützt. Die Strebe kann erfindungsgemäß als Massivstruktur, Profilstruktur und/oder Schaumstruktur erzeugt werden. Eine Stützvorrichtung hat den Vorteil, dass die Randschicht dünner ausgebildet sein kann. Somit sind Kernwerkstoff und Herstellungskosten weiter reduzierbar. Grundsätzlich hat eine Stützvorrichtung den Vorteil, dass eine Formstabilität des Gusskerns verbessert ist. Das Risiko eines Nachgebens des Gusskerns beim Einbetten mit dem Formwerkstoff ist somit reduziert und eine Prozesssicherheit des Verfahrens erhöht.More preferably, at least one supporting device for supporting the edge layer is produced in the cavity. The support device has, for example, a strut which extends in the interior of the cavity between at least two different edge layer sections and supports them against each other. The supporting device is preferably produced such that it supports two opposite edge layer sections against each other. The strut can be produced according to the invention as a solid structure, profile structure and / or foam structure. A support device has the advantage that the edge layer can be made thinner. Thus, core material and production costs can be further reduced. Basically, a support device has the advantage that a dimensional stability of the casting core is improved. The risk of yielding the casting core when embedding with the molding material is thus reduced and increases process reliability of the process.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Stützvorrichtung eine Gitterstruktur mit einer Mehrzahl von Streben auf. Eine derartige Gitterstruktur wird vorzugsweise derart erzeugt, dass sich die Streben untereinander abstützen und somit auf die Randschicht von außen wirkende Druckkräfte über den Gusskern verteilen. Somit ist die Formstabilität des Gusskerns weiter verbessert.In a preferred development of the invention, the supporting device has a lattice structure with a plurality of struts. Such a grid structure is preferably produced in such a way that the struts are supported against one another and thus distribute pressure forces acting on the outer layer over the cast core. Thus, the dimensional stability of the casting core is further improved.
Vorzugsweise beträgt ein Strebenvolumen der Streben weniger als 10% eines Hohlraumvolumens des von der Randschicht umgebenen Hohlraums. Das bedeutet, dass vorzugsweise maximal 10% des Hohlraums von Streben ausgefüllt ist. Bei einem derartigen Verhältnis kann bei einem geringen Formwerkstoffbedarf eine gute Stabilisierung des Gusskerns erzielt werden. Preferably, a strut volume of the struts is less than 10% of a void volume of the cavity surrounded by the boundary layer. This means that preferably at most 10% of the cavity is filled by struts. With such a ratio, a good stabilization of the casting core can be achieved with a low molding material requirement.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass eine Gussform erzeugt wird, die zur Herstellung eines Zylinderkopfes für einen Motor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ausgebildet ist, wobei als Gusswerkstoff ein Metall oder eine Metalllegierung verwendet wird. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, als Gusswerkstoff Aluminium oder eine Aluminiumlegierung zu verwenden. Zylinderköpfe lassen sich gut mit einem Verfahren nach der Lost-Foam Technologie herstellen. Aufgrund eines hohen Kostendrucks sowie großer Qualitätsanforderungen in der Automobilbranche, ist das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere wegen der hohen erzielbaren Formgenauigkeit sowie des sparsamen Ressourcenbedarfs, besonders geeignet.It is inventively preferred that a mold is produced, which is designed for producing a cylinder head for an engine, in particular for a motor vehicle, wherein a metal or a metal alloy is used as the casting material. It is inventively preferred to use aluminum or an aluminum alloy as the casting material. Cylinder heads work well with a Lost-Foam technology process. Due to high cost pressure and high quality requirements in the automotive industry, the inventive method, especially because of the high achievable dimensional accuracy and the economical use of resources, particularly suitable.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Gussteils für ein Kraftfahrzeug wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
-
1 in einer Seitenansicht die additive Erzeugung eines Gusskerns, -
2 in einer Seitenansicht denerzeugten Gusskern aus 1 , -
3 in einer Schnittdarstellung eine erste Ausgestaltung desGusskerns aus 2 , -
4 in einer Schnittdarstellung eine zweite Ausgestaltung desGusskerns aus 2 , -
5 in einer Schnittdarstellung eine mittels des Verfahrens erzeugte Gussform vor dem Einbringen des Gusswerkstoffs, -
6 in einer Schnittdarstellungdie Gussform aus 5 nach dem Einbringen des Gusswerkstoffs, -
7 in einer Seitenansicht das fertige Gussteil, und -
8 in einer Schnittdarstellung einen Gusskern nach dem Stand der Technik.
-
1 in a side view the additive production of a casting core, -
2 in a side view of the cast core produced1 . -
3 in a sectional view of a first embodiment of thecasting core 2 . -
4 in a sectional view of a second embodiment of thecasting core 2 . -
5 in a sectional view, a mold produced by the method before the introduction of the casting material, -
6 in a sectional view of themold 5 after introducing the casting material, -
7 in a side view of the finished casting, and -
8th in a sectional view of a casting core according to the prior art.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
In
In
In
In
Ein Teil des Gusswerkstoffs
Das fertige Gussteil
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gussteilcasting
- 22
- Gusskerncasting core
- 2a2a
- GusskernsegmentCast core segment
- 2b2 B
- Klebeflächeadhesive surface
- 33
- KernwerkstoffCore material
- 44
- FormwerkstoffMold material
- 55
- Gussformmold
- 66
- GusswerkstoffCast material
- 77
- Porepore
- 88th
- Schaumstrukturfoam structure
- 99
- Randschichtboundary layer
- 1010
- Hohlraumcavity
- 1111
- Stützvorrichtungsupport device
- 1212
- Gitterstrukturlattice structure
- 1313
- Strebestrut
- 1414
- Angussöffnunggate
- 1515
- SpeiserSpeiser
- 1616
- Fertigungsvorrichtungmanufacturing device
- 1717
- Bauplattformbuilding platform
- 1818
- Kavitätcavity
Claims (10)
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---|---|---|---|
DE102017204968.5A DE102017204968A1 (en) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | Method for producing a casting |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017204968A1 true DE102017204968A1 (en) | 2018-09-27 |
Family
ID=63450338
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060254740A1 (en) | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Pederson Thomas C | Glued lost foam casting pattern assembly |
DE60311824T2 (en) | 2002-08-20 | 2007-10-31 | Ex One Corp. | casting process |
EP1834075B1 (en) | 2005-01-07 | 2008-03-26 | FEV Motorentechnik GmbH | Cooling jacket for a cylinder head |
EP2387135A2 (en) | 2010-05-10 | 2011-11-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung | Electrotechnical cast coil, method for producing such a coil and electric machines using such coils |
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2017
- 2017-03-23 DE DE102017204968.5A patent/DE102017204968A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE60311824T2 (en) | 2002-08-20 | 2007-10-31 | Ex One Corp. | casting process |
EP1834075B1 (en) | 2005-01-07 | 2008-03-26 | FEV Motorentechnik GmbH | Cooling jacket for a cylinder head |
US20060254740A1 (en) | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Pederson Thomas C | Glued lost foam casting pattern assembly |
EP2387135A2 (en) | 2010-05-10 | 2011-11-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung | Electrotechnical cast coil, method for producing such a coil and electric machines using such coils |
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