DE19513535C2 - Verfahren zum Herstellen eines Formteiles aus der Schmelze eines metallischen Werkstoffes - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines Formteiles aus der Schmelze eines metallischen WerkstoffesInfo
- Publication number
- DE19513535C2 DE19513535C2 DE1995113535 DE19513535A DE19513535C2 DE 19513535 C2 DE19513535 C2 DE 19513535C2 DE 1995113535 DE1995113535 DE 1995113535 DE 19513535 A DE19513535 A DE 19513535A DE 19513535 C2 DE19513535 C2 DE 19513535C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- mold
- layer
- molded part
- melt
- molding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
- B22C7/02—Lost patterns
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Formteiles aus der Schmelze eines metallischen Werkstoffes
unter Einsatz einer Form, wobei sowohl die Form als auch
das Formteil in konstruktive Querschnitte voneinander
zerlegt und die einzelnen Schichten übereinander
aufgetragen wird/werden, und wobei die Gießform und ihr
Formraum durch das schichtweise Auftragen eines Schüttgutes
aufgebaut wird/werden.
In der Gießereitechnik sind Gießformen beispielsweise aus
chemisch gebundenem Formstoff unter Verwendung eines
Modells bekannt, wie dies beispielsweise die EP 0 123 211 B1
beschreibt.
Die sog. Stereolithographie erlaubt es, auf der Grundlage
eines CAD-Entwurfes ein Formteil schichtweise aus
Polymerharz aufzubauen. Zudem ist unter der Bezeichnung
"Diffusionserstarrung" eine Gießtechnik bekannt, bei der
eine Feingußform mit Metallkugeln ausgefüllt und
nachfolgend eine Schmelzphase zwischen die Hohlräume der
Kugeln gepreßt wird. Nach dieser Infiltration erfolgt das
Erstarren u. a. durch Diffusion von Legierungsbestandteilen
aus der Schmelze.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art wird in der CH-Z.
"Technische Rundschau" vom 17.05.1991 (S. 36 bis 42)
angedeutet. Dort sowie in der DE-Z. "Giesserei" 81 vom
14.11.1994 (S. 793 bis 796) wird erörtert, dass
Lasersintern auch die Verarbeitung von Pulvern aus
verschiedenen Stoffen wie Kunstharzen, Metallen oder
Keramik zu Modellen, Formen und Kernen für insbesondere das
Feingießen ermöglicht.
Keines der bekannten Verfahren ermöglicht das Erzeugen
einsatzfähiger metallischer Formteile auf der Grundlage
einer Zeichnung oder eines mathematischen Modells des
Formteiles ohne die Zwischenstufe des Form-, Werkzeug- oder
Modellbaues; bei dem erwähnten Stereolithographieverfahren
kann lediglich ein Gießmodell, bei einem Verfahren zum
ebenfalls direkten Herstellen von Formkappen ein Teil einer
Gießform aufgrund eines CAD-Modells hergestellt werden.
In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der
Erfinder die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu entwickeln,
bei dem auf der Grundlage einer Zeichnung oder eines
mathematischen Modells dieses Formteil oder Gußstück direkt
und ohne Modell- oder Werkzeugfertigung hergestellt zu
werden vermag.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre der unabhängigen
Patentansprüche, die Unteransprüche geben günstige
Fortbildungen an.
Erfindungsgemäß werden die Zwischenräume im Schüttgut der
Form durch eine Sperrmasse aufgefüllt und für die
eingesetzte schmelzflüssige Phase undurchlässig gemacht.
Zudem wird die Schmelze in die freien Zwischenräume des
Schüttgutes des Formraumes der Gießform eingeleitet, wobei
bevorzugt als Sperrmasse eine Graphitschicht eingebracht
wird, deren Dicke vorteilhafterweise etwa 0,2 mm betragen
kann. Durch diese Sperrmasse - bevorzugt Graphitstaub -
wird die Gießform für die eingesetzte schmelzflüssige Phase
undurchlässig gemacht.
Vorteilhafterweise wird die Gießform mit ihrem Formraum
schichtweise aus Schüttgut in Form von metallischen Kugeln
eines bevorzugten Durchmessers von etwa 0,5 mm aufgebaut.
Sind deren Kugelzwischenräume im Formbereich geschlossen,
wird die Schmelze in die freien Zwischenräume des
Formraumes eingebracht und druckbeaufschlagt, bevorzugt mit
etwa 2 bar.
Gießform und Gießforminnenraum werden gleichzeitig
aufgebaut.
Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, dass jeweils eine
Formstoffschicht um einen den Formraum bildenden Bereich
gelegt wird. Das Formteil wird durch wechselweise
schichtweises Auftragen einer Schicht aus Formstoff zu
einer verlorenen Form sowie einer Schicht aus einem
metallischen Werkstoff zum Formteil hergestellt.
Vorteilhafterweise wird die verlorene Form schichtweise
durch Auftragen des Formstoffes aufgebaut und in ihrem
Bereich der metallische Werkstoff - bevorzugt im Bereich
des Formteils - entfernt. Der Aufbau der Form und des
metallischen Formteils (12) kann gleichzeitig erfolgen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese
zeigt in:
Fig. 1: eine Draufsicht auf eine
zeichnerische Darstellung der
Seitenansicht eines Formteiles;
Fig. 2: einen Querschnitt durch eine
Gießform etwa in Linie B der Fig.
1;
Fig. 3 bis
Fig. 5: drei schematisierte Seitenansichten
der Gießform in unterschiedlichen
Betriebsstellungen;
Fig. 6: den Längsschnitt durch eine
Gießkammer zu einem weiteren
Ausführungsbeispiel;
Fig. 7: die Gießkammer der Fig. 6 in einem
anderen Betriebszustand;
Fig. 8: einen vergrößerten Ausschnitt aus
Fig. 7 nach deren Ausschnittfeld
VIII;
Fig. 9: eine Seitenansicht des nach Fig. 6
zu gießenden Formteils;
Fig. 10: den Querschnitt durch Fig. 9 nach
deren Linie Ai-Ai;
Fig. 11: die Draufsicht nach Pfeil XI in
Fig. 7 auf eine Schicht im
Kammerraum der Gießkammer und in
dieser Schicht ausgespartem
Forminnenraum.
Gemäß Fig. 1 wird eine zeichnerische Seitenansicht 10 eines
metallischen Formteils 12 aus einer Al2OSi5Fe-Legierung,
das an einem etwa dreiecksförmigen Arm 14 einen Ring 16
aufweist, konstruktiv in parallele Querschnitte A1-A1, A2-A2,
... A(i+1)-A(i+1), ..., An-An zerlegt. Deren
Abstand zueinander mißt im gewählten Ausführungsbeispiel
0,1 mm.
Es erfolgt ein schichtweiser Aufbau des metallischen
Formteils 12 samt dieses - bzw. aus einem Formstoff einen
Formraum 18 - umgebender verlorener Form 20 auf einer
Tragplatte 22 anhand der ermittelten
Querschnittsgeometrien. Die Fertigung jeder einzelnen -
einem der Querschitte entsprechenden - Schicht wird in
folgender Weise vorgenommen:
- 1. Ermitteln des aktuellen Querschnittes in Abhängigkeit vom erreichten Stand des Aufbaus, hier dargestellt etwa in der Ebene B des Querschnittes Ai-Ai;
- 2. Auftragen einer außerhalb des herzustellenden Formteils 12 liegenden Schicht 24 aus Formstoff in einer Schichtdicke b von 0,1 mm;
- 3. Aushärten der Schicht 24 - bei dem Ausführungsbeispiel wird Wasserglas (30% SiO, 10% N20, 60% H2O) - gebundenes Quarzmehl eingesetzt; das Aushärten erfolgt durch CO2-Begasung -;
- 4. Auftragen einer Schicht 26 der Dicke e von 0,1 mm des Werkstoffes, aus dem das metallische Formteil 12 herzustellen ist, durch Sprühkompaktieren auf die gesamte, von der Tragplatte 22 bestimmte Fläche;
- 5. Abtragen des beim Verfahrensschritt (1d) außerhalb des Formteiles (Bereiche 18) aufgetragenen Metalls, im Ausführungsbeispiel durch Abschleifen mittels eines rotierenden Schleifkörpers 28 samt Absaugung 29;
Anschließend werden die Verfahrensschritte (1a) bis (1e) in
gleichbleibender Reihenfolge bis zum vollständigen Aufbau
des Formteiles 12 wiederholt und dieses dann von der Form
getrennt bzw. durch mechanisches Zerstören der verlorenen
Form ausgepackt. In Fig. 3 ist eine der Schichten 24 n, 26 n
pars pro toto angedeutet.
Fig. 6 zeigt eine oben offene Gießkammer 30 aus einem
Kammerboden 32 und davon aufragenden Kammerwänden 34, die
zusammen mit der zeichnerischen Darstellung 10 eines
herzustellenden Formteils oder Gußstückes 12 - aus einem
dreiecksförmigen Arm 19 und einem Ring 16 - samt Speiser
oder Eingießsystem 36 einem dreidimensionalen
Koordinatensystem 38 zugeordnet wird, das beispielhaft in
Fig. 6, 7 neben einer der Kammerwände 39 skizziert ist.
Dabei liegt die Oberfläche 33 des - den Kammerinnenraum 40
nach unten hin begrenzenden - Kammerbodens 32 in einer von
den Koordinaten x, y des Koordinatensystems 38 bestimmten
Ebene E.
Ein schichtweiser Aufbau einer Gießform 42 und eines
Gießformraumes 18 im Kammerraum 40 der Gießkammer 30
erfolgt mittels der unten erörterten Verfahrensschritte.
- 1. Parallel zu der von den Kammerwänden 34 der Gießkammer 30 begrenzten Bodenoberfläche 33 wird auf diese eine aus einer Lage von Kugeln 46 bestehende Schicht 48 der Dicke di aufgebracht. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel bestehen die Kugeln 46 eines Durchmessers q von 0,5 mm aus unlegiertem Stahl mit 0,1% C.
- 2. Die z-Koordinate der aufgetragenen Kugelschicht 48 wird als zi-Koordinate gemäß Fig. 7 ermittelt, welche dem Abstand der Bodenoberfläche 33 zur Oberfläche 50 der Kugelschicht 48 entspricht.
- 3. Es wird die Geometrie eines parallel zur Ebene E angeordneten und mit der z- Koordinate gleich dem und Verfahrensschritt (2b) festgelegten zi-Wert bestimmbaren beispielsweisen Querschnitt Ai-Ai (in Linie X-X der Fig. 9) durch das herzustellende Gußteil 12 und dessen Speiser oder Eingießsystem 36 ermittelt. Diese Geometrie ist in Fig. 10 angedeutet.
- 4. In dem außerhalb der - die Fläche 18a des Gießformraumes 18 bestimmenden - Geometrie nach Fig. 10, also auch außerhalb des Querschnittes Ai-Ai des Gußstückes 12, verbleibenden und in Fig. 11 schraffiert hervorgehobenen Bereichs 42a der Gießform 42 werden die Kugelzwischenräume 52 für eine einzusetzende schmelzflüssige Phase undurchlässig gemacht. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel geschieht dies dadurch, daß auf jenen Querschnittsbereich 42a der Gießform 42 eine Graphitschicht 54 der Dicke ci von 0,2 mm aus Graphitpulver aufgetragen wird, welche entsprechend Fig. 8 die Kugelzwischenräume 52 der zuletzt aufgetragenen - also obersten - Stahlkugelschicht 48 der Dicke di ausfüllt.
Anschließend werden die Verfahrensschritte (2a) bis (2d) in
gleichbleibender Reihenfolgen bis zum vollständigen Aufbau
der Gießform 42 stetig wiederholt, dann letztere durch
Einleiten einer schmelzflüssigen Phase in die
Kugelzwischenräume 52 des Gießforminnenraumes 18 vergossen.
Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel wird die Gießtechnik
des Diffusionserstarrens eingesetzt, während dessen die
Luft aus dem Kammeraum 40 evakuiert und dann der
Kammerinhalt auf Prozeßtemperatur von beispielsweise 1300°C
gebracht wird; eine schmelzflüssige Phase - bei der
gewählten Ausführung Stahlschmelze bei 1300° mit 3% C -
wird unter Druckbeaufschlagung auf die Badoberfläche von 2
bar in den Gießforminnenraum 18 infiltriert. Nach
anschließendem Erstarren des Gußteiles 12 wird dieses
abgekühlt und nachfolgend ausgepackt.
Claims (12)
1. Verfahren zum Herstellen eines Farmteiles aus der
Schmelze eines metallischen Werkstoffes unter Einsatz
einer Form, wobei sowohl die Form als auch das Form
teil in konstruktive Querschnitte voneinander zerlegt
und die einzelnen Schichten über einer Basisebene so
wie nachfolgende Schichten übereinander aufgetragen
wird/werden und wobei die Gießform und ihr Formraum
durch das schichtweise Auftragen eines Schüttgutes
aufgebaut wird/werden dadurch gekennzeichnet, daß die
Zwischenräume (52) im Schüttgut der Form durch eine
Sperrmasse (54) aufgefüllt werden und für die einge
setzte schmelzflüssige Phase undurchlässig gemacht
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schmelze in die freien Zwischenräume (52) des
Schüttgutes (46) des Formraumes (18) der Gießform (42)
eingeleitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß als Sperrmasse eine Graphitschicht (54) ein
gebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gekenn
zeichnet durch eine Dicke (Ci) der Sperrmasse (54) von
etwa 0,2 mm.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gießform (42) schichtweise aus
Schüttgut in Form metallischer Kugeln (46) aufgebaut
wird, deren Durchmesser (q) bevorzugt etwa 0,5 mm be
trägt.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-5, da
durch gekennzeichnet, daß die eingeleitete Schmelze
druckbeaufschlagt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen
Druck von etwa 2 bar auf die Schmelze.
8. Verfahren zum Herstellen eines Formteiles aus der
Schmelze eines metallischen Werkstoffes unter Einsatz
einer Form, wobei sowohl die Form als auch das Form
teil in konstruktive Querschnitte voneinander zerlegt
und die einzelnen Schichten über einer Basisebene, so
wie nachfolgende Schichten übereinander aufgetragen
wird/werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine
Formstoffschicht (24 n) um einen den Formraum (18)
bildenden Bereich gelegt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Formteil (12) durch wechselweise schichtweises
Auftragen einer Schicht (24) aus Formstoff zu einer
verlorenen Form (20) sowie einer Schicht (26) aus ei
nem metallischen Werkstoff zum Formteil hergestellt
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß
die verlorene Form (20) schichtweise durch Auftragen
des Formstoffes aufgebaut und in ihrem Bereich der me
tallische Werkstoff entfernt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Formstoff im Bereich des Formteils
(12) entfernt wird.
12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (20, 42) und
das metallische Formteil (12) gleichzeitig aufgebaut
werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995113535 DE19513535C2 (de) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | Verfahren zum Herstellen eines Formteiles aus der Schmelze eines metallischen Werkstoffes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995113535 DE19513535C2 (de) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | Verfahren zum Herstellen eines Formteiles aus der Schmelze eines metallischen Werkstoffes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19513535A1 DE19513535A1 (de) | 1996-10-17 |
DE19513535C2 true DE19513535C2 (de) | 1999-08-05 |
Family
ID=7759366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995113535 Expired - Fee Related DE19513535C2 (de) | 1995-04-10 | 1995-04-10 | Verfahren zum Herstellen eines Formteiles aus der Schmelze eines metallischen Werkstoffes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19513535C2 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0123211B1 (de) * | 1983-04-21 | 1987-05-13 | General Electric Company | Polycarbonatharz-Zusammensetzungen |
-
1995
- 1995-04-10 DE DE1995113535 patent/DE19513535C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0123211B1 (de) * | 1983-04-21 | 1987-05-13 | General Electric Company | Polycarbonatharz-Zusammensetzungen |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
CH-Z: "Technische Rundschau", (1991), 20, S. 36-42 * |
CH-Z: "Technische Rundschau", (1991), 44, S. 58-61 * |
DE-Z: "Giesserei" 81 (1994) 22, S. 793-796 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19513535A1 (de) | 1996-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3259381B1 (de) | Verfahren zum herstellen eines bauteils durch thermisches spritzen und anlage zum herstellen eines bauteils mit einer vorrichtung zum thermischen spritzen | |
DE3917277C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fertigteilen als Verbundkörper aus pulverförmigen Werkstoffen | |
EP1844881B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von offenporigen Bauteilen aus Metall, Kunststoff oder Keramik mit geordneter Schaumgitterstruktur | |
DE2831292C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines verlorenen Kerns zum Gießen einer Turbinenschaufel | |
DE2937452C2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Schalenform mit verlorenem Modell zum Herstellen von Einkristall-Gußstücken | |
WO2016091629A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines kompressorlaufrads | |
DE102016201824A1 (de) | Formenstrang-Gießanlage mit 3D-Drucker und Verfahren zur Serienfertigung von Gussteilen | |
EP3253514B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur additiven herstellung von bauteilen, und durch dieses verfahren hergestellte bauteile | |
WO2019180095A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer gussform zum einfüllen von schmelze sowie gussform | |
EP1354651B1 (de) | Metallschaum enthaltender Leichtbauteil, sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung | |
EP0872295A1 (de) | Giessform und Verfahren zum Herstellen von metallischen Hohlgiesslingen sowie Hohlgiesslinge | |
EP0312699B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Dental-Ersatzteilen, wie Kronen- oder Brücken, mittels Funkenerosion | |
DE102007017690A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Gussteils | |
DE3050243A1 (en) | Method of producing an article and article produced in a mould which defines the contour of the article | |
DE19513535C2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Formteiles aus der Schmelze eines metallischen Werkstoffes | |
DE19513410C2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Formteiles aus der Schmelze eines metallischen Werkstoffes | |
EP0089542B1 (de) | Verfahren zum Reparieren von Pumpengehäusen sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens und danach repariertes Pumpengehäuse | |
EP0305653B1 (de) | Gusskörpermodell und Verfahren zum Herstellen eines hohlen Gusskörpers | |
EP0660765B1 (de) | Verfahren zur herstellung von faserverbund-feingussteilen | |
EP3248710A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer gussform für werkstücke mit hohlräumen | |
DE102004034802B4 (de) | Metallische Dauerform zur Herstellung von Großgussteilen aus Metalllegierungen | |
DE1224104B (de) | Nach dem Warmfliesspressverfahren hergestellter Kolben | |
DE102018130181A1 (de) | Zusammengesetzte Gussform, Einzelform und Verfahren zur Herstellung einer zusammengesetzten Gussform | |
DE102018106725A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Gussform zum Einfüllen von Schmelze sowie Gussform | |
DE102004019080B3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus einem form- und härtbaren Aufbaumaterial |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |