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Die Erfindung betrifft eine Schlickergussform.
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Die Herstellung von Gussteilen, insbesondere keramischen Gussteilen, erfolgt üblicherweise über mindestens zwei Formenteile. Bei der Herstellung von Keramiken wird in diese Formenteile Schlicker gebracht. Unter Schlicker versteht man eine flüssige (breiige bis zähflüssige) Masse (Wasser-Mineralgemisch) zur Herstellung von Keramikerzeugnissen. Der Schlicker wird mit Druck beaufschlagt und in die Form gepresst, so dass Wasser aus dem Schlicker gepresst wird. Die Form wird dabei über Schließkräfte (z.B. hydraulisch oder pneumatisch oder dergleichen) zusammengehalten. Das Wasser entweicht durch den Schlicker-Druck aus der Form und ein sogenannter Grünling entsteht. Für die Entformung des Grünlings (des Scherben), müssen die Formenteile geöffnet werden, so dass der Grünling entformt werden kann. Anschließend werden die Formenteile üblicherweise gereinigt (z.B. mit Wasser und/oder Luft). Danach können die Formenteile wieder geschlossen werden, so dass ein neuer Gießzyklus beginnen kann.
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Die Formenteile können aus einem porösen Material, wie beispielsweise Gips gefertigt sein. Weiterhin ist es bekannt, Formenteile so auszubilden, dass diese einen Grundkörper aufweisen, auf dem eine Filtrationsschicht aufgebracht ist, über die das Wasser beim Entwässern abgeleitet wird.
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Grundsätzliches Ziel der (keramischen) Druckgusstechnik ist es, mittels Filtration einer Suspension eine Feststoffschicht zu erzeugen, die ggf. so weiterverarbeitet werden kann, dass ein End-Produkt für den Verkauf resultiert. Entsprechende Produkte können beispielsweise in die Sparten Sanitär, Geschirr und technische Keramik unterteilt werden.
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Üblichen Vorgehensweisen beim (keramischen) Druckguss ist gemeinsam, dass mindestens zwei Formenteile aus porösem Material (oder zumindest umfassend eine Schicht aus porösem Material) mittels einer Zuhaltevorrichtung (dicht) geschlossen werden und in ihrem Inneren einen Hohlraum bilden. In diesen Hohlraum kann das keramische Material (Schlicker) eingefüllt und unter Druck gesetzt werden. Der Schlicker ist eine Suspension, also eine (feine) Verteilung (kleinster) Feststoffteilchen in einer Flüssigkeit (beispielsweise Wasser). Die Feststoffteilchen werden an den porösen Oberflächen der Formen von Formenteilen zurückgehalten, während die Flüssigkeit (oftmals Wasser) in die Formenteile eindringt. Eine Feststoffschicht baut sich auf. Zum Aufbauen dieser Feststoffschicht sind mehrere Möglichkeiten bekannt.
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Ein bekanntes Verfahren wird als Kernguss bezeichnet und wird anhand der 1 und 2 nachfolgend erläutert.
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In 1 ist (schematisch) ein erstes Gussformteil (erstes Formenteil) 11 und ein zweites Gussformteil 12 (zweites Formenteil) erkennbar. Die Gussformteile 11, 12 bilden eine Gussform 10 aus bzw. einen Hohlraum 13 derselben. Das erste Gussformteil 11 weist eine erste Kontaktfläche 14 auf. Das zweite Gussformteil 12 weist eine zweite Kontaktfläche 15 auf. Über die Kontaktflächen 14, 15 sind die Gussformteile 11, 12 in Kontakt mit einem im Hohlraum 13 befindlichen Schlicker. Die Gussformteile 11, 12 und damit auch die Kontaktflächen 14, 15 sind im vorliegenden Fall offen-porös ausgebildet, so dass sich (siehe 2) Feststoffschichten, nämlich eine erste Feststoffschicht 16 und eine zweite Feststoffschicht 17 an den entsprechenden Kontaktflächen 14, 15 ausbilden. Eine (gestrichelt gezeichnete) Linie 18 (die im dreidimensionalen einer Fläche entspricht) des Zusammenstoßes der beiden Feststoffschichten 16, 17 stellt eine Unstetigkeitsstelle dar. Dies wird mitunter auch als Scherbentrennung bezeichnet.
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Die Unstetigkeit führt regelmäßig zu einer Minderung von mechanischen Eigenschaften der (gemeinsamen) Feststoffschicht, gebildet aus den Feststoffschichten 16, 17. Kernguss wird typischerweise für Geschirrkeramik (Teller, Schüsseln etc.) eingesetzt.
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Ein weiteres bekanntes Verfahren wird anhand der 3 erläutert. Dabei handelt es sich um den sogenannten Hohlguss. Hierbei sind offen-poröse Kontaktflächen 14, 15 der Gussformteile 11, 12 so weit auseinander angeordnet, dass, wenn sich die gewünschten Feststoffschichten 16, 17 aufgebaut haben, diese nicht (bzw. nur an einem jeweiligen Schichtrand) zusammenstoßen. Es verbleibt zwischen den Feststoffschichten 16, 17 flüssiger Schlicker 30. Dieser Schlicker kann abgelassen werden, so dass ein hohles Teil entsteht. Beispielsweise bei Sanitärteilen (Waschbecken, WC etc.) kann eine Mischung aus Hohl- und Kernguss vorliegen.
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Es existieren aber auch Anwendungen, beispielsweise in der technischen Keramik, bei denen die Geometrie der gewünschten Produkte und eine Dicke der Feststoffschicht grundsätzlich für einen Kernguss sprächen. Problematisch ist oftmals allerdings eine Forderung dahingehend, dass eine (bei einem Kernguss üblicherweise vorliegende) Scherbentrennung bzw. Unstetigkeit möglichst vermieden werden soll, da man die damit einhergehende Minderung von mechanischen Eigenschaften des Produktes nicht hinnehmen kann bzw. entsprechende Produkte mit Scherbentrennung letztlich nicht verwendbar sind.
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In diesem Fall wurde vorgeschlagen, ein System zu verwenden, bei dem ein Gussformteil eine Kontaktfläche aufweist, die dicht (nicht-offen-porös) ist. Ein entsprechendes Verfahren wird anhand der 4 und 5 erläutert. In 4 ist eine Gussform 10 mit einem offen-porösen ersten Gussformteil 11 und einem zweiten, dichten (nicht-offen-porösen) Gussformteil 12 erkennbar. In diesem Fall erfolgt ein einseitiger Aufbau einer (stetigen) Feststoffschicht 16 (also ohne Scherbentrennung in einem kerngusstypischen Aufbau). Da sich die Feststoffschicht 16 bis zu dem dichten Gussformteil 12 aufbaut, berührt sie dieses und verbindet sich (zumindest teilweise) damit.
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Im Allgemeinen ist anzumerken, dass man beim (keramischen) Druckguss die jeweilig gebildete Feststoffschicht von der (offen-porösen) Oberfläche eines Formenteils trennen muss bzw. von dort entnehmen will, wozu von hinten Druckluft in das entsprechende Gussformteil appliziert wird. Diese Druckluft, in Verbindung mit der in dem Gussformteil befindlichen Flüssigkeit (Wasser bzw. Filtrationswasser), löst die Feststoffschicht üblicherweise sauber und vergleichsweise rückstandslos ab.
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Besteht, wie oben beschrieben, eine Kontaktfläche eines Gussformteils aus dichtem (nicht-offen-porösem) Material, ist ein Ablöseeffekt mittels Druckaufbau nicht vergleichbar nutzbar. Beim Öffnen einer Zuhaltevorrichtung (zum Zuhalten der Gussform) werden in diesem Fall größere Teile der Feststoffschicht am dichten Gussformteil haften bleiben, was eine Oberflächenqualität der Feststoffschicht beeinträchtigt. Das kann zu einem erheblichen Aufwand in Form einer dadurch erforderlichen Nacharbeit führen.
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Eines oder mehrere der obigen allgemeinen Merkmale kann auch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung ggf. aufweisen, unter Berücksichtigung der nachfolgend erläuterten weiteren Merkmale.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Schlickerguss-Verfahren sowie eine entsprechende Schlickergussform vorzuschlagen, wobei auf vergleichsweise einfache Art und Weise Gussteile mit einer hohen Qualität, insbesondere ohne Unstetigkeiten, herstellbar sein sollen.
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Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Schlickerguss-Verfahren, umfassend
- - mindestens (oder genau) ein erstes Gussformteil, nämlich Formenteil, mit einer ersten Kontaktfläche, die bei der Herstellung mit dem Schlicker in Kontakt kommt, wobei die zweite Kontaktfläche zumindest im Wesentlichen durch eine offenporöses Material ausgebildet ist, derart, dass eine im Schlicker enthaltene Flüssigkeit in das erste Gussformteil eindringen kann, und
- - mindestens ein (oder genau ein) zweites Gussformteil mit einer zweiten Kontaktfläche, die bei der Herstellung mit dem Schlicker in Kontakt kommt, wobei die zweite Kontaktfläche zumindest im Wesentlichen dicht gegenüber der Flüssigkeit ausgebildet ist,
- - Schließen der Schlickergussform sowie Einbringen von Schlicker in die Schlickergussform, und
- - Erzeugen einer durch den Schlicker gebildeten Feststoffschicht, wobei ein Aufbauen der Feststoffschicht auf der ersten Kontaktfläche beendet wird, bevor die Feststoffschicht die zweite Kontaktfläche vollständig kontaktiert.
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Ein Kerngedanke der Erfindung liegt darin, mindestens (oder genau) ein zweites Gussformteil vorzusehen, dessen Kontaktfläche zumindest im Wesentlichen dicht gegenüber der Flüssigkeit ist, wobei das Aufbauen der Feststoffschicht abbricht bzw. abgebrochen wird (beendet wird), bevor die Feststoffschicht die Kontaktfläche des zweiten Gussformteils vollständig kontaktiert. Dadurch können die obigen Problem im Zusammenhang mit einer Anklebung bzw. Anhaftung an ein zumindest im Wesentlichen dichtes Gussformteil vermieden werden, wobei gleichzeitig auf vergleichsweise einfache Art und Weise Unstetigkeiten vermieden oder zumindest reduziert werden können.
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Ein Aufbauen der Feststoffschicht kann beispielsweise dadurch beendet werden, dass kein weiterer Schlicker (bzw. keine weiteren Feststoffteilchen) mehr zugeführt wird und/oder ein Druck so reduziert wird, dass sich keine Feststoffteilchen (mehr) absetzen und/oder dadurch, dass der (verbliebene) Schlicker aus einem (verbleibenden) Hohlraum der Gussform entfernt wird. Das Aufbauen der Feststoffschicht auf der ersten Kontaktfläche kann ausführungsgemäß beendet werden, bevor die Feststoffschicht die zweite Kontaktfläche zu mehr als 80 Flächenprozent bedeckt, vorzugsweise bevor die Feststoffschicht die zweite Kontaktfläche zu mehr als 30 Flächenprozent bedeckt, weiter vorzugsweise bevor die Feststoffschicht die zweite Kontaktfläche zu mehr als 10 Flächenprozent bedeckt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Aufbauen der Feststoffschicht auf der ersten Kontaktfläche beendet, bevor die Feststoffschicht die zweite Kontaktfläche (also irgendeinen Punkt der zweiten Kontaktfläche) erreicht.
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Unter einer im Wesentlichen dichten Kontaktfläche ist insbesondere eine Fläche zu verstehen, die derart dicht gegenüber der Flüssigkeit im Schlicker ist, dass diese Flüssigkeit nicht in die Oberfläche eindringt. Alternativ oder zusätzlich kann darunter eine Oberfläche verstanden werden, auf der sich keine Feststoffschicht absetzt, wenn sich eine Feststoffschicht auf der ersten Kontaktfläche absetzt.
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Vorzugsweise weicht die zweite Kontaktfläche von der Kontur der Feststoffschicht (insbesondere in deren finalem Zustand) ab. Vorzugsweise ist die zweite Kontaktfläche größer als eine freie Oberfläche der entstandenen (finalen) Feststoffschicht (wobei unter einer freien Oberfläche eine Oberfläche zu verstehen ist, die keinen Kontakt mit einer Wandung aufweist).
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Die zweite Kontaktfläche kann beispielsweise im Querschnitt eckig, beispielsweise viereckig und/oder (zumindest abschnittsweise, ggf. vollständig) rund ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die zweite Kontaktfläche als Rücksprung ausgebildet.
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Ein durch die Schlickergussform gebildeter Hohlraum wird vorzugsweise zu nur maximal 95 Vol.-% oder weniger, weiter vorzugsweise maximal 80 Vol.-% oder weniger, ggf. maximal 50 Vol.-% oder weniger mit der Feststoffschicht gefüllt.
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Die erste Kontaktfläche kann größer oder gleich der Hälfte einer maximalen Querschnittsfläche eines durch die Schlickergussform gebildeten Hohlraums sein, vorzugsweise größer gleich der maximalen Querschnittsfläche des durch die Schlickergussform gebildeten Hohlraums sein, weiter vorzugsweise größer oder gleich dem 1,2-fachen oder größer oder gleich dem 2-fachen der maximalen Querschnittsfläche des durch die Schlickergussform gebildeten Hohlraums sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Kontaktfläche größer oder gleich der Hälfte einer maximalen Querschnittsfläche eines durch die Schlickergussform gebildeten Hohlraums sein, vorzugsweise größer gleich der maximalen Querschnittsfläche des durch die Schlickergussform gebildeten Hohlraums sein, weiter vorzugsweise größer oder gleich dem 1,2-fachen, oder größer oder gleich dem 2-fachen, der maximalen Querschnittsfläche des durch die Schlickergussform gebildeten Hohlraums sein.
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Die (bzw. bei mehreren: mindestens eine, ggf. mehrere oder alle) zweite Kontaktfläche(n) ist (sind) vorzugsweise größer als die (bzw. bei mehreren: mindestens eine ggf. mehrere oder alle) erste Kontaktfläche(n).
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Die Schlickergussform kann mindestens zwei erste Gussformteile mit einer jeweiligen ersten Kontaktfläche und/oder mindestens zwei zweite Gussformteile mit einer jeweiligen zweiten Kontaktfläche umfassen.
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Eine erste (weiter unten im Zusammenhang mit der Schlickergussform noch weiter definierte) Gesamt-Kontaktfläche ist weiter vorzugsweise größer als eine zweite Gesamt-Kontaktfläche.
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Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin vorzugsweise gelöst durch eine Schlickergussform zur Herstellung eines Gussteils, insbesondere eines Keramikdruckgussteils, umfassend
- - mindestens ein erstes Gussformteil, nämlich Formenteil, mit einer ersten Kontaktfläche, die bei der Herstellung mit dem Schlicker in Kontakt kommt, wobei die zweite Kontaktfläche zumindest im Wesentlichen durch eine offenporöses Material ausgebildet ist, derart, dass eine im Schlicker enthaltene Flüssigkeit in das erste Gussformteil eindringen kann, und
- - mindestens ein zweites Gussformteil mit einer zweiten Kontaktfläche, die bei der Herstellung mit dem Schlicker in Kontakt kommt, wobei die zweite Kontaktfläche zumindest im Wesentlichen dicht gegenüber der Flüssigkeit ausgebildet ist, wobei eine erste Gesamt-Kontaktfläche größer ist als eine zweite Gesamt-Kontaktfläche, wobei es sich bei der ersten bzw. zweiten Gesamt-Kontaktfläche um die Kontaktfläche des entsprechenden Gussformteils handelt, wenn nur ein entsprechendes ersten bzw. zweites Grußformteil vorhanden ist, ansonsten um die Summe der Kontaktflächen sämtlicher erster bzw. zweiter Grußformteile handelt.
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Vorzugsweise ist die erste und/oder die zweite Kontaktfläche größer oder gleich der Hälfte einer maximalen Querschnittsfläche eines durch die Schlickergussform gebildeter Hohlraums ist, vorzugsweise größer oder gleich der maximalen Querschnittsfläche des durch die Schlickergussform gebildeten Hohlraums, weiter vorzugsweise größer oder gleich dem 1,2-fachen der maximalen Querschnittsfläche des durch die Schlickergussform gebildeten Hohlraums.
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Eine (maximale) Tiefe der zweiten Kontaktfläche kann größer sein, beispielsweise mindestens 1,5-mal größer oder mindestens 2-mal größer als eine (maximale) Tiefe der ersten Kontaktfläche. Dadurch kann vergleichsweise viel Freiraum bleiben, so dass ein Anheften der entstehenden Feststoffschicht an der zweiten Kontaktfläche (zumindest teilweise, ggf. vollständig) vermieden wird.
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Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Schlickergussanlage, umfassend die obige Schlickergussform und/oder ausgebildet zur Durchführung des obigen Verfahrens.
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Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin insbesondere gelöst durch die Verwendung eines Gussformteils mit einer im Wesentlichen dichten Kontaktfläche für einen einseitigen Hohlguss bzw. Anguss (also insbesondere für ein Gussverfahren, bei dem keine Feststoffschicht auf der zweiten Kontaktfläche aufwächst bzw. nur bestenfalls abschnittsweise eine Feststoffschicht dort anhaftet).
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Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Die beigefügten Abbildungen zeigen hierbei:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kernguss-Verfahrens;
- 2 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes aus 1;
- 3 eine schematische Darstellung eines Hohlguss-Verfahrens;
- 4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens mit einem zumindest im Wesentlichen dichten Gussformteil;
- 5 eine schematische Darstellung eines Ausschnittes aus 4; und
- 6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Schlickergussform.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
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6 zeigt eine erfindungsgemäße Schlickergussform 10, umfassend ein erstes Gussformteil 11 und ein zweites Gussformteil 12. Das erste Gussformteil 11 weist eine erste Kontaktfläche 14 auf, die offen-porös ausgebildet ist, so dass sich bei Einbringen eines Schlickers unter Druckbeaufschlagung eine Feststoffschicht 16 ausbildet. Neben dem ersten Gussformteil 11 ist noch ein zweites Gussformteil 12 vorgesehen, das eine zumindest im Wesentlichen dichte (nicht-offen-poröse) zweite Kontaktfläche 15 aufweist, so dass sich auf der zweiten Kontaktfläche 15 keine Feststoffschicht ausbildet. Das (vergleichsweise voluminöse) zweite Gussformteil 12 erlaubt es insbesondere, dass die Feststoffschicht 16 zwar einerseits anwachsen kann, andererseits jedoch nicht (oder nur geringfügig) in Kontakt mit der Kontaktfläche 15 des zweiten Gussformteils 12 kommt. Ein Großteil (zumindest ein überwiegender Teil) der Kontaktfläche 12 bleibt, wie in 6 erkennbar, frei von der Feststoffschicht. Bevor ein weiteres Anwachsen erfolgen kann, wird dann der Vorgang abgebrochen (bzw. so eingestellt, dass kein weiteres Anwachsen erfolgt) und die Feststoffschicht entfernt. Dazu kann beispielsweise, wie im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben, ein entsprechender Druck auf die Flüssigkeit in dem erste Gussformteil 11 eingestellt werden.
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Grundsätzlich wird der Kontakt der sich aufbauenden Feststoffschicht 16 mit dem Druckgussteil 12 (zumindest weitestgehend) verhindert und es findet ein einseitiger Hohlguss statt. Es kommt zu keinen Klebeeffekten und auch ein Anguss über das erste (poröse) Druckgussteil 11 entfällt.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebene Teile bzw. Funktionen für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
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Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass ein möglichst breiter Schutzumfang angestrebt wird. Insofern kann die in den Ansprüchen enthaltene Offenbarung auch durch Merkmale präzisiert werden, die mit weiteren Merkmalen beschrieben werden (auch ohne dass diese weiteren Merkmale zwingend aufgenommen werden sollen). Explizit wird darauf hingewiesen, dass runde Klammern und der Begriff „insbesondere“ im jeweiligen Kontext die Optionalität von Merkmalen hervorheben soll (was nicht im Umkehrschluss bedeuten soll, dass ohne derartige Kenntlichmachung ein Merkmal als im entsprechenden Zusammenhang zwingend zu betrachten ist).
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gussform
- 11
- erstes Gussformteil
- 12
- zweites Gussformteil
- 13
- Hohlraum
- 14
- erste Kontaktfläche
- 15
- zweite Kontaktfläche
- 16
- Feststoffschicht
- 17
- Feststoffschicht
- 18
- Linie
- 30
- verbleibender Schlicker
