WO2017092845A1 - Verfahren zum herstellen einer gussform - Google Patents

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WO2017092845A1
WO2017092845A1 PCT/EP2016/001917 EP2016001917W WO2017092845A1 WO 2017092845 A1 WO2017092845 A1 WO 2017092845A1 EP 2016001917 W EP2016001917 W EP 2016001917W WO 2017092845 A1 WO2017092845 A1 WO 2017092845A1
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substance
component
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PCT/EP2016/001917
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Stephan Back
Michael HEFTRICH
Markus Bahr
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Audi AG
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/103—Multipart cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a casting mold, and to a method associated therewith for producing a component from a casting mold.
  • a component For the production of a component can be provided to cast this with the aid of a mold.
  • the casting mold is to be produced.
  • individual components of the component based on design data to provide a model of the component in
  • Styrofoam milled Such a model of styrofoam, which can also be referred to as a positive form, is then sent. From the submitted model of Styrofoam creates a negative form or the mold. Subsequently, this mold is poured out to
  • the sent in model of Styrofoam burned wherein at least one Kevtician ice Negetiv form is filled by liquid metal.
  • the cast component eus Metell is to continue working mechanically.
  • the manufactured component should comprise a cooling system.
  • this cooling system comprises a plurality of cooling channels, which are drilled in the cast quarry.
  • a curved chiller which is not lineer shaped, can not be manufactured by drilling.
  • Publication WO 2015/029935 A1 discloses a method for producing a body eus Send with a 3D Druckverfehren.
  • DE 20 2012 100 640 A1 is an arrangement of
  • a method for producing a casting mold for a component to be cast for a motor vehicle, wherein the casting mold is produced from sand by a three-dimensional printing process.
  • the casting mold comprises at least one partial casting mold.
  • Activator substance and the added binding substance chemically react with each other, wherein the loose sand is cured to a sand core in areas in which the binding substance is applied.
  • the sand and the activator substance in the method, for the production of the casting mold from the loose mass, the sand and the activator substance and thus forms a sand activator mixture, at least one by the three-dimensional printing process Part mold to produce at least one sand core made of at least locally hardened sand.
  • the at least one partial casting mold is produced from at least one layer.
  • the mass which comprises sand and the activator substance, is applied to a surface.
  • a layer of a sand core is cured after addition of the binding substance in regions of the at least one partial casting mold to be produced. Loose excess mass of sand and the activator substance is in
  • Embodiment of and / or removed from the at least one layer formed the sand core Embodiment of and / or removed from the at least one layer formed the sand core.
  • the at least one partial casting mold is produced from a plurality of layers.
  • the loose mass comprising the sand and the activator substance is applied, wherein u. a. the n-th layer is used as a surface for an ⁇ + 1-th layer of a sand core to be produced.
  • the initially loose mass reacts after adding the
  • Tissue removed from the formed ⁇ + 1-th layer of the sand core In an embodiment, loose, excess mass is removed only after completion of a final or final layer, since the loose mass also serves in the unbound state as a support for at least one overlying layer of the sand core. In addition, at least one additional sand core is already out
  • the at least one additional sand core for example at least one strand of already hardened sand, into the finished, d. H. hardened and cleaned mold is inserted from sand cores.
  • the at least one additional sand core eg strand, previously also prepared by curing a loose mass of sand and the activator substance.
  • the sand core which is also sand-printed, is inserted into the mold and later encased in metal, whereby the sand core forms a channel within the component after removal of the sand. If several sand cores are connected to each other, they are inserted as channels in the mold and surrounded and form a network of channels.
  • the mold produced by the method a negative copy for the component to be produced is provided.
  • the loose mass of sand and the activator substance is used, which is mixed with the binding substance.
  • the activator substance and the binding substance react with each other to provide a layer of a sand core.
  • the mold is composed of several sub-casting molds and thus provided.
  • a method for producing a component for a motor vehicle in which the component is cast from a casting, which is produced by the method described above.
  • the at least one partial mold for producing the component with a three-dimensional printing process from a mass of sand, wherein the at least one partial mold is produced directly as a negative mold for the component to be cast.
  • Construction data of the component to be cast including a
  • An untreated surface of the at least one partial casting mold which arises during the process has a largely smooth structure.
  • the risk is low, that, for example, in small wells remnants of loose sand are stored, which otherwise at a later
  • Completion of the component or a tool in a series production can lead to errors and malfunctions.
  • By using the three-dimensional printing process offers a great freedom of design for a user, since in the at least one
  • the manufactured mold is used like a conventional mold.
  • the at least one additional sand core produced in the process is, for example, also produced by printing and stored in the at least one partial casting mold contoured and running parallel to the contour. If this at least one additional sand core is enclosed in a later casting with metal, the channel formed therefrom runs in the component contour close and contour parallel to the surface and thus provides an optimal
  • liquid starting material for example of metal or plastic
  • the mold formed from sand is removed again.
  • the at least one cooling channel is thereby produced by removing the sand, which is used to provide the at least one strand.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a sequence of individual steps of an embodiment of the method according to the invention for producing a casting mold.
  • FIG. 2 shows an example of a component to be produced by the method according to the invention for producing a component.
  • FIGS. 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e, 1 f, 1 g, 1 h, 1 i, 1 j, k, 11, 1 m and 1 n show schematically different successive steps for carrying out the embodiment of the method according to the invention for producing a casting mold
  • 1 a to 1 h show an arrangement 2 for carrying out a three-dimensional printing process, which has as components a working table 4 designed as a container and a first dispenser 6 and a second dispenser 8.
  • the arrangement 2 has a computing unit 10.
  • the two dispensers 6, 8 are arranged above the work table 4.
  • a loose mass comprising a mixture of sand and an activating substance is provided by the first dispenser 6 and conveyed to the worktable 4.
  • a binding substance is provided and conveyed to the work table 4.
  • binding substance is applied by the second dispenser 8 in a respective contour to be produced on the loose mass of sand and the activator substance previously applied over the whole area.
  • Both donors 6, 8 are not shown further storage containers for the loose mass of sand J ( and the activator substance and the binding substance assigned.
  • Figures 1 b and 1 c show how by the first dispenser 6 a first full-surface layer 18.1 of the loose mass of sand and the
  • Activation substance is applied to a surface of the work table 4, wherein the first dispenser 6 first starting from a
  • FIG. 1 c shows the completely applied first layer 18. 1 that is completely on the surface of the first dispenser 6
  • Starting position eg., Figure 1c
  • first position relative to the work table 4, wherein from the dispenser 8 to the first layer 18.1 from the loose mass of sand and the activator substance
  • the loose mass of sand and the activator substance react with the binding substance, wherein the sand is cured and a first layer 20.1 of a hardened sand core is provided.
  • the work table 4 moves relative to the two dispensers 6, 8 by one layer height downwards. Thereafter, on the first two layers 18.1, 20.1, first of the first dispenser 6, a second
  • the layers 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10 are connected to each other from the sand cores and form a total and the partial mold 22 shown in Figure 1 i.
  • the partial mold 22 can be seen from the work table 4.
  • the remaining loose mass of sand and the activator substance is then removed from the part mold 22, for example, by a suction device and / or manually, wherein within the part mold 22, inter alia, a cavity 24 is provided by the partial mold 22 and the layers 20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10 enclosed sand cores and previously filled with several layers 18.4, 18.5, 18.6, 18.7, 18.8, 18.9, 18.10 from the loose mass of sand and the activator substance wherein this loose mass has previously supported the split mold 22.
  • This cavity 24 is formed after removal of the loose mass of sand and the activator substance.
  • the sub-casting mold 22 is not further to be processed, it is also referred to as a casting mold, which has at least the sub-casting mold 22. Thereafter, liquid starting material 26 is filled into the cavity 24, this liquid starting material consisting of either liquid metal or liquid plastic.
  • the partial mold 22 is removed and finally the finished molded component 28 is provided.
  • an additional sand core 30 of solid bound sand is placed in the sub-casting mold 22, this sand core 30 being produced in a similar manner as the sub-casting mold 22 in a three-dimensional printing process.
  • a mold 40 is provided.
  • liquid matrix substance 26 of liquid metal or liquid plastic is filled into the cavity 24.
  • the casting mold 40 which the sub-casting mold 22 and the sand core 30 from each hardened Sand comprises, removed and provided in Figure 1 n represented component 32, which additionally has a channel 34 which is formed from the previously inserted sand core 30 of hardened sand.
  • FIGS. 1 a to 1 m Another example of such a finished component 36 is shown schematically in Figure 2.
  • this component 36 has a network 38 of channels and thus cavities.
  • this component 36 is produced from a partial casting mold, which in turn is produced from sand by a three-dimensional printing process.
  • the sub-casting mold provided for this purpose, several sand cores are inserted into this part-casting mold, from which in turn the channels are formed.
  • the network 38 of channels is shown in FIG. 2b independently of the component 36.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Gussform (40) für ein zu gießendes Bauteil für ein Kraftfahrzeug, wobei die Gussform (40) durch ein dreidimensionales Druckverfahren aus Sand hergestellt wird.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Gussform
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Gussform, und ein damit verbundenes Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus einer Gussform.
Zur Herstellung eines Bauteils kann vorgesehen sein, dieses mit Hilfe einer Gussform zu gießen. Dabei ist zunächst die Gussform herzustellen. Hierzu werden üblicherweise einzelne Komponenten des Bauteils anhand von Konstruktionsdaten unter Bereitstellung eines Modells des Bauteils in
Styropor gefräst. Ein derartiges Modell aus Styropor, das auch als Positiv- Form bezeichnet werden kann, wird anschließend eingesendet. Aus dem eingesendeten Modell aus Styropor entsteht eine Negativ-Form bzw. die Gussform. Nachfolgend wird diese Gussform ausgegossen, um
Komponenten des Bauteils zu erhalten. Hierbei verbrennt das eingesendete Modell aus Styropor, wobei mindestens eine Kevität eis Negetiv-Form durch flüssiges Metall ausgefüllt wird. Das dabei gegossene Bauteil eus Metell ist nechfolgend mechenisch weiterzubeerbeiten. Weiterhin ist möglich, dess das hergestellte Bauteil ein Kühlsystem umfassen soll. Dabei umfasst dieses Kühlsystem mehrere Kühlkanäle, die in des gegossene Beuteil gebohrt werden. Allerdings ist zu berücksichtigen, dess derartige Bohrungen fertigungstechnisch nur lineer umgesetzt werden können. Ein gebogener Kühlkenel, der nicht lineer geformt ist, kenn durch Bohren nicht hergestellt werden.
Aus der Druckschrift WO 2015/029935 A1 ist ein Verfehren zum Herstellen eines Körpers eus Send mit einem 3D-Druckverfehren bekannt. In der Druckschrift DE 20 2012 100 640 A1 ist eine Anordnung von
konturbezogenen Temperierelementen in einem Werkzeug bekennt. Ein Salzkern zum Herstellen eines Gussteils, der einen schichtweisen Aufbau aufweist und mittels eines generativen Herstellverfahrens
herzustellen ist, ist in der Druckschrift DE 10 2014 214 528 A1 beschrieben. Weiterhin ist in der Druckschrift DE 10 2004 027 109 A1 ein Gießverfahren zum Herstellen eines temperierbaren Werkzeugs bekannt, das eine Gravur aufweist.
Vor diesem Hintergrund werden Verfahren mit den Merkmalen der
unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausgestaltungen der Verfahren gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Herstellen einer Gussform für ein zu gießendes Bauteil für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei die Gussform durch ein dreidimensionales Druckverfahren aus Sand hergestellt wird.
Die Gussform umfasst mindestens eine Teilgussform. Bei dem Verfahren wird zunächst mit einem ersten Spender auf einer Oberfläche eines
Arbeitstisches eine lose Masse aus Sand und einer Aktivatorsubstanz, die miteinander vermischt sind, aufgetragen. Danach wird mit einem zweiten Spender auf die lose Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz eine Bindesubstanz aufgetragen, wobei die Masse aus Sand und der
Aktivatorsubstanz und die hinzugefügte Bindesubstanz miteinander chemisch reagieren, wobei der lose Sand zu einem Sandkern in Bereichen, in denen die Bindesubstanz aufgetragen ist, ausgehärtet wird.
Bei dem Verfahren wird zum Herstellen der Gussform aus der losen Masse, die Sand und die Aktivatorsubstanz aufweist und somit ein Sand-Aktivator- Gemisch bildet, durch das dreidimensionale Druckverfahren mindestens eine Teilgussform unter Bildung mindestens eines Sandkerns aus zumindest stellenweise ausgehärtetem Sand hergestellt.
Üblicherweise wird die mindestens eine Teilgussform aus mindestens einer Schicht hergestellt. Zum Herstellen der mindestens einen Schicht wird die Masse, die Sand und die Aktivatorsubstanz umfasst, auf einer Oberfläche aufgetragen. Aus der Schicht, die aus der losen Masse gebildet ist, wird nach Zugabe der Bindesubstanz in Bereichen der herzustellenden mindestens einen Teilgussform eine Schicht eines Sandkerns ausgehärtet. Lose überschüssige Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz wird in
Ausgestaltung von und/oder aus der mindestens einen gebildeten Schicht des Sandkerns entfernt.
In Ausgestaltung wird die mindestens eine Teilgussform aus mehreren Schichten hergestellt. Dabei wird nach Herstellen einer n-ten Schicht aus einem Sandkern auf dieser n-ten Schicht die lose Masse, die den Sand und die Aktivatorsubstanz umfasst, aufgetragen, wobei u. a. die n-te Schicht als Oberfläche für eine herzustellende η+1-te Schicht eines Sandkerns verwendet wird. Die zunächst lose Masse reagiert nach Zugabe der
Bindesubstanz in Bereichen der herzustellenden η+1-ten Schicht mit der Bindesubstanz, wobei der Sandkern ausgehärtet wird. Ergänzend wird überschüssige lose Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz und
Bindesubstanz aus der gebildeten η+1-ten Schicht des Sandkerns entfernt. In Ausgestaltung wird lose, überschüssige Masse erst nach Fertigstellung einer letzten bzw. abschließenden Schicht entfernt, da die lose Masse auch im ungebundenen Zustand als Stütze für mindestens eine darüberliegende Schicht des Sandkerns dient. Außerdem wird mindestens ein zusätzlicher Sandkern aus bereits
ausgehärtetem Sand auf der mindestens einen Schicht angeordnet und/oder in die mindestens eine bereits ausgehärtete Schicht eingelegt. Ergänzend ist möglich, dass der mindestens eine zusätzliche Sandkern, bspw. mindestens ein Strang aus bereits ausgehärtetem Sand, in die fertiggestellte, d. h. ausgehärtete und gesäuberte Gussform aus Sandkernen eingelegt wird. Dabei wird der mindestens eine zusätzliche Sandkern, bspw. Strang, zuvor ebenfalls durch Aushärten einer losen Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz hergestellt. Der ebenfalls sandgedruckte Sandkern wird in die Gussform eingelegt und später mit Metall umgössen, wobei der Sandkern nach dem Entfernen des Sands einen Kanal innerhalb des Bauteils bildet. Werden mehrere Sandkerne miteinander verbunden, werden diese als Kanäle in die Gussform eingelegt und umgössen und bilden ein Netz aus Kanälen.
Mit der durch das Verfahren hergestellten Gussform wird eine Negativ-Kopie für das herzustellende Bauteil bereitgestellt. Üblicherweise wird die lose Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz verwendet, die mit der Bindesubstanz vermengt wird. Die Aktivatorsubstanz und die Bindesubstanz reagieren miteinander, wobei eine Schicht eines Sandkerns bereitgestellt wird. Ergänzend ist möglich, dass die Gussform aus mehreren Teilgussformen zusammengesetzt und somit bereitgestellt wird.
Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, bei dem das Bauteil aus einer Gussform, die durch das voranstehend beschriebene Verfahren hergestellt wird, gegossen wird. Somit ist es möglich, die mindestens eine Teilgussform zum Herstellen des Bauteils mit einem dreidimensionalen Druckverfahren aus einer Masse aus Sand zu drucken, wobei die mindestens eine Teilgussform als Negativ-Form für das zu gießende Bauteil direkt hergestellt wird. Hierbei werden die
Konstruktionsdaten des zu gießenden Bauteils inklusive eines
Gussaufmaßes in ein Modell für die mindestens eine Teilgussform
umgewandelt, die mit dem dreidimensionalen Druckverfahren direkt hergestellt wird.
Somit ist es unter anderem möglich, auf ein ansonsten übliches Modell aus Styropor zu verzichten. Hierdurch werden schädliche Dämpfe, die beim Verbrennen des Modells aus Styropor beim Gießen entstehen, vermieden. Dadurch ist es im Rahmen des Verfahrens auch möglich, das Gussaufmaß zu reduzieren, da sich Strukturstörungen, die durch Verbrennen von Styropor entstehen, und sich an der Oberfläche der Gussform anlagern, nicht auftreten. Derartige Strukturstörungen sind ansonsten abzutragen und/oder abzufräsen. Mit dem Verfahren. ist es weiterhin möglich, Bohrungen und Gewinde über zusätzliche Sandkerne direkt in die Gussform zu drucken, so dass diese nicht nachträglich zu bohren und gegebenenfalls nur noch durch feine
Nachbearbeitung fertigzustellen sind. Eine im Rahmen des Verfahrens entstehende unbehandelte Oberfläche der mindestens einen Teilgussform weist eine weitgehend glatte Struktur auf. Hierbei ist das Risiko gering, dass bspw. in kleinen Vertiefungen Reste von noch losem Sand eingelagert sind, die ansonsten bei einer späteren
Fertigstellung des Bauteils oder eines Werkzeugs in einer Serienproduktion zu Fehlern und Störungen führen können. Durch Nutzung des dreidimensionalen Druckverfahrens bietet sich für einen Nutzer eine weitgehende Designfreiheit, da in die mindestens eine
Teilgussform nunmehr auch Hinterschnitte oder innenliegende Strukturen eingebracht werden können.
Zum Herstellen des Bauteils wird die hergestellte Gussform wie eine herkömmliche Gussform verwendet. Der mindestens eine bei dem Verfahren hergestellte zusätzliche Sandkern wird bspw. auch durch Drucken hergestellt und in die mindestens eine Teilgussform konturnah und konturparallel verlaufend eingelagert. Wird dieser mindestens eine zusätzliche Sandkern bei einem späteren Gießen mit Metall umschlossen, verläuft der daraus gebildete Kanal im Bauteil konturnah und konturparallel zu dessen Oberfläche und bietet so eine optimale
Kühlleistung.
Zum Herstellen des Bauteils wird in die hergestellte Gussform flüssiges Ausgangsmaterial, bspw. aus Metall oder Kunststoff, gegossen, abgekühlt und ausgehärtet. Danach wird die aus Sand gebildete Gussform wieder entfernt. Der mindestens eine Kühlkanal ist dabei durch Entfernen des Sands, der zum Bereitstellen des mindestens einen Strangs verwendet wird, herzustellen. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Abfolge einzelner Schritte einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Gussform.
Figur 2 zeigt ein Beispiel für ein Bauteil, das durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Bauteils herzustellen ist. Die Figuren 1a, 1 b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1 h, 1 i, 1j, k, 11, 1 m und 1 n zeigen schematisch unterschiedliche aufeinanderfolgende Schritte zur Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Gussform. Dabei zeigen die Figuren 1a bis 1 h eine Anordnung 2 zur Durchführung eines dreidimensionalen Druckverfahrens, die als Komponenten einen als Behälter ausgebildeten Arbeitstisch 4 sowie einen ersten Spender 6 und einen zweiten Spender 8 aufweist. Zur Steuerung des Verfahrens weist die Anordnung 2 eine Recheneinheit 10 auf. Dabei sind die beiden Spender 6, 8 oberhalb des Arbeitstisches 4 angeordnet. Der Arbeitstisch 4 wird bei Durchführung des Verfahrens, wie durch einen ersten Doppelpfeil 12 angedeutet, relativ zu den darüber angeordneten Spendern 6, 8 in vertikaler Richtung verfahren. Dagegen werden die beiden Spender 6, 8 relativ zu dem Arbeitstisch 4 (Doppelpfeile 14, 16) in horizontaler Richtung verfahren. Im Rahmen des Verfahrens wird von dem ersten Spender 6 eine lose Masse, die ein Gemisch aus Sand und einer Aktivierungssubstanz umfasst, bereitgestellt und zu dem Arbeitstisch 4 gefördert. Von dem zweiten Spender 8 wird eine Bindesubstanz bereitgestellt und zu dem Arbeitstisch 4 gefördert. Hierbei wird mit dem ersten Spender 6 die lose Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz auf einer Oberfläche des Arbeitstisches 4 flächig
aufgetragen. Außerdem wird von dem zweiten Spender 8 in einer jeweils zu fertigenden Kontur auf der zuvor ganzflächig aufgetragenen losen Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz die Bindesubstanz aufgetragen. Beiden Spendern 6, 8 sind nicht weiter dargestellte Bevorratungsbehältnisse für die lose Masse aus SandJ(und der Aktivatorsubstanz sowie der Bindesubstanz zugeordnet.
Die Figuren 1 b und 1c zeigen, wie durch den ersten Spender 6 eine erste ganzflächige Schicht 18.1 der losen Masse aus Sand und der
Aktivierungssubstanz auf einer Oberfläche des Arbeitstisches 4 aufgetragen wird, wobei der erste Spender 6 zunächst ausgehend von einer
Ausgangsposition (Figur 1a) zu einer ersten Position (Figur 1 b) verfahren wird. Dagegen zeigt Figur 1c die vollständig aufgetragene erste Schicht 18.1 , die von dem ersten Spender 6 komplett auf der Oberfläche des
Arbeitstisches 4 aufgetragen ist. Hierfür wird der erste Spender 6 einmal komplett über den Arbeitstisch 4 verfahren und danach wieder in seine Ausgangsposition verfahren. Figur 1d zeigt, wie der zweite Spender 8 ausgehend von seiner
Ausgangsposition (bspw. Figur 1c) bis zu einer ersten Position relativ zu dem Arbeitstisch 4 verfahren wird, wobei von dem Spender 8 auf die erste Schicht 18.1 aus der losen Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz
abschnittsweise die Bindesubstanz aufgetragen wird. Dabei reagieren die lose Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz mit der Bindesubstanz, wobei der Sand ausgehärtet und eine erste Schicht 20.1 eines ausgehärteten Sandkerns bereitgestellt wird.
Nach Auftragen der ersten Schicht 18.1 der losen Masse sowie nach
Bereitstellung der ersten Schicht 20.1 des Sandkerns wird der Arbeitstisch 4, wie anhand von Figur 1f angedeutet, relativ zu den beiden Spendern 6, 8 um eine Schichthöhe nach unten verfahren. Danach wird auf den beiden ersten Schichten 18.1 , 20.1 zunächst von dem ersten Spender 6 eine zweite
Schicht 18.2 der losen Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz
aufgetragen. Danach wird auf dieser zweiten Schicht 18.2 aus der losen Masse von dem zweiten Spender 8 erneut die Bindesubstanz aufgetragen, wobei die zweite Schicht 18.2 aus der losen Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz mit der Bindesubstanz vermischt, reagiert und ausgehärtet wird, wobei eine zweite Schicht 20.2 eines ausgehärteten Sandkerns bereitgestellt wird, wie in Figur 1g dargestellt.
Diese voranstehend vorgestellten Schritte werden mehrmals nacheinander wiederholt, bis hier, wie in Figur 1 h dargestellt, insgesamt zehn Schichten 18.1 , 18.2, 18.3, 18.4, 18.5, 18.6, 18.7, 18.8, 18.9, 18.10 der losen Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz und zehn Schichten 20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10 aus ausgehärteten Sandkernen übereinander geschichtet sind, wobei diese genannten Schichten 20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10 aus Sandkernen durch
Mischen einer losen Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz einer jeweiligen Schicht 18.1 , 18.2, 18.3, 18.4, 18.5, 18.6, 18.7, 18.8, 18.9, 18.10 mit der Bindesubstanz bereitgestellt werden.
Dabei ist vorgesehen, dass die Schichten 20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10 aus den Sandkernen miteinander verbunden werden bzw. sind und insgesamt die in Figur 1 i dargestellte Teilgussform 22 bilden. Hierzu ist die Teilgussform 22 aus dem Arbeitstisch 4 zu entnehmen. Die verbliebene lose Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz ist danach von der Teilgussform 22 bspw. durch ein Sauggerät und/oder manuell zu entfernen, wobei innerhalb der Teilgussform 22 u. a. auch ein Hohlraum 24 bereitgestellt wird, der von der Teilgussform 22 bzw. den Schichten 20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10 aus Sandkernen umschlossen und zuvor mit mehreren Schichten 18.4, 18.5, 18.6, 18.7, 18.8, 18.9, 18.10 aus der losen Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz ausgefüllt war, wobei diese lose Masse die Teilgussform 22 zuvor gestützt hat. Dieser Hohlraum 24 wird nach Entfernen der losen Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz gebildet. Da die Teilgussform 22 nicht weiter zu bearbeiten ist, ist sie auch als Gussform, die mindestens die Teilgussform 22 aufweist, zu bezeichnen. Danach wird in den Hohlraum 24 flüssiges Ausgangsmaterial 26 gefüllt, wobei dieses flüssige Ausgangsmaterial entweder aus flüssigem Metall oder flüssigem Kunststoff besteht.
Nach Abkühlen des Ausgangsmaterials 26 wird die Teilgussform 22 entfernt und letztendlich das fertig gegossene Bauteil 28 bereitgestellt.
In einer Variante der Ausführungsform des Verfahrens wird, wie Figur 11 zeigt, in die Teilgussform 22 ein zusätzlicher Sandkern 30 aus festem gebundenem Sand angeordnet, wobei dieser Sandkern 30 in ähnlicher Weise wie die Teilgussform 22 in einem dreidimensionalen Druckverfahren hergestellt ist. Durch Verbinden der Teilgussform 22 mit dem Sandkern 30 wird eine Gussform 40 bereitgestellt. Danach wird, wie Figur 1 m zeigt, in den Hohlraum 24 flüssige Matrixsubstanz 26 aus flüssigem Metall oder flüssigem Kunststoff gefüllt. Nach Aushärten der Matrixsubstanz 26 wird die Gussform 40, die die Teilgussform 22 und den Sandkern 30 aus jeweils ausgehärtetem Sand umfasst, entfernt und ein in Figur 1 n dargestelltes Bauteil 32 bereitgestellt, das zusätzlich einen Kanal 34 aufweist, der aus dem zuvor eingelegten Sandkern 30 aus ausgehärtetem Sand gebildet wird. Ein weiteres Beispiel für ein derartig fertiggestelltes Bauteil 36 ist in Figur 2 schematisch dargestellt. Dabei weist dieses Bauteil 36 ein Netz 38 aus Kanälen und somit Hohlräumen auf. Dieses Bauteil 36 wird, wie bspw. anhand der Figuren 1a bis 1 m erläutert, aus einer Teilgussform hergestellt, die wiederum durch ein dreidimensionales Druckverfahren aus Sand hergestellt wird. Nach Herstellung der hierfür vorgesehenen Teilgussform werden in diese Teilgussform mehrere Sandkerne eingelegt, aus denen wiederum die Kanäle gebildet werden. Das Netz 38 aus Kanälen ist in Figur 2b unabhängig von dem Bauteil 36 dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Gussform (40) für ein zu gießendes Bauteil (28, 32, 36) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Gussform (40) durch ein dreidimensionales Druckverfahren aus Sand hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Gussform (40) mindestens eine Teilgussform (22) aufweist, wobei zunächst mit einem ersten Spender (6) auf einer Oberfläche eines Arbeitstisches (4) eine lose Masse aus Sand und einer Aktivatorsubstanz, die miteinander vermischt sind, aufgetragen wird, und wobei danach mit einem zweiten Spender (8) auf die lose Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz eine Bindesubstanz aufgetragen wird, wobei die Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz in Bereichen, in denen die Bindesubstanz aufgetragen ist, ausgehärtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die mindestens eine
Teilgussform (22) aus mindestens einer Schicht (20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5,
20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10) aus Sandkernen hergestellt wird, wobei zum Herstellen der mindestens einen Schicht (20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10) aus Sandkernen eine Schicht (18.1 , 18.2, 18.3, 18.4, 18.5, 18.6, 18.7, 18.8, 18.9, 18.10) der losen Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz auf der Oberfläche des Arbeitstisches (4) aufgetragen wird, wobei die mindestens eine Schicht (18.1 , 18.2, 18.3, 18.4, 18.5, 18.6,
18.7, 18.8, 18.9, 18.10) aus der losen Masse unter Bereitstellung des
Sandkerns in Bereichen der herzustellenden mindestens einen Schicht (20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10) mit der Bindesubstanz ausgehärtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem überschüssige lose Masse aus Sand und der Aktivatorsubstanz von der mindestens einen gebildeten Schicht (20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10) aus Sandkernen entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die mindestens eine Teilgussform (22) aus mehreren Schichten (20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6,
20.7, 20.8, 20.9, 20.10) aus Sandkernen hergestellt wird, wobei nach
Herstellen einer n-ten Schicht (20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10) auf dieser n-ten Schicht (20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7,
20.8, 20.9, 20.10) zunächst eine Schicht (18.1 , 18.2, 18.3, 18.4, 18.5, 18.6, 18.7, 18.8, 18.9, 18.10) der losen Masse (10) aus Sand und der
Aktivatorsubstanz aufgetragen wird, wobei danach die Bindesubstanz auf der Schicht (18.1 , 18.2, 18.3, 18.4, 18.5, 18.6, 18.7, 18.8, 18.9, 18.10) der losen Masse aufgetragen und unter Bereitstellung eines Sandkerns in Bereichen einer herzustellenden η+1-ten Schicht (20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10) ausgehärtet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem mindestens ein zusätzlicher Sandkern (30) aus bereits ausgehärtetem Sand auf der mindestens einen Schicht (20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6, 20.7, 20.8, 20.9, 20.10) angeordnet wird.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem
Konstruktionsdaten des zu gießenden Bauteils (28, 32, 36) in ein Modell für die mindestens eine Gussform (40) des zu gießenden Bauteils (28, 32, 36) umgewandelt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der die
Bindesubstanz Harz aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei dem die Gussform (40) aus mehreren Teilgussformen (22) bereitgestellt wird.
10. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (28, 32, 36) für ein
Kraftfahrzeug, das mit einer Gussform (40), die durch ein Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche hergestellt wird, gegossen wird.
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