WO2022084010A1 - Verfahren zum herstellen eines formteils, formteil sowie verfahren zum herstellen eines bauteils - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines formteils, formteil sowie verfahren zum herstellen eines bauteils Download PDF

Info

Publication number
WO2022084010A1
WO2022084010A1 PCT/EP2021/077214 EP2021077214W WO2022084010A1 WO 2022084010 A1 WO2022084010 A1 WO 2022084010A1 EP 2021077214 W EP2021077214 W EP 2021077214W WO 2022084010 A1 WO2022084010 A1 WO 2022084010A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
molded part
relief joint
producing
molded
relief
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2021/077214
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tim MITTLER
Manfred Huber
Thomas Summer
Patrick SAAL
Andreas Sachsenhauser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to CN202180058677.9A priority Critical patent/CN116390823A/zh
Priority to US18/028,163 priority patent/US12151283B2/en
Publication of WO2022084010A1 publication Critical patent/WO2022084010A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B22C9/02—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
    • B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening
    • 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
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a molded part for use in a casting process, a molded part, in particular a casting core, and a method for producing a component.
  • a method for producing a molded part for use in a casting process, the molded part being produced by means of additive manufacturing comprises the step:
  • the stresses are, in particular, internal stresses or tensile stresses or generally stresses or forces (in the molded part) which lead to the molded part being damaged, in particular, for example, at least locally, breaking or tearing.
  • stresses can arise, for example, as a result of an impediment to thermal expansion/shrinkage during the (thermal) curing process of the molded parts as part of additive manufacturing.
  • a susceptibility to cracking can also be induced by mechanically and/or thermally induced stresses during the casting process.
  • at least one relief joint should be specifically introduced into the critical area or areas, as a result of which uncontrolled cracking can be avoided in particular.
  • the method comprises the step:
  • Shaping the relief joint by introducing a gap that penetrates the molded part at least in some areas.
  • Such a gap or slit acts like a loose bearing in the area at risk of cracking.
  • the internal stresses can be reduced or avoided in the stress direction by introducing a specific material recess, for example in the form of a gap or slit, which results in a degree of expansion/displacement freedom.
  • the relief joint thus advantageously opens up one, or at least one, additional degree of freedom for the expansion/displacement of the relevant area of the molded part, so that the build-up of significant (residual) stresses, for example in the printing/curing process, is prevented from the outset.
  • the relief joint is expediently designed in such a way that penetration of cast melt is not possible or is at least largely avoided.
  • the gap is expediently designed to be correspondingly thin.
  • the relief joint is, as far as possible, expediently relocated to an area which is easily accessible for reworking, as a result of which any casting flash or the like can be removed with little effort.
  • the method comprises the step: Shapes of the relief joint in such a way that the adjoining or emerging molded sections cannot be displaced relative to one another in at least one spatial direction.
  • This step expediently makes it possible for the molded part sections to be fixed and fixed or held in relation to one another, despite the additional degree of freedom.
  • the relief joint is correspondingly offset or stepped, in particular multi-stepped.
  • the relief gap forms at least one pocket or at least one undercut.
  • the relief joint is designed as a gap or slot that penetrates the molded part at least in certain areas.
  • the gap or slit is not designed to be completely continuous.
  • small connecting elements such as connecting webs, can be formed between the molded sections, which act as small predetermined breaking points and facilitate handling of the core since they provide stability. It can also be possible not to design the slot or web to be completely continuous from the outset.
  • the method comprises the step:
  • the present approach is not aimed at a specific additive manufacturing process.
  • the basic approach to creating the relief joint through targeted non-solidification can be applied to a wide variety of processes.
  • the molded part is produced by means of binder jetting.
  • binder jetting also known as 3D printing
  • a powdery starting material is bonded to a binder at selected points in order to create a workpiece, in this case the molded part.
  • the molded part is particularly preferably produced by means of sand printing. The sand layers produced are wetted with the binder and then thermally hardened.
  • the method includes the step:
  • any loose sand that remains in the relief joint as a result of the process advantageously ensures passive positioning of the molded part sections relative to one another.
  • the sliding of the loose sand balls in the relief joint allows them to be moved slightly for relief.
  • the shaped part sections can advantageously be supported on one another via the sand balls.
  • the aforementioned pocket or the undercut is advantageously designed and shaped such that the loose sand/molding material remains in this area of the relief joint, as a result of which the molded sections can support one another.
  • the loose sand is thus held in the relief joint, which locally acts like a labyrinth seal.
  • the method includes the step:
  • the blowing out can expediently be carried out using compressed air.
  • the relief joint is completely cleaned of loose sand/molding material before further use of the molded part.
  • Other preferred cleaning methods include suction or shaking.
  • the cleaning can also, alternatively or in combination, be carried out by displacing, in particular pivoting or turning, rotating etc., the molded part, so that loose particles, in particular loose sand, can fall out.
  • the relief joint is shaped in such a way that it is not possible to completely remove the (sand) particles, cf. the aforementioned undercut or the pocket.
  • the sand particles can ensure passive positioning.
  • the relief joint is expediently shaped in such a way that the particles do not fall out during further use or handling of the molded part. If necessary, they can remain in the relief joint during the entire casting process.
  • the molded part is a core, in particular a sand core.
  • the core is a fluid core, such as an oil chamber core and/or a water jacket core, for example a crankcase or particularly preferably a cylinder head of an internal combustion engine.
  • the core is, for example, an exhaust port core or a water jacket core of a cylinder head of an internal combustion engine, preferably for a passenger car.
  • the molded part is not limited to use as a core -
  • the method comprises the steps:
  • the relief joint or several are expediently kept in the data model on the basis of which the molded part is generated.
  • the invention also relates to a molded part, in particular a casting core, which is produced using the method according to the invention.
  • the molded part is preferably used in a metal casting process, in particular in gravity casting, low-pressure casting or pressure casting.
  • a metal casting process in particular in gravity casting, low-pressure casting or pressure casting.
  • Preferred metal melts are, for example, aluminum melts.
  • the material for the molded part depends on the further use of the molded part.
  • Appropriate molding material is used when used as a molded part/core in a sand casting process or in chill casting.
  • Such mold materials consist of the basic mold material, the mold material binder and the mold additives.
  • the invention further relates to a method for producing a component, wherein at least one molded part according to the invention is used for production.
  • the component is a cast component, preferably an engine component, such as a cylinder head of an internal combustion engine of a passenger car, a commercial vehicle or a motorcycle.
  • FIG. 2 shows a schematic view of an embodiment of a molded part
  • FIG. 3 shows two further views of an embodiment of a molded part
  • a molded part 10 shown schematically, produced for example by means of binder jetting.
  • the binder hardens by removing water. This results in internal stresses in the molded part 10, shown here by the arrows pointing away from one another, which can lead to cracks, see here the schematically illustrated crack 20.
  • Such a molded part 10 is, for example, unsuitable for further use. If the molded part 10 is a cast core, for example an undetected core fracture and/or the uncontrolled penetration of molten material into the crack during casting of the component can render the resulting component unusable.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a molded part 10, comprising a relief joint 40.
  • a relief joint 40 In the present case, two molded part sections 11 and 12 are formed, which can move away from one another along the x-axis, cf. the sketched coordinate system.
  • the relief joint 40 thus opens up a degree of freedom so that the build-up of significant residual stresses in the critical area, for example during the printing/curing process, can be prevented.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a molded part 10, comprising a relief joint 40, in a schematic representation.
  • the relief joint 40 is designed in such a way that the molded sections 11 and 12 are positioned in a form-fitting manner relative to one another.
  • the relief joint is stepped accordingly. Molded part 10 is rotated through 90° in the lower half of the figure.
  • the Relief joint 40 is shaped in such a way that the molded sections 11 and 12 can support each other both in the y-direction and in the z-direction. Any loose sand/molding material remaining in the relief joint 40 as a result of the process can ensure passive positioning of the molded sections 11 and 12 relative to one another.
  • the sliding of the loose sand balls within the relief joint allows a slight movement of the two molded sections 11 and 12 relative to one another for relief.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a molded part 10 shown schematically, with a relief joint 40 in the present case comprising or forming a pocket or an undercut.
  • a relief joint 40 in the present case comprising or forming a pocket or an undercut.
  • Such an undercut can fix the molded sections 11 and 12 in all spatial directions.
  • such a geometry makes it possible for the sand/molding material remaining in the relief joint 40 to remain there and not accidentally fall out during later use of the molding 10 .
  • This is advantageous because the two sections 11 and 12 of the molded part can support one another via the loose sand in the relief joint 40 , which benefits the stability of the molded part 10 .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Formteils zur Verwendung in einem Gießverfahren, wobei das Formteil mittels additiver Fertigung hergestellt wird, umfassend den Schritt: Einbringen zumindest einer Entlastungsfuge in das Formteil während der Herstellung zum Vermeiden oder Abbauen von Zugspannungen in dem Formteil.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Formteils, Formteil sowie Verfahren zum Herstellen eines Bauteils
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils zur Verwendung in einem Gießverfahren, ein Formteil, insbesondere einen Gusskern, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Formteile, wie Gusskerne, mittels additiver Fertigungsverfahren zu erzeugen. Dies ist notwendig, da die Geometrie der Kerne oftmals so kompliziert ist, dass andere Verfahren zur Kernherstellung weniger geeignet sind. Wassermantelkerne, wie sie bei der Fertigung von Verbrennungskraftmaschinen für beispielsweise Personenkraftwagen eingesetzt werden, weisen beispielweise eine derart komplizierte Geometrie auf. Die DE 10 2018 216 271 A1 offenbart einen Sandkern zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseblocks, welcher eine Kanalstruktur aufweist, wobei der Sandkern durch ein generatives Verfahren hergestellt ist. In der Praxis hat sich allerdings das Problem ergeben, dass in den derart hergestellten Kernen, beispielsweise hervorgerufen durch Eigenspannungen, Risse entstehen können. Derartige Kerne können nicht verwendet werden bzw. führen bei deren Verwendung zu Ausschuss.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils, ein Formteil sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils anzugeben, wobei das vorbeschriebene Problem kosteneffizient vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , durch ein Formteil gemäß Anspruch 10 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils zur Verwendung in einem Gießverfahren, wobei das Formteil mittels additiver Fertigung hergestellt wird, den Schritt:
Einbringen zumindest einer Entlastungsfuge in das Formteil während der Herstellung des Formteils zum Vermeiden oder Abbauen von Spannungen in dem Formteil. Bei den Spannungen handelt es sich insbesondere Eigenspannung bzw. um Zugspannung bzw. allgemein um Spannungen bzw. Kräfte (im Formteil), welche dazu führen, dass das Formteil beschädigt wird, insbesondere zum Beispiel, zumindest lokal, bricht oder reißt. Typischerweise kann es im Rahmen der Herstellung des Formteils oder auch bei der weiteren Verwendung zu (Eigen-)Spannungen in Abschnitten oder Bereichen des Formteils kommen, welche das Formteil ggf. für eine weitere Verwendung unbrauchbar machen. Derartige Spannungen können beispielsweise durch eine Behinderung der thermischen Ausdehnung/Schrumpfung beim (thermischen) Aushärteprozess der Formteile im Rahmen der additiven Fertigung entstehen. Eine Rissanfälligkeit kann auch durch während des Gießprozesses mechanisch und/oder thermisch induzierte Spannungen induziert werden. Um diesen Problemen zu begegnen wird nun vorgeschlagen, gezielt zumindest eine Entlastungsfuge in den oder die kritischen Bereiche einzubringen, wodurch insbesondere eine unkontrollierte Rissbildung vermieden werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
Formen der Entlastungsfuge durch Einbringen eines zumindest bereichsweise das Formteil durchdringenden Spalts.
Ein derartiger Spalt oder Schlitz wirkt im rissgefährdeten Bereich wie ein Loslager. Die Eigenspannungen können durch Einbringen einer gezielten Materialausnehmung, beispielsweise in Form eines Spaltes oder Schlitzes, welche in einem Deh- nungs-/Verschiebungsfreiheitsgrad resultiert, in Spannungsrichtung reduziert bzw. vermieden werden. Die Entlastungsfuge eröffnet also mit Vorteil einen, oder zumindest einen, zusätzlichen Freiheitsgrad für die Dehnung/Verschiebung des betreffenden Bereichs des Formteils, sodass der Aufbau von signifikanten (Eigen-)Spannun- gen, beispielsweise im Druck-/Aushärteprozess, von vornherein verhindert wird.
Dabei ist die Entlastungsfuge zweckmäßigerweise derart gestaltet, dass ein Eindringen von Gussschmelze nicht möglich ist oder zumindest weitgehend vermieden wird. Hierzu ist der Spalt zweckmäßigerweise entsprechend dünn ausgebildet. Alternativ ist die Entlastungsfuge, soweit möglich, zweckmäßigerweise in einen Bereich verlagert, welcher leicht einer Nacharbeit zugänglich ist, wodurch ein etwaiger Gussgrat oder dergleichen aufwandsarm entfernt werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt: Formen der Entlastungsfuge derart, dass die angrenzenden oder entstehenden Formteilabschnitte in zumindest einer Raumrichtung zueinander nicht verlagerbar sind.
Zweckmäßigerweise ermöglicht dieser Schritt, dass die Formteilabschnitte trotz des zusätzlichen Freiheitsgrades festgelegt und fixiert bzw. zueinander gehalten sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Entlastungsfuge entsprechend abgesetzt oder gestuft, insbesondere mehrfach gestuft, ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform formt die Entlastungsfuge zumindest eine Tasche oder zumindest einen Hinterschnitt.
Wie bereits erwähnt, ist die Entlastungsfuge als ein das Formteil zumindest bereichsweise durchdringender Spalt oder Schlitz ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform ist der Spalt oder Schlitz nicht vollständig durchgehend ausgebildet. Es können beispielsweise kleine Verbindungselemente, wie Verbindungsstege, zwischen den Formteilabschnitten ausgebildet werden, welche als kleine Sollbruchstellen wirken und die Handhabung des Kerns erleichtern, da sie eine Stabilität bereitstellen. Auch kann es möglich sein, den Schlitz oder Steg von vornherein nicht vollständig durchgehend auszubilden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
Erzeugen der Entlastungsfuge durch ein gezieltes Nicht-Verfestigen des Ausgangswerkstoffs beim Herstellen des Formteils.
Der vorliegende Ansatz ist nicht auf ein spezielles additives Fertigungsverfahren gerichtet. Der grundsätzliche Ansatz zum Erzeugen der Entlastungsfuge durch ein gezieltes Nicht-Verfestigen kann auf die verschiedensten Verfahren angewandt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Formteil mittels Binder-Jetting hergestellt. Beim Binder-Jetting, auch 3D-Drucken genannt, wird ein pulverförmiges Ausgangsmaterial an ausgewählten Stellen mit einem Binder verklebt, um so ein Werkstück, vorliegend das Formteil, zu erzeugen. Insbesondere bevorzugt wird das Formteil mittels Sanddrucken hergestellt. Die erzeugten Sandschichten werden mit dem Binder benetzt und anschließend thermisch ausgehärtet. Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt:
Erzeugen der Entlastungsfuge durch gezieltes Stoppen des Bindereintrags. Mit anderen Worten wird also gezielt kein Binder eingebracht. Nach dem Aushärten des Formteils bleibt an den entsprechenden Stellen loser Sand zurück.
Prozessbedingt verbliebener loser Sand in der Entlastungsfuge sorgt mit Vorteil für eine passive Positionierung der Formteilabschnitte zueinander. Das Gleiten der losen Sandkugeln in der Entlastungsfuge ermöglicht ein geringfügiges Bewegen zur Entlastung. Mit anderen Worten können sich die Formteilabschnitte über die Sandkugeln mit Vorteil zueinander abstützen.
Mit Vorteil ist die vorgenannte Tasche oder der Hinterschnitt ausgelegt und geformt, dass der lose Sand/Formstoff in diesem Bereich der Entlastungsfuge verbleibt, wodurch sich die Formteilabschnitte zueinander abstützen können. Der lose Sand wird also in der Entlastungsfuge gehalten, welche lokal ähnlich einer Labyrinthdichtung wirkt.
Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt:
Reinigen, insbesondere Ausblasen, der Entlastungsfuge vor der Verwendung des Formteils.
Das Ausblasen kann zweckmäßigerweise mittels Druckluft erfolgen. Gemäß einer Ausführungsform wird die Entlastungsfuge vor der weiteren Verwendung des Formteils vollständig von losem Sand/Formstoff gereinigt. Weitere bevorzugte Reinigungsverfahren sind unter anderem Saugen oder Rütteln. Alternativ kann das Reinigen auch, alternativ oder in Kombination, über ein Verlagern, insbesondere Ver- schwenken oder Drehen, Rotieren etc., des Formteils erfolgen, sodass lose Partikel, insbesondere loser Sand, herausfallen können.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Entlastungsfuge derart geformt, dass ein vollständiges Entfernen der (Sand-) Partikel nicht möglich ist, vgl. den vorgenannten Hinterschnitt oder die Tasche. Wie bereits erwähnt, können die Sandpartikel für eine passive Positionierung sorgen. Dabei ist die Entlastungsfuge zweckmäßigerweise derart geformt, dass die Partikel auch bei der weiteren Verwendung bzw. Handhabung des Formteils nicht herausfallen. Ggf. können sie während des gesamten Gießverfahrens in der Entlastungsfuge verbleiben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Formteil ein Kern, insbesondere ein Sandkern. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Kern ein Fluidkern, wie ein Ölraumkern und/oder ein Wassermantelkern, beispielsweise eines Kurbelgehäuses oder besonders bevorzugt eines Zylinderkopfs einer Verbrennungskraftmaschine. Gemäß einer Ausführungsform ist der Kern beispielsweise ein Auslasskanalkern oder ein Wassermantelkern eines Zylinderkopfs einer Verbrennungskraftmaschine, bevorzugt für einen Personenkraftwagen. Das Formteil ist allerdings nicht auf die Verwendung als Kern beschränkt-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
Simulatives Ermitteln eines rissgefährdeten Bereichs in dem Formteil vor dessen Herstellung;
Einbringen zumindest einer Entlastungsfuge in den Bereich bei der Herstellung des Formteils.
Zweckmäßigerweise werden im Datenmodell, auf dessen Basis das Formteil erzeugt wird, die Entlastungsfuge bzw. mehrere, vorgehalten.
Die Erfindung betrifft auch ein Formteil, insbesondere einen Gusskern, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Bevorzugt wird das Formteil in einem Metallgussverfahren, insbesondere im Schwerkraftguss, Niederdruckguss o- der auch Druckguss verwendet. Bezüglich der Verwendung im Druckguss sei angemerkt, dass dort alternative Materialien zur Kernherstellung verwendet werden. Bevorzugte Metallschmelzen sind beispielsweise Aluminiumschmelzen.
Das Material für das Formteil ist abhängig von der weiteren Verwendung des Formteils. Bei Verwendung als Formteil/Kern in einem Sandgussverfahren oder im Kokillenguss wird entsprechender Formstoff verwendet. Derartige Formstoffe bestehen aus dem Formgrundstoff, dem Formstoffbindemittel und den Formzusatzstoffen. Hinsichtlich des vorgeschlagenen Ansatzes betreffend das Einbringen der Entlastungsfuge gibt es hinsichtlich der Materialwahl in Bezug auf den Formstoff keine Einschränkungen.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, wobei zumindest ein erfindungsgemäßes Formteil zur Herstellung verwendet wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Bauteil um eine Gusskomponente, bevorzugt um eine Motorkomponente, wie beispielsweise um einen Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine eines Personenkraftwagens, eines Nutzfahrzeugs oder eines Kraftrads. Die vorgenannten Beispiele sind nicht als Beschränkung zu verstehen. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen von Formteilen mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Ansicht eines Formteils zur Erläuterung der Riss- bildung;
Fig. 2: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Formteils;
Fig. 3: zwei weitere Ansichten einer Ausführungsform eines Formteils;
Fig. 4: eine weitere Ansicht einer Ausführungsform eines Formteils.
Fig. 1 zeigt, schematisch dargestellt, ein Formteil 10, hergestellt beispielsweise mittels Binder-Jetting. Im Kerndruckprozess und im anschließenden Aushärteprozess härtet der Binder durch Wasserentzug aus. Hierbei entstehen Eigenspannungen im Formteil 10, vorliegend skizziert über die voneinander weg gerichteten Pfeile, welche zu Rissen führen können, vgl. vorliegend den schematisch dargestellten Riss 20. Ein derartiges Formteil 10 ist beispielsweise zur weiteren Verwendung nicht geeignet. Handelt es sich bei dem Formteil 10 um einen Gusskern, können beispielsweise ein nicht erkannter Kernbruch und/oder das unkontrollierte Eindringen von Werkstoffschmelze in den Riss während des Abgießens des Bauteils das entstandene Bauteil unbrauchbar machen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Formteils 10, umfassend eine Entlastungsfuge 40. Vorliegend sind zwei Formteilabschnitte 11 und 12 gebildet, welche sich entlang der x-Achse, vgl. das skizzierte Koordinatensystem, voneinander weg bewegen können. Die Entlastungsfuge 40 eröffnet also einen Freiheitsgrad, sodass der Aufbau von signifikanten Eigenspannungen im kritischen Bereich, beispielsweise während des Druck-/Aushärteprozesses, verhindert werden kann.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Formteils 10, umfassend eine Entlastungsfuge 40, in einer schematischen Darstellung. Die Entlastungsfuge 40 ist vorliegend derart gestaltet, dass die Formteilabschnitte 11 und 12 formschlüssig zueinander positioniert sind. Vorliegend ist die Entlastungsfuge hierzu entsprechend gestuft ausgebildet. In der unteren Bildhälfte ist das Formteil 10 um 90° gedreht. Die Entlastungsfuge 40 ist derart geformt, dass sich die Formteilabschnitte 11 und 12 sowohl in y-Richtung als auch in z-Richtung zueinander abstützen können. Prozessbedingt verbliebender loser Sand/Formstoff in der Entlastungsfuge 40 kann für eine passive Positionierung der Formteilabschnitte 11 und 12 zueinander sorgen. Zudem ermöglicht das Gleiten der losen Sandkugeln innerhalb der Entlastungsfuge eine geringfügige Bewegung der beiden Formteilabschnitte 11 und 12 zueinander zur Entlastung.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines schematisch dargestellten Form- teils 10, wobei eine Entlastungsfuge 40 vorliegend eine Tasche oder einen Hinterschnitt umfasst oder ausgebildet. Ein derartiger Hinterschnitt kann die Formteilabschnitte 11 und 12 in alle Raumrichtungen fixieren. Zudem ermöglicht eine derartige Geometrie, dass in der Entlastungsfuge 40 verbliebener Sand/Formstoff dort verbleiben und während der späteren Verwendung des Formteils 10 nicht unbeabsich- tigt herausfallen kann. Dies ist vorteilhaft, da sich die beiden Formteilabschnitte 11 und 12 über den losen Sand in der Entlastungsfuge 40 zueinander abstützen können, was der Stabilität des Formteils 10 zugutekommt.
Bezugszeichenliste
10 Formteil
11 Formteilabschnitt 12 Formteilabschnitt
20 Riss
40 Entlastungfuge x,y,z Koordinatensystem, (Raum-)Richtungen

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Formteils (10) zur Verwendung in einem Gießverfahren, wobei das Formteil (10) mittels additiver Fertigung hergestellt wird, umfassend den Schritt:
Einbringen zumindest einer Entlastungsfuge (40) in das Formteil (10) während der Herstellung zum Vermeiden oder Abbauen von Spannungen in dem Formteil (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , umfassend den Schritt:
Formen der Entlastungsfuge (40) durch Einbringen eines zumindest bereichsweise das Formteil (10) durchdringenden Spalts.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend den Schritt:
Formen der Entlastungsfuge (40) derart, dass die angrenzenden oder entstehenden Formteilabschnitte (11 , 12) in zumindest einer Raumrichtung (x, y, z) zueinander nicht verlagerbar sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Entlastungsfuge (40) gestuft, insbesondere mehrfach gestuft, ausgebildet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt:
Erzeugen der Entlastungsfuge (40) durch ein gezieltes Nicht- Verfestigen des Ausgangswerkstoffs beim Herstellen des Formteils (10).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Herstellung des Formteils (10) das Binder-Jetting verwendet wird, umfassend den Schritt: Erzeugen der Entlastungsfuge (40) durch gezieltes Stoppen des Bindereintrags. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt:
Reinigen, insbesondere Ausblasen, der Entlastungsfuge vor der Verwendung des Formteils (10). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Formteil (10) ein Kern, insbesondere ein Sandkern, ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
Simulatives Ermitteln eines rissgefährdeten Bereichs in dem Formteil (10) vor dessen Herstellung;
Einbringen zumindest einer Entlastungsfuge(40) in den Bereich bei der Herstellung des Formteils (10). Formteil (10), insbesondere Gusskern, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einer der vorhergehenden Ansprüche. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, wobei zumindest ein Formteil (10) nach Anspruch 10 verwendet wird.
PCT/EP2021/077214 2020-10-23 2021-10-04 Verfahren zum herstellen eines formteils, formteil sowie verfahren zum herstellen eines bauteils Ceased WO2022084010A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180058677.9A CN116390823A (zh) 2020-10-23 2021-10-04 用于制造模制件的方法、模制件以及用于制造构件的方法
US18/028,163 US12151283B2 (en) 2020-10-23 2021-10-04 Method for producing a molded part, molded part and method for producing a component

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020127931.0A DE102020127931A1 (de) 2020-10-23 2020-10-23 Verfahren zum Herstellen eines Formteils, Formteil sowie Verfahren zum Herstellen eines Bauteils
DE102020127931.0 2020-10-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022084010A1 true WO2022084010A1 (de) 2022-04-28

Family

ID=78134921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/077214 Ceased WO2022084010A1 (de) 2020-10-23 2021-10-04 Verfahren zum herstellen eines formteils, formteil sowie verfahren zum herstellen eines bauteils

Country Status (4)

Country Link
US (1) US12151283B2 (de)
CN (1) CN116390823A (de)
DE (1) DE102020127931A1 (de)
WO (1) WO2022084010A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1952914A2 (de) * 2007-01-22 2008-08-06 KS Aluminium-Technolgie Aktiengesellschaft Vorrichtung und Sandkern zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses
US20180161866A1 (en) * 2016-12-13 2018-06-14 General Electric Company Multi-piece integrated core-shell structure for making cast component
WO2019108126A1 (en) * 2017-11-29 2019-06-06 ST Engineering Aerospace Ltd. Core assembly for moulding and method of moulding thereof
DE102018216271A1 (de) 2018-09-25 2020-03-26 Robert Bosch Gmbh Gehäuseblock, Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseblocks und Kern

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2834077A (en) * 1954-05-28 1958-05-13 Howard A Greis Method of producing patterns for cored castings
JP3215881B2 (ja) * 1994-05-27 2001-10-09 イーオーエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング イレクトロ オプティカル システムズ 鋳込み技術に使用される方法
DE102016124061A1 (de) * 2016-12-12 2018-06-14 KTM Technologies GmbH Verlorener Formkern sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und das Bauteil selbst
JP6892284B2 (ja) * 2017-02-28 2021-06-23 ダイハツ工業株式会社 砂型の製造方法および鋳物砂

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1952914A2 (de) * 2007-01-22 2008-08-06 KS Aluminium-Technolgie Aktiengesellschaft Vorrichtung und Sandkern zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses
US20180161866A1 (en) * 2016-12-13 2018-06-14 General Electric Company Multi-piece integrated core-shell structure for making cast component
WO2019108126A1 (en) * 2017-11-29 2019-06-06 ST Engineering Aerospace Ltd. Core assembly for moulding and method of moulding thereof
DE102018216271A1 (de) 2018-09-25 2020-03-26 Robert Bosch Gmbh Gehäuseblock, Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseblocks und Kern

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020127931A1 (de) 2022-04-28
US20240024949A1 (en) 2024-01-25
CN116390823A (zh) 2023-07-04
US12151283B2 (en) 2024-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2625430B1 (de) Verfahren zur herstellung eines turboladergehäuses
WO2008138508A1 (de) Verfahren zur herstellung eines zylinderkurbelgehäuses
DE102014225674A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Kompressorlaufrads
DE102005047035B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor sowie danach hergestellter Kolben
EP3338918A1 (de) Schichtbauvorrichtung und schichtbauverfahren zum additiven herstellen zumindest eines bauteilbereichs eines bauteils
DE102016222564A1 (de) Verfahren zur additiven Herstellung mit selektivem Entfernen von Basismaterial
DE102016211068A1 (de) Verfahren zum Herstellen mindestens eines Bauteils
EP2772325B1 (de) Kühlmittelmantelkern sowie Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses mit schmaler Stegbreite
DE102009058730B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Motorbocks
WO2010048916A1 (de) Vorrichtung zum druckgiessen, die verwendung einer solchen vorrichtung und ein verfahren zum druckgiessen
WO2022084010A1 (de) Verfahren zum herstellen eines formteils, formteil sowie verfahren zum herstellen eines bauteils
DE102016119399A1 (de) Gießkern für ein Pumpengehäuse, insbesondere für ein Gehäuse einer Hochdruckpumpe
DE102013015395A1 (de) Gussbauteil mit wenigstens einem durch einen Gießkern gebildeten porösen Metallkörper
DE102021003793B4 (de) Verfahren zum Bereitstellen eines Rohbauteils für ein Kraftfahrzeug
DE102018123916A1 (de) Additives Herstellungsverfahren für ein Bauteil
WO2015091217A1 (de) Verfahren zur herstellung eines kolbens für einen verbrennungsmotor
EP3248710A1 (de) Verfahren zur herstellung einer gussform für werkstücke mit hohlräumen
EP3616806B1 (de) Verfahren zur herstellung eines modellformkernrohlings, eines modellformkerns und einer feingussform sowie ein giessverfahren zur herstellung eines gussteils mit einer hohlraumstruktur
DE102022126218B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines metallischen Hohlbauteils
DE102004034802B4 (de) Metallische Dauerform zur Herstellung von Großgussteilen aus Metalllegierungen
DE102008009092B3 (de) Verfahren zur Herstellung von eine komplexe Geometrie aufweisenden Kernen für Gießereizwecke
DE102012110258A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses
DE102012206677B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors
DE102022112179A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Gussbauteils, Bauteilverbund sowie Gussform
DE102014221994B4 (de) Herstellen und Bearbeiten von Gussteilen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21790798

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18028163

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21790798

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1