Infiltration beschichteter Freeze-Casting Preforms durch innovative Druckgießprozesse

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Lothar Kallien
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5450950

Die Besonderheit des Druckgießverfahrens besteht in der Beförderung des Gießmetalls mittels Druck in Dauerformen bei kurzen Formfüllzeiten. Druckguss besitzt zudem den kürzesten Verfahrensweg zwischen Einsatzmetall und Fertigerzeugnis bei hoher Produktivität. Zur Infiltration der keramischen Preforms werden bislang nur Verfahren eingesetzt, bei denen die Schmelze langsam in den Formhohlraum eindringt. Durch die langsame Formfüllung mit Strömungsgeschwindigkeiten von 0,5 m/s sind aber zum einen nur dickwandige Strukturenn darstellbar, zum anderen ist die Herstellung komplexer Geometrien schwierig. Die Produktivität ist bei diesem Verfahren darüber hinaus niedrig und die Verfahrenskosten hoch. Dadurch wurde bisher eine weite Verbreitung der Anwendungen von MMCs mit infiltrierten Preforms verhindert. Alle Versuche keramische Preforms im Serienmaßstab durch das Druckgeißverfahren zu infiltrieren sind bislang durch die hohe Belastung der Preforms gescheitert. In Zusammenarbeit mit Projektpartnern soll deshalb ein Verfahren entwickelt werden, mit dem keramikverstärkte Bauteile im Druckgießverfahren hergestellt werden können. Als Ansätze dienen eine vollständige Evakuierung des Formhohlraums und der Preform, keramische Isolierungen der Werkzeugwände, lokales und globales Squeezen mit der Werkzeugkontur zur Kompensation des auftretenden Volumendefizits und eine optimale Auslegung des Versuchswerkzeuges durch 3D Simulationsprogramme. Die Projektpartner liefern dafür neuartige Freeze-Casting Preforms, die hinischtlich ihrer physikalischen Struktur und Oberflächenaktivität für den Einsatz im Druckgießverfahren besonders geeignet sind. Durch Zugabe hochreaktiver Elemente zur Metallschmelze kurz vor der Infiltration wird eine optimierte Infiltration ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen