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Neues Verfahren zur elektrischen Temperierung verlorener Kerne

16.06.2014

Zur Fertigung von komplexen, hohlen Strukturen aus Faserverbundwerkstoffen und im Spritzguss- oder Druckgussverfahren z.B. bei Formen mit Hinterschneidungen, werden wasserlöslicher Kerne (verlorene Kerne) verwendet, die nach dem Aushärten des Bauteils mit Wasser ausgespült werden. Für eine effiziente Fertigung ist es nötig, den Kern zu beheizen, was normalerweise zu einer Einschränkung der Entformbarkeit führt. Am Faserinstitut in Bremen (FIBRE) ist es nun gelungen, das Kernmaterial selbst als elektrische Widerstandsheizung zu nutzen. Dazu wird der äußere Bereich des Kernes mit einem Zusatzstoff (Graphit) angereichert, der es ermöglicht, eine definierte elektrische Leitfähigkeit im Kernmaterial zu erzeugen, die in Wärme umgewandelt wird. Im Inneren des verlorenen Kernes wird Standardmaterial z.B. Sand oder Glas verwendet, welches eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dies vermeidet ein Abfließen der erzeugten Wärme an der Kavität. Eine lokale Anpassung des Wärmestromes und der mehrschichtige Aufbau des Kernes führen zu einer signifikanten Reduzierung der Aufheizphase, die geringere Wärmekapazität des Kernes verbraucht erheblich weniger Energie und die Herstellung der verlorenen Kerne ist einfach – im Resultat reduziert sich der gesamte Fertigungszyklus deutlich. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine gleichmäßige Temperierung der Kavität, was zu einer Verbesserung der Fertigungsqualität beiträgt. Die kostenintensiven metallischen Werkzeugkerne können durch das neu entwickelte Verfahren ersetzt werden. Die Möglichkeit komplexe Geometrien in einem integrierten Fertigungsprozess zu realisieren führt zu einem Alleinstellungsmerkmal für ein Unternehmen und damit zu Wettbewerbsvorteilen am Markt. Im Labor konnte die technische Realisierbarkeit an Mustern nachgewiesen und erprobt werden. Für die Erfindung wurden umfangreiche Schutzrechte angemeldet. Das deutsche Patent wurde erteilt.

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