Dr. Marcel Becker
Oskar Frech GmbH + Co. KG

Sandkerne, sowie gepresste Salzkerne die im Kokillenguss eingesetzt werden, können den hohen Belastungen im Druckgießprozess nicht standhalten. Im Rahmen dieses Projektes wurde die Salzkerntechnologie zur Herstellung hohler Aluminiumstrukturbauteilen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Verwendung von Salzkernen im Druckguss bisher nicht darstellbare, Hohlprofile hergestellt werden können. Dadurch soll zukünftig der innovative Leichtbau durch die Substitution von Einzelteilen und Gewichtsreduktion durch den Einsatz von Leichtmetallen weiterentwickelt werden. Die hohen Strömungs-, Temperatur- und Druckbelastungen im Druckgießverfahren erfordern hohe mechanische Eigenschaften der Salzkerne. Ebenso sollen komplexe Rippenstrukturen zu Versteifung von Hohlprofilen und Hinterschneidungen durch Salzkerne abgebildet werden können. Die Salzkerne können neben anderen Verfahren ebenfalls im Druckgießverfahren aus der schmelzflüssigen Phase hergestellt werden, welches sich durch einen hohen Automatisierungsgrad auszeichnet und eine endkonturnahe Herstellung der Salzkerne ermöglicht. Dabei weisen gegossene Salzkerne eine sehr hohe Oberflächenqualität auf.
Um eine möglichst hohe Festigkeit der Salzkerne zu erzielen, wurden unterschiedliche Salze in unterschiedlichen Salzzusammensetzungen auf ihre Biegefestigkeit, Gießbarkeit, Porosität und Rissneigung untersucht. Die Untersuchung umfasste die anorganischen Salze Natriumchlorid (NaCl), Natriumcarbonat (Na2CO3), Natriumnitrat (NaNO3), Kaliumchlorid (KCl), Kaliumcarbonat (K2CO3), Kaliumsulfat (K2SO4), Magnesiumchlorid (MgCl) und Calciumchlorid (CaCl2).Dabei konnte eine ausreichende Festigkeit für die Verwendung der Salzkerne im Druckguss erreicht werden. Zudem wurde der Einfluss eines Salzkerns auf das Aluminiumgussgefüge und die mechanischen Eigenschaften der Aluminiumdruckgussteile untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass durch die isolierende Wirkung eines eingelegten Salzkerns und die dadurch langsamere Erstarrung der Alumi-niumlegierung die mechanischen Eigenschaften reduziert werden.
Zur Darstellung einer komplexen Rippenstruktur wurde ein Demonstrator Salzkern entwickelt, der Rippen in unterschiedlicher Form, Tiefe und Wandstärke beinhaltete. Ein weiterer Demonstrator Salzkern stellt eine untere A-Säule dar. Dabei konnten die Prozessparameter bei der Herstellung der Salzkerne untersucht werden. Signifikante Effekte auf die Defekteigenschaften der Salzkerne durch die Prozessparameter Formtemperatur, Gieß-kolbengeschwindigkeit und Schmelzetemperatur konnten in unterschiedlichen Versuchsserien durch statistische Methoden nachgewiesen werden. Die Salzkerne wurden im Druckgießverfahren mit Aluminiumschmelze umgossen. Lagerungskonzepte der Salzkerne im Druckgießwerkzeug wurden erarbeitet, um eine Verschiebung des Salzkerns während des Füllvorgangs bei dem Druckgießprozess zu verhindern. Ebenso wurden kri-tische Formfüllgeschwindigkeiten ermittelt, die zum Kernversagen durch Infiltration oder Kernbruch führen. Abschließend wurden mehrere Demonstratoren erfolgreich mit Aluminiumschmelze umgossen.