Gussformwerkstoffe aus quasiduktiler Faserkeramik (C/SiC) für den Hochtemperaturdruckguss

Das Projekt „DBU Faserkeramik“ durch die Kooperation der Firma Breuckmann GmbH & Co.KG und der ECM - Engineered Ceramic Materials GmbH dient zur Validierung quasiduktiler Faserkeramik als Werkzeugmaterial für den Druckguss, um hohe Form-standzeiten zu erreichen und um das umweltschädliche Feingießverfahren, welches vor allem in asiatischen Ländern Anwendung findet, zu ersetzen. Dies würde sich positiv auf die Nachhaltigkeit der kompletten Prozesskette zur Herstellung von Gussteilen aus-wirken.
Durch Absprache mit ECM wurden zunächst die faserkeramischen Bauteile für den Druckguss festgelegt und konstruiert. Dabei wurden unterschiedliche Probearten entwi-ckelt. Neben den Dip-Proben, die größtenteils zur Materialentwicklung getestet worden sind, wurden in den nächsten Schritten unterschiedliche Druckstückeinsätze im horizon-talen und Prototypeinsätze im vertikalen Druckguss eingesetzt, um die Festigkeit hin-sichtlich der thermischen und mechanischen Belastungen zu überprüfen. Neben den Versuchen im Druckguss wurden über das Projektziel hinausgehend einige Proben für den Kokillenguss entwickelt und ausgewertet.
Trotz der hervorragenden Materialentwicklung seitens ECM, wodurch während der Laufzeit des Projektes die Standzeiten der Faserkeramik vervielfältigt werden konnte, und der grundlegenden Veränderung des Druckgussprozesses für die Nutzung faserke-ramischen Werkzeuge seitens Breuckmann, stellte sich die die komplexe Integration und Anpassung als große Herausforderung dar.
Mehrere Faktoren erwiesen sich als herausfordernd bis unmöglich, wie beispielsweise die Parameteroptimierung des Druckgussprozesses hinsichtlich schlagender Belastun-gen oder auch die anfangs zu hohen thermischen Belastungen, die auf die Faserkeramik wirkten und zu einem frühzeitigen Materialversagen resultierten.