Das Projekt "Substitution von Polystyrol durch Staerkeschaeume oder andere alternative Materialien als Modellwerkstoff beim Vollformgiessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Maschinenbau, Lehrstuhl für Hütten-, Gießerei- und Umformmaschinen durchgeführt. Das Vollformgießen stellt ein neues innovatives Gießverfahren dar, das in Zukunft zunehmend die klassischen Gießverfahren verdrängen wird. Es bietet Verbesserungen für die Arbeitsbedingungen der Angestellten und ist bis zu 40Prozent kostengünstiger als die herkömmlichen Gießverfahren. Bei dem zur Anwendung kommenden Gießverfahren wird üblich ein Polystyrolschaumstoffmodell durch eine flüssige Schmelze vergast. Das Metall nimmt den Platz des Schaumstoffmodells ein und ist ein originales Ebenbild des Modells. Bei der Modellzersetzung entstehen aus dem Polystyrolschaumstoffmodell große Mengen Pyrolyseprodukte. Da bei der Verbrennung oder Vergasung nachwachsender Rohstoffe keine umweltbelastenden Verbindungen entstehen, sollen Schäume aus Stärke oder anderen nachwachsenden Rohstoffen als Modellwerkstoff für das Vollformgießen untersucht werden. Der heimischen Landwirtschaft wird mit dem Einsatz der Stärkeschäume ein neues Absatzfeld erschlossen.Im ersten Bearbeitungsjahr wurde untersucht, ob kommerziell erhältliche Stärkeschäume und andere Schaumstrukturen aus nachwachsenden Rohstoffen (z. B. Mischungen aus Altpapier und Stärke) für das Vollformgießen geeignet sind. Es konnte festgestellt werden, dass sich die verwendeten Stärkeschäume grundsätzlich als Ausgangsprodukt für Modelle verwenden lassen und sowohl mittels Schwerkraft- als auch Niederdruckguss verarbeiten werden können. Beim Niederdruckgießverfahren kann aufgrund der steuerbaren Formfüllung wesentlich besser auf Schwankungen der Modellqualität reagiert werden. Die Untersuchungen haben aber auch gezeigt, dass aus Stärkeschäumen nach dem heutigen Stand der Technik keine komplizierten Formteile hergestellt werden können, die sich für das Vollformgießen eignen. In den weiteren Arbeiten wurde daher in Anlehnung an die Technologie der Polystyrolschaumerzeugung versucht, Stärkegranulate zu erzeugen und sie zu schäumen. Im Vorhaben konnten verschiedenste, mit Treibmitteln versetzte Stärkegranulate über eine Sprühtrocknung in einer Wirbelschicht (Wirbelschichtanlage Alpine 100 im FhG-IKTS) gewonnen werden. Erhebliche Probleme traten dann allerdings schon beim Vorschäumen dieser Granulate auf. Bei den Aufschäumversuchen im Autoklaven nahm die Partikelgröße um ca. 20 Prozent zu. Es konnten Formteile ausgebildet werden, bei denen die Granulate nur gering verbacken sind. Das Partikelgrößenwachstum ist aber für eine angestrebte Kommerzialisierung noch zu gering (die Dichte zu groß). Weitere Aufschäumversuche über die Nutzung von mit Wasserdampf durchströmten Modellen oder in der Mirkowelle ergaben hinsichtlich einer späteren Umsetzung ebenfalls keine positiven Effekte. Ein Ersatz der Polystyrolmodelle durch solche auf Basis nachwachsender Rohstoffe für das Verfahren des Vollformgießens ist nicht möglich. Der Zuwendungsempfänger will seinen Ansatz der Stärkeschaumerzeugung mit Mitteln der Industrie weiterverfolgen.
Das Projekt "Innovative Giesserei - LOST-FOAM - Technologien zum Giessen komplexer, endabmessungsnaher Komponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Eisenhüttenkunde und Gießereiwesen durchgeführt. Die Technologie des Vollformgiessens bietet ein in Giessereifachkreisen anerkannt hohes Innovationspotential fuer die wirtschaftliche, umweltgerechte und endformnahe Fertigung komplexer Gussstuecke aus Eisen- und Aluminiumwerkstoffen. Durch den Verzicht auf Kerne und bindemittelhaltige Formstoffe lassen sich bei Einsatz der Vollformgiesstechnik ausser Kosteneinsparungen in der Fertigung, der Sandaufbereitung und der Entsorgung wesentlich verminderte Umweltbelastungen erzielen. Da durch die Moeglichkeit der Montage von Teilsegmenten beliebig komplexe Modelle herstellbar sind, eroeffnen sich auch fuer Konstrukteure von Maschinen- und Anlagenkomponenten neue Wege bei der Entwicklung funktionsintegrierter Gussteile. Dass das anerkannt hohe Innovationspotential des Vollformgiessens bisher noch nicht staerler genutzt wird, haengt mit der weitgehend unerforschten Vielzahl der Einflussparameter zusammen, die auf die Qualitaet des Gussstueckes Einfluss nehmen. Ein zentrales Problem ist die Beherrschung des sich in wesentlichen Punkten von herkoemmlichen Giessverfahren unterscheidenden Formfuellprozesses. Die Zahl der Einflussfaktoren auf die Formfuellung durch die komplexe Mehrphasenstroemung beim Vollformgiessen ist ausserordentlich gross und weitgehend unbekannt. Bisherige Untersuchungen ergaben, dass die Geometrie der Anschnitte von zentraler Bedeutung fuer das erzielte Giessergebnis ist und eine empirische Vorgehensweise zur Optimierung ein langer und schwerer Weg. Das Ziel dieses Projektes ist es, die Einflussfaktoren auf die Formfuellung naeher zu untersuchen und mathematische Grundlagen fuer die Auslegung des Anschnittsystems eines Vollformgussteiles zu formulieren.