Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE19635920A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren be- kannt. Dabei werden Kerne aus thermoplastischem Kunststoff mit einer unregelmäßig geformten Wandung verwendet, die nämlich dort, wo sie während des Gießvorgangs höheren Tem- peraturbelastungen oder mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, dicker ausgestaltet ist als in anderen Bereichen. Unter dem Einfluss des während des Druckgussvorgangs in die Form strö- menden schmelzflüssigen Metalls erweicht der Kunststoffkern, behält aber eine ausreichende Eigenstabilität bei, so dass er aus dem noch warmen Werkstück herausgezogen werden kann. Hierbei ist ein enges zeitliches Fenster zu beachten, in welchem der Kern ein bestimmtes Maß an Festigkeit aufweist, denn um eine Zugkraft übertragen zu können, muss der Kern einerseits herausgezogen werden, bevor er zu stark aufschmilzt und eine zu geringe Festigkeit aufweist, und er muss andererseits her- ausgezogen werden, bevor er zu stark abkühlt und wieder zu er- starren beginnt, da er dann eine zu große Festigkeit aufweist und aufgrund von Anhaftungen am metallischen Gussstück und / oder auch von kleinsten Hinterschneidungen das Ziehen nicht mehr möglich ist.

Bei dem gattungsgemäßen Verfahren wird der Kern in einem Stück aus dem Werkstück herausgezogen. Dabei wird der Kern zum Zwecke der Entformung verformt und insofern zerstört, als er für eine zweite, nochmalige Verwendung nicht mehr geeignet ist. Durch den Vorgang des Ziehens ist zudem die Ausgestaltung des Kernhohlraums auf Geometrien beschränkt, die das Ziehen des Kerns nicht behindern, z. B. muss die Geometrie frei sein von größeren Hinterschneidungen oder von in den Kern hinein- ragenden metallischen Strukturen, die im Werkstück geschaffen sind. Das Ziehen des Kerns kann nach einer Abkühlung des Werkstücks erfolgen, sobald das Werkstück eine ausreichende Formbeständigkeit aufweist. Insbesondere wird mit dem Ziehen des Kerns aber nicht gewartet, bis das Werkstück vollständig abgekühlt ist und beispielsweise Raumtemperatur erreicht hat, da dann auch der Kern eine Festigkeit zurückgewonnen hätte, die das Ziehen des Kerns unmöglich macht.

Weiterhin sind aus der Praxis Kerne bekannt, die auf der Basis von Salzen wie z. B. Natriumchlorid oder Natriumcarbonat gebil- det sind und als Salzkerne bezeichnet werden. Sie weisen eine höhere Temperaturstabilität auf als die gattungsgemäßen Kerne aus Kunststoff, und sie lassen sich problemlos aus dem Werk- stück entfernen, indem sie aufgelöst oder aufgebrochen werden. Aufgrund der starken Schwindung bei ihrer Herstellung, ihrer Po- rosität sowie ihrer Sprödigkeit, bzw. ihres keramischen Verhal- tens, und dementsprechenden Bruchempfindlichkeit, lassen Salzkerne allerdings nur eingeschränkte Formgebungen zu. Ins- besondere gilt für beispielsweise stabförmige Salzkerne, die ge- radlinig oder gebogen verlaufen können, einen runden oder mehreckigen Querschnitt aufweisen können, und die dazu die- nen können, in einem Werkstück eine Bohrung oder einen Fluid- kanal zu schaffen, dass ihre Länge das 7-fache ihres Durchmes- sers bzw. einer vergleichbaren Querschnittsabmessung nicht überschreiten sollte. Dieses Längen- zu Querschnittsverhältnis von 7 : 1 hat sich in der Praxis als Grenzwert herausgestellt, bis zu welchem eine Verwendung des Salzkerns im Druckgießver- fahren möglich ist, ohne durch die impulsartige Belastung beim Gießvorgang eine Beschädigung des Salzkerns zu verursachen. Dementsprechend lassen sich mit den Salzkernen keine kom- plexeren Geometrien oder besonders feine Strukturen verwirkli- chen, da zumindest bereichsweise das erwähnte Verhältnis von 7 : 1 überschritten würde und daher die erforderliche Stabilität des Kerns nicht gewährleistet wäre. Aufgrund ihrer Sprödigkeit ist eine spanabhebende Nachbearbeitung der Salzkerne - bei- spielsweise um definierte, feine Strukturen oder glatte Oberflä- chen zu schaffen - in der Praxis mit den an eine Serienfertigung zu stellenden Ansprüchen nicht möglich. Die Salzkerne werden daher üblicherweise in einem Gießverfahren hergestellt. Dazu sind spezielle Gießmaschinen bzw. spezielle Gießverfahren er- forderlich, die von standardisierten Maschinen und Verfahren abweichen, wie sie z. B. für die eingangs erwähnten, im Spritz- guss herstellbaren Kunststoffkerne verwendet werden können.

Aus der DE 10 2011 076 905 A1 sind Salzkerne bekannt, die durch ein Trockenpressverfahren oder durch Kernschießen her- gestellt werden. Hierbei wird der Kern aus einem Pulver herge- stellt, welches Binder enthalten kann. Da der Kern aus einem Pulver und nicht aus der Schmelze hergestellt wird, sind diese Verfahren in ihrer geometrischen Ausgestaltung stark limitiert, vor Allem, wenn Kerne im dreidimensionalen Raum hergestellt werden sollen. Das Pulver fließt nicht und kann aus diesem Grund nicht in jede Richtung entsprechend verdichtet werden, wie dies mit Kernen aus der Schmelze möglich ist. Weiterhin werden die Kerne hier mit einem Infiltrat verstärkt, damit sie für den Einsatz im Druckguss geeignet sind.

Aus der DE 10 2016 220 359 A1 ist zur Herstellung von Salzker- nen sowohl ein Werkzeug als auch ein Verfahren bekannt ge- worden. In dieser Druckschrift ist nicht angesprochen, dass der Salzkern einen Kunststoffanteil enthalten kann. Um trotz des dementsprechend spröden Werkstoffverhaltens der Salzkerne fi- ligrane bzw. komplexe und / oder eine Hinterschneidung aufwei- sende Salzkerne hersteilen zu können, und auch um die thermi- schen Spannungen kompensieren zu können, die während der Erstarrung und Schwindung der Salzkerne auftreten, wird in die ser Druckschrift vorgeschlagen, die Salzkerne in einem Werk- zeug herzustellen, welches eine Geometrie aufweist, die wäh- rend der Herstellung des Salzkerns verändert werden kann. Da- bei wird zwischen dem herzustellenden Salzkern und einem so- genannten Kern unterschieden, der ein Teil des Werkzeugs ist und ein hülsenförmiges Formteil aufweist. Der Kernaußen- durchmesser wird vor der Entformung des Salzkerns verringert.

Aus der DE 10 2015 223 008 A1 ist eine Form bekannt, die zur Erzeugung von Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Kunststoff dient. Die Verwendung von Metall als Bestandteil ei- ner solchen Form wird angesprochen, insbesondere von Metall, welches einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, der im Bereich von 50 °C bis 150 °C liegt. Die Eignung der in dieser Druckschrift vorgeschlagenen Form zur Erzeugung metallischer Werkstücke, insbesondere im Druckgussverfahren, ist nicht erwähnt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend zu verbessern, dass Werkstücke mit ei- nem hoch komplexen inneren Aufbau möglichst preisgünstig hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen be- schrieben. Ein nach diesem Verfahren hergestelltes Bauteil be- schreibt Anspruch 16.

Der erfindungsgemäße Vorschlag sieht vor, dass ein Kernele- ment verwendet wird, welches wenigstens 5 Gew.-% Kunststoff enthält. Somit kann die Herstellung des Kernelements im Unter- schied zu Salzkernen mit wirtschaftlich vorteilhafteren Verfahren erfolgen, also mit einer maschinellen Einrichtung und Verfah- rensweise, wie sie in vielen Betrieben vorhanden bzw. bekannt ist. Mögliche Herstellverfahren sind Gussverfahren, Sinterverfah- ren, 3D-Druck, Extrusion von Strang- oder Plattenprofilen, wie auch die Verarbeitung von Halbzeugen, also z. B. spanend be- arbeitete oder unter Wärmeeinwirkung gebogene oder verformte Rohre, Stangen oder Platten.

Besonders bevorzugt wird das Kernelement im Spritzguss her- gestellt, da sich damit in wirtschaftlicher Art und Weise auch komplexe Strukturen hersteilen lassen. Insbesondere ab einem Kunststoffgehalt von 5 Gew.-% wird eine für den Spritzguss er- forderliche Fließfähigkeit des Kernmaterials erreicht. Hierdurch kann beim Spritzguss aufgrund der homogenen Druckverteilung insbesondere im dreidimensionalen Raum eine komplexe Form des Kernelements hergestellt werden. Es ist kein anderes Kern- herstellungsverfahren bekannt, welches den Kern mit dem be- schriebenen Material in der Art und Weise vorteilhaft für den Prozess und frei von der Formgebung im dreidimensionalen Raum erzeugen könnte.

Kernherstellungsverfahren, welche den Kern aus rieselfähigem Material hersteilen, sind hier von der Formgebung aufgrund der Kraftverteilung limitiert. Bei anderen Kernherstellungsverfahren, wie beispielsweise dem Warmkammer Druckgussverfahren, wel- che Kerne aus der flüssigen Schmelze des Kernmaterials her- steilen, wie dem Fachmann aus dem Bereich der Salzkerne be- kannt, oder bei bekannten Sinterverfahren, ist der entstehende Kern spröde und oder weißt eine hohe Schwindung auf und/oder kann durch Teile der Schmelze infiltriert werden, so dass diese Kerne teilweise einen weiteren Bearbeitungsschritt, wie eine Ummantelung mit einem weiteren Material, benötigen.

Weiterhin ist vorschlagsgemäß vorgesehen, dass ein Kernele- ment eine solche Geometrie mit Vorsprüngen und Einbuchtun- gen aufweist, dass es nicht aus dem Werkstück herausgezogen werden kann. Dies gibt bei der Konstruktion des Werkstücks er- hebliche konstruktive Freiheiten für die Lage und Ausgestaltung der Kernhohlräume, so dass hoch komplexe Geometrien z. B. von Strömungskanälen innerhalb eines Werkstücks verwirklicht werden können. Insbesondere können Strömungskanäle auf die Ansprüche des jeweiligen Bauteils optimiert werden, so dass Strömungen z. B. druckverlustarm geführt werden können, Tur- bulenzen vermieden werden können, das Zusammenführen und Aufteilen von Strömungen verbessert werden kann, und der Strömungskanal keine Entformungsschrägen und damit unnötige die Strömung behindernde Querschnittsänderungen aufweisen muss. Genauso ist es aber auch möglich für Werkstücke wie Fil- ter, Mischer, Katalysatoren oder andere, dem Fachmann ersicht- liche Anwendungen, eine Optimierung, z. B. durch eine Oberflä- chenstruktur auszuführen, die möglichst viele Turbulenzen er- zeugt. Da die Entfernung des Kernelements bei dem vor- schlagsgemäßen Verfahren nicht von der Geometrie des Kerns in der Weise abhängt, dass er herausgezogen werden kann, können Hinterschnitte, Querschnittsänderungen eines Strö- mungskanals z. B. für eine optimierte Anströmung von Funkti- onsbauteilen wie Wärmetauscher, aber auch kleine Geometrien zur Optimierung der Strömung, wie dies bei einer„Golfballober- fläche“ der Fall ist oder für andere dem Fachmann ersichtliche Vorteile genutzt werden.

Das erwähnte Kernelement kann einen Abschnitt eines aus zwei oder mehr Elementen zusammengesetzten Kerns bilden. Diese zwei oder mehr Elemente können aus dem gleichen oder auch aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Dabei muss es sich nicht bei jedem Kernelement um ein erfindungsgemäßes Kernelement handeln, es genügt, wenn im Kern ein erfindungs- gemäßes vorhanden ist. So kann beispielsweise nur ein Teil des Kerns, für den eine filigrane Struktur vorgesehen ist, durch ein erfindungsgemäßes Kernelement gebildet sein, und der Rest des Kernes in herkömmlicher, aus dem Stand der Technik be- kannter Art gebildet sein. Ein Kernelement kann jedoch auch ein- teilig den gesamten Kern bilden. Nachfolgend wird häufig der Begriff Kern stellvertretend gebraucht, wobei die dazu gemach- ten Aussagen auch für ein Kernelement gelten, welches lediglich einen Abschnitt eines Kerns bildet, sofern aus dem Zusammen- hang nichts Anderes hervorgeht.

Der Kern kann auch selbst noch Elemente aus einem zweiten Werkstoff enthalten, welche z. B. auch im Kernelement eingebet- tet sein können. So ist es bspw. denkbar, dass in einem oder mehreren Kernelementen metallische Stifte als Montagehilfe zum Zusammensetzen eines Kernes vorgesehen sind, oder Elemente, welche als Kernmarke dienen. Die Elemente können bei einer späteren Entfernung des Kerns ebenfalls entfernt wer- den, oder auch im Werkstück verbleiben. So ist es auch möglich, dass der Kern erzeugt wird, indem ein beliebig geformtes erstes Halbzeug mit der erfindungsgemäßen Kernmasse bereichsweise angespritzt oder umspritzt wird, d. h. indem das erfindungsge- mäße Kernelement daran ausgebildet wird. Das Halbzeug ver- bleibt nach der Entkernung im Werkstück. Im Sinne der Anmel- dung wird als erfindungsgemäßes Kernelement nur die erfin- dungsgemäße Kernmasse verstanden, unabhängig ob daran oder darin weitere nicht erfindungsgemäße (Kern-)Elemente vorgesehen sind.

Es ist weiter denkbar, dass der Kern im Wesentlichen hohl ge- staltet ist oder bereichsweise über Hohlräume verfügt. So kön- nen zudem auch Kanäle im Kern gebildet sein, welche z.B. wäh- rend eines Gießvorgangs mit einem Kühlmittel durchströmbar sind. Bei einem löslichen Kern muss ein Kühlmittel gewählt wer- den, in welchem der Kern unlöslich ist; also z. B. bei einem Wasserlöslichen Kern ein Öl.

Der Kern kann darüber hinaus insgesamt oder bereichsweise auch mit einer funktionalen Schicht versehen sein, welche am Werkstück verbleiben kann oder während des Gießens in den Gusswerkstoff diffundiert und/oder eine intermetallische Phase an der Werkstückwandung bilden kann um z. B. einen Korrosi- onsschutz zu realisieren. Weiterhin ist vorschlagsgemäß vorgesehen, im Kernhohlraum des Werkstücks, auch Kavität genannt, eine Geometrie zu ver- wirklichen, die im Rahmen des vorliegenden Vorschlags als so genannte„filigrane Struktur“ bezeichnet wird. Dabei steht insbe- sondere die Struktur des zu schaffenden metallischen Werk- stücks im Vordergrund, so dass es sich um eine Struktur han- deln kann, die vom metallischen Material des Werkstücks gebil det ist, oder die als Kavität bzw. Hohlraum von dem metallischen Material des Werkstücks umgeben ist. Aufgrund der Wechsel- wirkung zwischen Kern und Werkstück bedeutet dies, dass eine filigrane Struktur einer im Werkstück vorhandenen, vom Metall umgebenen Kavität einen dementsprechend geformten Kern vo- raussetzt.

Der Begriff der filigranen Struktur wird im Rahmen des vorlie- genden Vorschlags als eine Ausgestaltung des Werkstücks ver- standen, bei welcher entweder metallische Bereiche des Werk- stücks mit einer Dicke oder einem Durchmesser von höchstens 5 mm in die Kavität ragen, beispielsweise Rippen, Verbindungs- stege, Noppen o. dgl ., oder bei welcher die Kavität zumindest abschnittsweise ein Verhältnis von kleinster Querschnittsabmes- sung zu Länge aufweist, welches kleiner ist als 1 : 7, so dass al- so die Länge der Kavität zumindest abschnittsweise mehr als das Siebenfache größer ist als seine kleinste Querschnittsab- messung, z. B. bei rundem Querschnitt sein Durchmesser oder z. B. bei rechteckigem Querschnitt die kürzere Seitenlänge oder z. B. bei vieleckigem Querschnitt das kleinste Maß aus Höhe, Diagonale oder Seitenlänge. Somit lassen sich mit dem vor- schlagsgemäßen Verfahren Bauteilgeometrien im Werkstück verwirklichen, die mit einem Salzkern aufgrund der Problematik mechanischer Stabilität nicht möglich sind. Auch die Kunststoff- kerne, die aus dem gattungsgemäßen Verfahren bekannt sind, lassen typischerweise keine filigranen Strukturen zu, da bei Un- terschreitung eines Verhältnisses von kleinster Querschnittsab- messung zu Länge von 1 : 7 der Auszugswiderstand beim Zie- hen des Kerns so groß ist, dass ein Bruch des Kerns nicht aus- zuschließen ist und eine vollständige Entfernung des Kerns nicht prozesssicher in einer Serienfertigung gewährleistet werden kann. Im Ergebnis gilt daher bislang in der Fachwelt ein Verhält- nis von kleinster Querschnittsabmessung zu Länge von 1 : 7 als Grenze für die Geometrie von Kernen, die in der Serienfertigung - und im Bereich der Automobilherstellung insbesondere auch in der Großserienfertigung - hergestellt werden sollen.

Bei einem Strömungskanal mit rundem Kanalquerschnitt be- zeichnet beispielsweise der Durchmesser des Strömungskanals die Querschnittsabmessung des Kernhohlraums, d. h. der Kavi- tät. Bei rechteckigen oder ansonsten vom Kreisrund abweichen- den Querschnitten des Kernhohlraums, bei denen beispielsweise eine Höhe und eine Breite festgestellt werden kann, bestimmt jeweils das kleinere Maß dieser Querschnittsabmessungen das relevante Maß, welches mit der Länge des Kernhohlraums in Relation gesetzt wird, um anhand des Verhältnisses von 1 : 7 ei- ne Ausgestaltung als filigrane Struktur zu definieren. Wie dem Fachmann leicht ersichtlich ist, muss sich das Verhältnis nicht auf den vollständigen Kernhohlraum (Einhüllende) und dement- sprechend nicht auf den gesamten Kern beziehen; es wird im Rahmen des vorliegenden Vorschlags auch als filigrane Struktur erachtet, wenn der Kernhohlraum mindestens einen Teilab- schnitt mit dem genannten Verhältnis kleiner 1 : 7 aufweist und der Kern dementsprechend ein Kernelement mit dieser Geomet- rie aufweist.

Mit dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, an- dere, nicht filigrane, Geometrien herzustellen, beispielsweise auch Geometrien mit einem Verhältnis von Querschnitt zu Länge im Bereich von 1. Diese Geometrien sind aufgrund der Schwin- dung vor allem bei größer dimensionierten Kernen schwer her- zustellen, was mit dem vorschlagsgemäßen Verfahren in dem Maße nicht der Fall ist, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auch dafür in besonderer Weise geeignet ist. Schließlich ist vorschlagsgemäß vorgesehen, dass der Kern ent- formungsfrei aus dem Werkstück entfernt wird. Als Entformung wird dabei im Rahmen des vorliegenden Vorschlags bezeichnet, dass der Kern in einem Stück mit bestimmter Geometrie aus dem Kernhohlraum entfernt wird, beispielsweise indem entspre- chende Elemente der Gießform in Art eines Schiebers o. dgl. bewegt werden, oder indem der Kern aus einem Kernhohlraum des Werkstücks herausgezogen werden kann.

Vielmehr ist vorschlagsgemäß vorgesehen, dass eine solche Entformung nicht stattfindet, sondern vielmehr der Kern unter Überführung zumindest des Kunststoffanteils in einen ungebun- denen Zustand aus dem Kernhohlraum entfernt wird. Als unge- bundener Zustand wird verstanden, dass der Kunststoff zumin- dest vorwiegend in einen anderen Aggregatzustand übergeht, d.h. der ursprünglich feste Kunststoff, oder dessen Komponen- ten liegen im ungebundenen Zustand vorwiegend flüssig oder gasförmig vor. So kann beispielsweise der Kunststoff selbst den Aggregatzustand durch einen temperaturinduzierten Phasen- übergang aus der festen Phase, in welcher der Kern zunächst vorliegt, in eine andere, insbesondere flüssige oder gasförmige Phase ändern. Dabei wird im Sinne der Erfindung auch der Zer- fall des Kunststoffs in ein flüssiges oder gasförmiges Stoffge- misch, d.h. z. B. in Rauch, als eine Änderung des Aggregatzu- standes verstanden. Dabei kann vorgesehen sein, allein den Kern in den ungebundenen Zustand zu überführen und aus der Kavität zu entfernen. Es kann aber auch vorgesehen sein, den Kern durch eine Zusammenführung mit anderen Stoffen in den ungebundenen Zustand zu überführen, beispielsweise durch die Lösung des Kunststoffanteils in einem flüssigen oder gasförmi- gen Medium, und dann das Materials des Kerns sowie das Mate- rial des anderen Stoffes gemeinsam aus dem Kernhohlraum zu entfernen.

Das teilweise An- oder vollständige Auflösen des Kerns kann mittels eines chemisch oder physikalisch wirkenden Lösungsmit- tels erreicht werden. Dabei wird im Sinne der Erfindung auch als Lösung verstanden, wenn zwischen Kunststoff und Lösungsmit- tel chemische Reaktionen auftreten, sodass die Reaktionspro- dukte mit dem restlichen Lösungsmittel ein Gemisch bilden, wel- ches vorwiegend im ungebundenen Zustand vorliegt, d. h. bei- spielsweise eine Lösung oder eine Emulsion, oder aber auch ei- ne Suspension oder ein Aerosol.

Ein ungebundener Zustand des Kunststoffs liegt somit vor, wenn der Kunststoff selbst in einem flüssigen oder gasförmigen Zu- stand oder seine Komponenten in einem vorwiegend flüssigen oder gasförmigen Stoffgemisch vorliegen.

Der Kern wird folglich in eine Vielzahl kleiner Bestandteile - ge- gebenenfalls bis in die molekulare Ebene - aufgebrochen, um ihn aus dem Kernhohlraum zu entfernen. Es kann sich dabei beispielsweise um ein mechanisches Aufbrechen handeln, bei- spielsweise wenn der Kern einer bestimmten Bestrahlung, ggf. in Verbindung mit Vibrationen, ausgesetzt wird. Insbesondere hat sich in ersten Versuchen herausgestellt, dass je nach verwende- tem Werkstoff der Kern vorteilhaft pyrolytisch, d.h. durch thermi- sche Zersetzung, entfernt werden kann, wodurch eine zuverläs- sige, rückstandsfreie Entfernung des Kerns gewährleistet wer- den kann. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Kern durch Aufschmelzen aus dem Werkstück entfernt wird. Das Auf- schmelzen kann beispielsweise genutzt werden, um bewusst ei- nen Rückstand des Kernwerkstoffs an der Oberfläche des Kern- hohlraums zu belassen, so dass eine Oberflächenbeschichtung des Kernhohlraums bewirkt werden kann, um beispielsweise den verwendeten metallischen Werkstoff vor dem Einfluss aggressi- ver Fluide zu schützen, die durch den Kernhohlraum beim späte- ren Einsatz des Werkstücks strömen werden.

Weiterhin haben erste Versuche gezeigt, dass der Kern auch vorteilhaft mittels eines chemisch oder physikalisch wirkenden Lösungsmittels rückstandsfrei aus dem Werkstück entfernt wer- den kann oder ausgespült werden kann. Dabei muss nicht not- wendigerweise das komplette Kernelement gelöst werden, denn es kann ausreichen, zumindest einen ungebundenen Zustand des Kunststoffs zu bewirken. Die thermische Belastung des Werkstücks, die bei einer pyrolytischen oder Schmelz- Entfernung des Kerns auf das Werkstück einwirkt, kann durch das Auflösen oder Ausspülen des Kerns vermieden werden.

Eine Kombination von unterschiedlichen Verfahren zur Entfer- nung des Kerns ist möglich, wie anhand von drei Beispielen er- läutert wird:

Beispielsweise kann erstens vorgesehen sein, dass zuerst der Kunststoffanteil des Kerns pyrolysiert wird und anschließend ein Salzanteil des Kerns in Wasser aufgelöst wird.

Oder eine Kombination unterschiedlicher Verfahren kann zwei- tens dadurch erfolgen, dass zunächst nur der Kunststoff„zer- stört“ wird, z. B. durch einen Übergang in einen flüssigen oder gasförmigen Zustand, und anschließend wird ein Füllstoff des Kerns wie z. B. das erwähnte Salz oder auch Talkum aus dem Kernhohlraum ausgespült. Der Füllstoff selbst muss dabei nicht lösbar sein, sondern kann auch mit dem Spülmedium ein belie biges Gemisch bilden.

Oder eine Kombination unterschiedlicher Verfahren kann drittens dadurch erfolgen, dass der Kern eine äußere Hüllschicht als Kernelement aufweist, welches eine die Flinterschneidungen bewirkende Geometrie aufweist und welches wie vorbeschrieben in kleine Bestandteile aufgebrochen und aus dem Kernhohlraum entfernt wird. Das vorschlagsgemäße Verfahren wird daher nur auf dieses äußere Kernelement angewendet. Nach Entfernung dieser äußeren Hüllschicht liegt ein Rest des Kerns vor, der nun an einem Stück entfernt werden kann, z. B. gezogen werden kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Durch diese Kombination kann möglicherweise die erforderliche Zeit reduziert werden, die ansonsten für das vollständige Aufbrechen des ge- samten Kerns in kleine Bestandteile erforderlich wäre.

Im Rahmen des vorliegenden Vorschlags ist vorgesehen, dass durch das Spritzgussverfahren ein Element geschaffen wird, welches als„Kernelement“ bezeichnet ist. Die Verwendung des Spritzgusses ist besonders vorteilhaft, da so bei der Fertigung des Kernelements eine deutlich geringere Schwindung auftritt, als sie bei Salzkerngießverfahren aus der Schmelze bekannt ist. Es kann sich dabei um den vollständigen Kern handeln, der in die Druckgussform eingesetzt werden soll. Es kann sich jedoch auch um lediglich eines von zwei oder mehreren Elementen handeln, die zunächst miteinander verbunden werden, um so den Kern mit seiner endgültigen Geometrie zu schaffen. Dabei müssen nicht alle Teile des Kerns entformungsfrei entfernbar im Sinne der Erfindung sein, es genügt, wenn wenigstens ein Kern- element so beschaffen ist.

So kann beispielsweise durch eine Verklebung mehrerer Kern- elemente eine komplexe Geometrie des Kerns bewirkt werden, ohne den Kern spanabhebend in einem unerwünscht großen Ausmaß nachbearbeiten zu müssen, abgesehen von dem für Spritzguss typischen eventuellen Nachbearbeitungen wie dem Entfernen von Angüssen, Graten o. dgl. Bei der Verklebung mehrerer Kernelemente können Kernelemente verwendet wer- den, die hinsichtlich ihrer Geometrie und / oder ihrer Werkstoffe gleich oder unterschiedlich sein können. Idealerweise ist der Kleber selbst entformungsfrei entfernbar, damit eine rückstands- lose Entfernung in einfacher Weise möglich ist. Bei geeignetem Kunstsoff im Werkstoff der Kernelemente können diese auch un- ter Erwärmung der Kontaktflächen ohne Zusatz eines gesonder- ten Klebstoffs miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Die Kernelemente müssen auch nicht zwingend verklebt werden, es ist grundsätzlich auch jede Art von kraft-, form- oder stoffschlüs- siger Verbindung geeignet. Es kann jedoch vorgesehen sein, das Kernelement, welches zu nächst im Spritzgussverfahren hergestellt ist, anschließend nachzubearbeiten, insbesondere Span abhebend nachzubear- beiten, um die endgültig gewünschte Geometrie dieses Kern- elements zu erhalten. Insbesondere wenn lediglich ein einziges Kernelement später den Kern bilden soll, kann eine derartige Nachbearbeitung des Kerns wirtschaftlich vorteilhaft sein im Vergleich zur Herstellung eines Kerns aus mehreren einzelnen, miteinander zu verbindenden Kernelementen. Eine Nachbearbei- tung kann insbesondere im Kontaktbereich zum zu bildenden Werkstück erfolgen, d.h. es lassen sich z.B. durch die Nachbe- arbeitung Strukturen im Kernelement erzeugen, welche später im Werkstück abgebildet werden.

Die Kernelemente, welche im Spritzguss hergestellt werden können, können teilweise oder insbesondere auch vollständig aus einem Kunststoff bestehen wie z.B. Bakelit, Epoxiden oder Duroplasten, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunst- stoff wie einem Polyamid, einem Acrylat, Styrol, Lactide, Ethylen, Propylen, Acetat oder einem Alkohol, insbesondere einem Po- lyvinylalkohol oder einer Mischung dieser Kunststoffe. Abgese- hen von der guten Verarbeitbarkeit dieser Kunststoffe weisen diese auch Vorteile auf hinsichtlich ihrer späteren Entfernbarkeit aus dem Kernhohlraum, und beispielsweise die Thermoplaste können unter bestimmten Bedingungen auch wiederverwendet werden. Polyvinylalkohol ist zudem hinsichtlich der Umweltbelas- tung problemlos und insofern vorteilhaft, als er in das Abwasser abgegeben werden darf.

Das vorschlagsgemäße Verfahren kann vorteilhaft angewendet werden, wenn das Werkstück im in einem Kaltkammer- oder Warmkammerdruckgussverfahren, und insbesondere in einem Hochdruckgussverfahren erzeugt wird. Hierbei wird unter Hoch- druckgussverfahren ein Druckgussverfahren verstanden, bei dem die Drücke größer 30 bar, insbesondere größer 100 bar, angewendet werden. Dem Fachmann ist ersichtlich, dass das Verfahren aber auch im Niederdruckguss bei Drücken kleiner 30 bar angewendet werden kann.

Vorteilhaft ist das Verfahren besonders im Hochdruckguss bei einem Gießdruck von mehr als 100 bar, da dort typischerweise eine hohe Biegebeanspruchung des Kernes vorliegt und das vorgeschlagene Kernelement eine besonders gute Biegefestig- keit aufweist ggü. einem Kernelement mit einem geringeren Kunststoffanteil, bzw. einer höheren Sprödigkeit. Da bei einem hohen Gießdruck das Kernelement sehr schnell innerhalb weni- ger Millisekunden umgossen wird, kann der Kunststoff in dieser Zeit noch nicht erweichen oder an Festigkeit verlieren wie dies ggf. bei einer geringeren Gießgeschwindigkeit der Fall sein könnte; so ist besonders bei einer hohen Gießgeschwindigkeit, bzw. einem hohen Gießdruck, eine gute Formbeständigkeit des Kernelements gegeben.

Ganz besonders vorteilhaft eignet sich das Verfahren wenn das Werkstück im Aluminium-Hochdruckgießverfahren erzeugt wird, also eine schmelzflüssigen Aluminiumlegierung mit einem Druck von 250 bar oder mehr in die Form eingebracht wird. Dabei kann der Gießdruck bevorzugt bei 500 bar oder höher, besonders be- vorzugt bei 700 bar oder höher liegen. Durch den hohen Druck kann sichergestellt werden, dass das Metall in sämtliche Berei- che des Formhohlraums vollständig einströmt, so dass die er- wähnten filigranen Strukturen zuverlässig auch bei einer Serien- fertigung mit möglichst kurzen Taktzeiten erzeugt werden kön- nen. Der hohe Druck bewirkt weiterhin, dass die Druckgussform innerhalb von einigen Millisekunden, also innerhalb von Sekun- denbruchteilen und typisch innerhalb von weniger als 1/10 Se- kunde, vollständig gefüllt werden kann, so dass die Temperatur- beaufschlagung des grundsätzlich temperaturempfindlichen Kerns, der ja Kunststoff enthält, auf eine sehr kurze Zeit be- grenzt werden kann, bis das Metall an den äußeren Oberflächen des Werkstücks, bzw. an der Grenzfläche von Werkstück und Kern, zu erstarren beginnt und eine ausreichende Formstabilität aufweist. Wenn der Kern anschließend erweicht und keine Formbeständigkeit mehr garantieren kann, hat das metallische Werkstück eine ausreichende Formstabilität erreicht, um uner- wünschte Verformungen des Werkstücks auszuschließen.

Das Metall, welches jedes, dem Fachmann bekannte, gießfähige Metall oder Legierung sein kann, insbesondere nicht Eisen- Metall wie Kupfer, Zink, Messing, Magnesium oder Aluminium, welches vorteilhaft mit einer Temperatur von mehr als 380° C in die Druckgussform eingebracht wird. Insbesondere wenn als Ma- terial eine Aluminiumlegierung verwendet wird und die Verarbei- tung des Metalls im Aluminium-Hochdruckguss mit Drücken von mehr als 250 bar erfolgt, wird durch eine Temperatur von mehr als 500° C ein Fließverhalten der Aluminiumschmelze gewähr- leistet, welches die Erzeugung der gewünschten filigranen Struk- turen ermöglicht.

Insbesondere hat sich in ersten Versuchen herausgestellt, dass angesichts von Drücken in Höhe von mehr als 500 bar und an- gesichts von Temperaturen, die im Bereich von 550 bis 650° C liegen, wenn die Aluminiumlegierung in die Druckgussform ein- strömt der Kern eine ausreichende mechanische und thermische Stabilität aufweist, um den Gießvorgang unbeschadet zu über- stehen und so die gewünschte spätere Geometrie des Werk- stücks nicht aufgrund von Defekten des Kerns zu gefährden.

Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass das Kernelement neben dem Kunststoff thermisch stabile aber lösliche Füllstoffe enthält. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Salz handeln. Hier- durch wird einerseits die Temperaturbeständigkeit des Kerns verbessert, und andererseits kann das Salz oder ein vergleich- bar geeigneter Füllstoff die Zerstörung des Kerns, nämlich das Aufbrechen in eine Vielzahl kleiner Bestandteile unterstützen. Wenn es sich beispielsweise um ein wasserlösliches Salz wie Natriumchlorid handelt (NaCI) kann das Salz durch Wasser ge- löst werden. Besonders vorteilhaft hat sich in ersten Versuchen die Verwen- dung von halogenfreien Salzen, wie z. B. Natriumkarbonat als Salz bewährt: Dieses ist ebenfalls wasserlöslich und verhindert Reaktionen mit dem Kunststoff, die im Falle beispielsweise von Natriumchlorid auftreten könnten und zu nicht wasserlöslichen Rückständen im Kernhohlraum führen könnten.

Wenn die Salzanteile im Kernelement eine Verbindung der ein- zelnen Kunststoffbereiche in Kernelemente verhindern, so kann durch Auflösung des Salzes das Kernelement in eine Vielzahl kleiner Partikel aufgebrochen werden, die anschließend aus dem Kernhohlraum herausgeschwemmt werden können. Vorzugs- weise jedoch kann das Kunststoffmaterial innerhalb eines Kern- elements eine Art Matrix bilden, in welche der Salzanteil einge- lagert ist, so dass die einzelnen Kunststoffbereiche sämtlich mit- einander in Verbindung stehen. Auf diese Weise kann die me- chanische Stabilität - beispielsweise die Schwingungs- und Stoßfestigkeit - des Kernelements erheblich verbessert werden, so dass mechanische Schäden des Kerns beim Druckgießvor- gang vermieden werden können, wenn im Hochdruckgießverfah- ren die Schmelze innerhalb von Sekundenbruchteilen in die Form einströmt und auf den Kern einwirkt. Durch die hohe me- chanische Stabilität kann der Kern mit einer besonders feinen Geometrie und geringen Querschnitten hergestellt werden, ohne beim Gießvorgang ein Zerbrechen des Kerns befürchten zu müssen.

In ersten Versuchen hat sich insbesondere die Verwendung von Polyvinylalkohol (PVAL) für das Kunststoffmaterial eines Kern- elements bewährt. Der Polyvinylalkohol ist wasserlöslich, so dass in Verbindung mit einem wasserlöslichen Salz, wie bei spielsweise dem erwähnten Natriumkarbonat, ein vollständig wasserlösliches Kernelement geschaffen werden kann. Insbe- sondere wenn mehrere Kernelemente zu einem Kern miteinan- der verbunden werden und dabei ein wasserlöslicher Kleber verwendet wird, kann der gesamte Kern rückstandsfrei mit Hilfe von Wasser aus dem Kernhohlraum ausgespült werden.

Als weitere mögliche Füllstoffe zu den schon erwähnten Füllstof- fen sind z. B. Kreide und auch Talkum zu nennen, sowie weitere dem Fachmann ersichtliche Salze und Füllstoffe. Des Weiteren können auch Mischungen aus verschiedenen Salzen und /oder Füllstoffen und / oder Kunststoffen zum Einsatz kommen.

Als Lösungsmittel können neben Wasser auch organische Lö- sungsmittel, insbesondere Glykole, eingesetzt werden, um ein Kernelement aus dem Kernhohlraum zu entfernen. Die Lö- sungsmittel können bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Tem- peratur eingesetzt werden, um z. B. die Löslichkeit zu optimieren und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens zu verbessern.

Bei einem ausreichend hohen Anteil des Kunststoffs im Kern- werkstoff, insbesondere ab dem vorschlagsgemäß vorgesehe- nen Anteil von 5 Gew.-%, kann es zur Entfernung des Kernele- ments ausreichen, wenn lediglich der Kunststoff in einen unge- bundenen Zustand wechselt, um so die Bindung des Füllstoffs im Kernelement aufzuheben, so dass der Füllstoff beispielsweise ausgespült werden kann, ohne selbst pyrolysiert oder chemisch bzw. physikalisch gelöst werden zu müssen, es reicht vielmehr aus, eine Dispersion zu schaffen.

Das Verfahren ist besonders geeignet zur Herstellung von Ma- schinenteilen mit filigranen Strukturen, komplexen Hinterschnei- dungen oder beispielsweise auch integrierten Kühlkanälen. So kann das Verfahren z.B. besonders für die Herstellung von Mo- torenteilen wie Motorengehäuse, Getriebegehäuse oder Zylin- derkurbelgehäuse, Turbinenschaufeln mit feinen Strukturen oder Hohlstrukturen, Werkzeuge mit integrierten Kühlkanälen bspw. zur konturnahen Kühlung, oder anderen komplexen Bauteilen, welche heutzutage sonst nur mit besonders vielen Prozessschrit- ten oder aufwändigen Verfahren wie dem Selektiven Laser Sin- tern herstellbar sind, angewendet werden. Vorteilhaft kann das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks angewendet werden, welches einen oder mehrere auf die Verwendung des Werkstücks optimierte Strö- mungskanäle aufweist. Eine Optimierung kann bspw. den Strö- mungswiderstand im Strömungskanal betreffen, d. h. die Mini- mierung eines Druckverlusts oder die Vermeidung von Turbulen- zen. Dazu können bspw. scharfe Kanten oder Umlenkungen vermieden werden (als„scharf“ wird insbesondere verstanden, wenn der Radius der Kante oder Umlenkung kleiner ist als der Querschnittsdurchmesser des Kanals in der mit dem Radius auf- spannenden Ebene) oder weitere bekannte Methoden aus der Strömungslehre angewandt werden. Eine Optimierung kann bspw. aber auch eine Querschnittsausgestaltung oder Oberflä- chenstrukturierung zur Verbesserung des Wärmetransports zwi- schen dem Werkstück und einem Fluid betreffen, z. B. durch Schaffung einer großen oder besonders strukturierten Wan- dungsoberfläche.

Besonders vorteilhaft kann das vorgeschlagene Verfahren an- gewendet werden, um einen Wärmetauscher herzustellen. Bei- spielsweise ist es aus dem Bereich der Brennkraftmaschinen bekannt, Wärmetauscher zu verwenden, bei denen Kühlflüssig- keit und Öl durch zwei voneinander getrennte Strömungskanäle des Wärmetauschers geführt werden. Insbesondere werden derartige Wärmetauscher häufig als Plattenwärmetauscher aus- gestaltet, wobei eine Vielzahl von Platten jeweils voneinander beanstandet angeordnet sind und abwechselnd zwischen jeweils zwei benachbarten Platten ein Strömungskanal für das Öl und ein Strömungskanal für das Kühlfluid verläuft. Die Montage eines derartigen Wärmetauschers aus einer Vielzahl einzelner Platten ist einerseits aufwendig und stellt andererseits durch die Vielzahl von Trennstellen eine Vielzahl von Fehlerquellen in Form von potenziellen Undichtigkeiten dar. Nach dem vorgeschlagenen Verfahren kann ein solcher Plattenwärmetauscher als ein einzi- ges Gussbauteil hergestellt werden, so dass die beiden ange- sprochenen Nachteile eines Wärmetauschers hinsichtlich Mon- tage und hinsichtlich Dichtheit entfallen können.

Insbesondere wenn der Wärmetauscher ohnehin mit anderen Komponenten einer Motorenperipherie verbunden werden soll, kann vorschlagsgemäß vorgesehen sein, den Wärmetauscher nicht als eigenständiges, z. B. quaderförmiges Element auszu- gestalten, sondern vielmehr mit anderen Komponenten in Form eines hoch komplexen integrierten Bauteils zu fertigen. Hier durch können aufgrund des weiteren Entfalls von Flanschverbin- dungen potentielle Leckagestellen reduziert werden und der Aufwand in der späteren Montage des hergestellten Werkstücks verringert werden. Auch können die Vorteile bzgl. der Freiheits- grade in der geometrischen Ausgestaltung genutzt werden und dadurch ein verbessertes Produkt insbesondere bezüglich seiner Bauraumausnutzung und hinsichtlich eines Druckverlustes bei seiner Durchströmung hergestellt werden, z. B. mittels einer hier- für besonders geeigneten Oberflächenstrukturierung.

Der vorliegende Vorschlag wird anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 schematisch die Herstellung eines Kernelements in mehreren Schritten,

Fig. 2 die Herstellung eines metallischen Werkstücks im

Aluminium-Hochdruckgussverfahren unter Verwen- dung des Kerns von Fig. 1 ,

Fig. 3 + 4 Kernelemente zur Herstellung eines Plattenwärme- tauschers,

Fig. 5 - 7 die Anordnung einer Mehrzahl der Kernelemente zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers, Fig. 8 - 10 Ansichten auf das Werkstück zur Herstellung eines

Plattenwärmetauschers,

Fig. 11 den aus diesem Werkstück hergestellten montage- fertigen Plattenwärmetauscher. Fig. 12 zeigt ein Modul zur Aufnahme eines Filtereinsatzes sowie mit dem in dem Modul angeordneten Wär- metauscher von Fig. 11 , und

Fig. 13 ein Werkstück mit einem aus drei Kernelementen gebildeten Kern mit Einlegern.

In Fig. 1 ist eine Spritzgussform 1 dargestellt, die eine als obere Formhälfte dargestellte Düsenseite 2 und eine als untere Form- hälfte dargestellte Auswerferseite 3 aufweist, wobei die Düsen- seite 2 und die Auswerferseite 3 einen Flohlraum 4 umschließen. Ein fließfähiges Kernmaterial 5 liegt als Compound vor und be- steht im vorliegenden Beispiel aus Polyvinylalkohol, als Kunst- stoffkom ponente sowie aus Natriumkarbonat (Na2COs) als Salz- komponente. Der Salzanteil liegt bevorzugt bei einem Anteil von mehr als 40 Gew.-%. Diese Ausgangssituation zur Fierstellung eines Kerns 18 ist in Fig. 1 ganz links als erster Verfahrensschritt dargestellt.

Rechts daneben ist ersichtlich, dass mittels eines Einspritzag- gregats 6, welches hier als Druckkolben angedeutet ist, das Kernmaterial 5 durch einen Zufuhrkanal 7 in die Spritzgussform 1 eingespritzt worden ist, so dass das Kernmaterial 5 nun den Flohlraum 4 und den Zufuhrkanal 7 ausfüllt. Im Flohlraum 4 bildet das Kernmaterial 5 nun ein aus einem einzigen Kernelement 8 gebildeten Kern 18.

Im benachbart rechts dargestellten dritten Verfahrensschritt wird die Spritzgussform 1 geöffnet, indem die Düsenseite 2 und die Auswerferseite 3 auseinandergefahren werden, so dass nun das Kernelement 8 aus der Spritzgussform 1 entnommen werden kann, nachdem es ausreichend abgekühlt und dementsprechend erstarrt ist, so dass es formstabil bleibt.

Im ganz rechts dargestellten Verfahrensschritt der Fig. 1 ist er- sichtlich, dass das Kernelement 8 zur Fierstellung eines einsatz- bereiten Kerns 18 einerseits von einem Anguss 9 getrennt wor- den ist, bei dem es sich um das Kernmaterial 5 handelt, welches im Zufuhrkanal 7 erstarrt ist. Weiterhin ist durch spanabhebende Bearbeitung der Kern 18 mit zwei Vertiefungen 10 versehen worden, nämlich in Form von Bohrungen, die den Kern 18 voll- ständig durchsetzen und einen Durchmesser von jeweils 1 mm aufweisen. Abgesehen von diesen Vertiefungen 10 weist der Kern 18 auch einen Vorsprung 11 auf.

Je nach Ausprägung und Form können die erwähnten Vertiefun- gen 10 auch im Spritzguss selbst dargestellt werden, wobei die- se eine wie bereits beschriebene filigrane Struktur darstellen, die Vertiefungen und / oder Erhebungen aufweisen können, wobei die Vertiefungen durch das Werkstück (Löcher) gehen können, aber nicht müssen.

Fig. 2 zeigt die Verwendung dieses so hergestellten Kernele- ments 8 als Kern 18 bei der Herstellung eines Werkstücks 12, ebenfalls wieder in mehreren Schritten von links nach rechts. Ei- ne Gießform ist hier als Druckgussform 101 ausgestaltet und weist eine Düsenseite 102 und eine Auswerferseite 103 auf, die einen Hohlraum 104 umschließen. Im Hohlraum 104 ist der Kern 18 angeordnet. Ein fließfähiger metallischer Werkstoff 105, im Beispiel die Schmelze einer Aluminiumlegierung, befindet sich unmittelbar außerhalb der Druckgussform 101.

Im nächsten Schritt ist dargestellt, dass das flüssige Metall 105 mittels eines Einspritzaggregats 106 unter hohem Druck in die Druckgussform 101 eingespritzt worden ist und den Hohlraum 104 sowie den Zufuhrkanal 107 ausfüllt und den Kern 18 umgibt. Dabei ist das Metall auch in die Bohrungen, also in die Vertie- fungen 10 des Kerns 18 eingeströmt.

Im benachbart daneben rechts dargestellten Arbeitsschritt ist die Druckgussform 101 getrennt worden, indem die Düsenseite 102 und die Auswerferseite 103 auseinandergefahren worden sind, so dass nun ein metallisches Werkstück 12 aus der Form ent- nommen werden kann. Der Kern 18 befindet sich dabei noch in- nerhalb des Werkstücks 12. Aufgrund seiner Geometrie kann er nicht aus dem Werkstück 12 entformt werden.

Als letzter Herstellungsschritt bei der Herstellung des fertigen Werkstücks 12 ist ganz rechts in Fig. 2 dargestellt, dass ein An- guss 109 aus Metall von dem Werkstück 12 entfernt worden ist und das Kernmaterial 5 des Kerns 18 in viele kleine, schema- tisch angedeutete Bestandteile aufgebrochen worden ist. Inner- halb des Werkstücks 12 bleibt nun eine Kavität 108 zurück, die zuvor der Kern 18 ausgefüllt hatte. Insbesondere wird dabei eine filigrane Struktur 14 innerhalb des Werkstücks 12 dadurch ge- schaffen, dass Stifte 14‘ mit einem Durchmesser von 1 mm in- nerhalb des Werkstücks 12 geschaffen worden sind, nämlich als Material aus dem Werkstoff 105 der Aluminiumlegierung, wel- ches in die Vertiefungen 10 des Kernelements 8 eingeströmt war.

Dadurch, dass der Kern 18 aus Polyvinylalkohol und Natrium- karbonat bestand, konnte er durch Verwendung von lediglich Wasser aus dem Werkstück 12 herausgelöst und dabei vollstän- dig aufgelöst werden.

Abhängig vom eingesetzten Kernmaterial kann die Entkernung pyrolytisch oder durch Lösen des Kernmaterials in einem Lö- sungsmittel stattfinden. Es ist auch denkbar, dass ein biologisch abbaubarer Kunststoff, wie z.B. ein stärkebasierter Kunststoff, durch einen chemischen oder biologischen Prozess (z.B. Zerset- zung durch Bakterien) zerstört wird. Weiterhin können mechani- sche Effekte genutzt werden, wie z. B. mittels Sprühlanzen oder anderer den Kern schädigender oder zerstörender Verfahren.

Die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Entfernung des Kerns 18 können allein oder in Verbindung miteinander eingesetzt wer- den: beispielsweise kann eine Entkernung mittels Lösen des Kerns 18 in einer Flüssigkeit erfolgen, z. B. im Wasserbad, und in Form eines Ultraschallbads mit einer mechanischen Wirkung kombiniert werden.

Fig. 3 zeigt ein Kernelement 8, welches dazu dient, in einem Werkstück eine Kavität 108 in Form eines Strömungskanals 21 zu schaffen, der von Öl durchströmt werden soll, so dass im Weiteren dieses Kernelement mit der Bezeichnung 8ö gekenn- zeichnet wird. Das Kernelement 8ö hat die Maße 10cm x 3cm, eine Dicke von 2mm und weist eine Vielzahl von Vertiefungen 10 in Form von Bohrungen mit einem Durchmesser von 1 mm auf, sowie in Form von gebogenen, das Kernelement 8ö durchset- zenden Schlitzen. Weiterhin weist das Kernelement 8ö zwei an- geformte Rohrstutzen 15 auf, die jeweils eine das Kernelement 8ö durchsetzende Durchgangsbohrung 16 umgeben.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Kernelement 8, welches einen Strö- mungskanal 21 für Wasser im Werkstück schaffen soll, so dass im Weiteren dieses Kernelement als Kernelement 8w bezeichnet wird. Auch hier hat das Kernelement 8w die Maße 10cm x 3cm, eine Dicke von 2mm, und weist eine Vielzahl von Vertiefungen 10 auf, die in Form von gebogenen Schlitzen mit einer Breite von 1 mm ausgestaltet sind. Durchgangsbohrungen 16 sind einerseits dort vorgesehen, wo am Kernelement 8ö die beiden Rohrstutzen 15 angeordnet sind, und andererseits auch innerhalb von vier Rohrstutzen 15 die sich am äußeren Rand des Kernelements 8w befinden.

Die unterschiedlichen Geometrien des auch als Ölkern bezeich- neten Kernelements 8ö und des auch als Wasserkern bezeich- neten Kernelements 8w sind so gewählt, dass sie für das jeweili- ge Strömungsmedium einerseits eine intensive Wärmeübertra- gung ermöglichen und andererseits Druckverluste in dem jewei- ligen Strömungskanal 21 möglichst gering halten; so sind z. B. die Kanäle, die von Wasser durchströmt werden sollen, im dar- gestellten Ausführungsbeispiel breiter als die Kanäle, die von Öl durchströmt werden sollen. Fig. 5 zeigt die abwechselnde und noch auseinandergezogene Anordnung von Kernelementen 8ö und 8w übereinander.

Fig. 6 zeigt die Anordnung von Fig. 5, wobei die Kernelemente 8ö und 8w nun zu einem einen Kern 18 bildenden Paket zu- sammengesetzt sind. Der Kern 18 ist über dem Unterteil eines Druckgusswerkzeugs angeordnet. Dieses ist mit sechs Füh- rungsstiften 17 versehen, welche die Rohrstutzen 15 des aus den Kernelementen 8ö und 8w gebildeten Plattenpakets auf- nehmen.

In Fig. 7 ist die Anordnung dieses als Plattenpaket ausgebildeten Kerns 18 im Druckgusswerkzeug dargestellt. Eine obere Werk- zeughälfte, die in Fig. 7 ersichtlich ist, kann nun auf die Füh- rungsstifte 17 abgesenkt werden, und anschließend wird unter Flochdruck eine flüssige Aluminiumlegierung in das Werkzeug gebracht und umschließt den als Plattenpaket der Kernelemente 8 gebildeten Kern 18.

Fig. 8 zeigt das so hergestellte Werkstück 12.

Fig. 9 zeigt das Werkstück 12 in einer nicht einsatzfertigen Aus- gestaltung, bei der zur Veranschaulichung die oberste Gehäu- sewand des Werkstücks 12 entfernt ist und so ein Blick auf eine als Strömungskanal 21 ausgebildete Kavität 108, nämlich einen Ölkanal 21 ö freigegeben ist, nachdem nämlich sämtliche Kern- elemente 8ö und 8w aus dem Werkstück 12 entfernt worden sind. Die Vertiefungen 10 des Kernelements 8ö haben zur Aus- gestaltung von einer Vielzahl von filigranen Strukturen 14 in Ge- stalt von Noppen 14“ und von zwei gebogen verlaufenden Ste- gen 14‘“ geführt, die einerseits die Strömung des Öls durch den Ölkanal 21 ö optimieren und andererseits die Wärmetauscher- Oberfläche maximieren. Fig. 10 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen weiteren Schnitt durch das Werkstück 12 der Fig. 8 bzw. der Fig. 9, wobei in Fig. 10 ein Ström ungskanal 21 , nämlich ein Wasserkanal 21 w des Werkstücks 12 freigelegt ist. Dabei ist erkennbar, dass die wellenförmig bzw. gebogen verlaufenden Vertiefungen 10 des Kernelements 8w zu entsprechenden filigranen Strukturen 14 in Form von gebogen verlaufenden Stegen 14‘“ im Wasserkanal 21w geführt haben.

Fig. 11 zeigt das Werkstück 12 in einer spanabhebend bearbei- teten Form, in der es nun einen einbaufertigen Wärmetauscher 20 bildet: Die vier äußeren Durchgangsbohrungen 16 sind entfal- len, und lediglich die beiden mittleren Durchgangsbohrungen 16 sind verblieben, die nämlich als Einlass und Auslass des Wär- metauschers 20 an eine Ölleitung angeschlossen werden. Die beiden Längsseiten des Werkstücks 12 sind dabei so weit span- abhebend bearbeitet worden, dass nicht nur die dort angeordne- ten Durchgangsbohrungen 16 weggefallen sind, sondern auch die beiden Längsseitenwände des Werkstücks 12 entfernt wor- den sind. Dementsprechend liegen an den beiden gegenüberlie- genden Längsseiten des Wärmetauschers 20 Wasserkanäle 21 frei, so dass der Wärmetauscher 20 quer zu seiner Längsrich- tung vom Wasser bzw. Kühlfluid eines Verbrennungsmotors durchströmt werden kann und in seiner Längsrichtung vom Öl durchströmt werden kann.

Fig. 12 zeigt ein Modul 22, welches einen Filterbecher 23 auf- weist, der zur Aufnahme eines auswechselbaren Filtereinsatzes dient und der mit einem separaten, in Fig. 12 nicht dargestellten, Deckel verschlossen werden kann. Nach unten hin schließt der Filterbecher 23 an ein Gehäuse 24 des Wärmetauschers 20 an. Der Wärmetauscher 20 ist in dieses Gehäuse 24 eingesetzt, wo- bei das Gehäuse durch einen in Fig. 12 ebenfalls nicht darge- stellten Deckel flüssigkeitsdicht verschlossen wird und dann vom Wasser durchströmt werden kann. Dieser Gehäusedeckel des Gehäuses 24 ermöglicht den Anschluss der erwähnten Ölleitung, so dass innerhalb des Gehäuses 24 der Wärmetauscher 20 so- wohl vom Wasser als auch vom Öl durchströmt werden kann.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 12 ist der Wärmetauscher 20 durch ein einziges Bauteil gebildet, so dass die Montage und Abdichtung einer Vielzahl einzelner Platten nicht erforderlich ist. Die Erzeugung filigraner Strukturen inner- halb des Wärmetauschers 20, wie sie durch das vorgeschlagene Herstellungsverfahren ermöglicht ist, kann abweichend von dem in Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispiel dazu genutzt wer- den, eine noch höhere Integration von Funktionen in dem Modul 20 zu ermöglichen. Als höhere Integrationsstufe wird dabei be- zeichnet, dass die gleichen Funktionen bei noch kompakteren Abmessungen des Moduls 22 ermöglicht werden, oder dass bei gleichen Abmessungen das Modul eine höhere Leistungsfähig- keit aufweisen kann, beispielsweise eine höhere Wärmetau- scherleistung.

So kann beispielsweise vorgesehen sein, das als Gussteil aus- gestaltete Modul 22, welches den Filterbecher 23 und das Ge- häuse 24 als ein einziges integriertes Gussteil aufweist, dadurch weiterzubilden, dass dieses eine Gussteil auch den Wärmetau- scher 20 bildet, so dass der Wärmetauscher 20 nicht als separa- tes Bauelement montiert werden muss. Beispielsweise kann vorgesehen sein, Rippen 25, die das Modul 22 ohnehin aufweist, und/oder den Filterbecher 23 doppelwandig auszugestalten und mit Strömungskanälen im Inneren zu versehen, so dass der im Modul 22 dargestellte Bauraum, den der Wärmetauscher 20 er- fordert, erheblich reduziert werden kann.

Figur 13 zeigt den Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbei- spiel eines Werkstücks 12 mit einem innenliegenden Kern 18, der aus drei Kernelementen 8a, 8b, 8c gebildet ist und im Werk- stück 12 eine Kavität 108 in Form eines optimierten Strömungs- kanals erzeugt. Dabei sind lediglich die Kernelemente 8a und 8b aus einer erfindungsgemäßen Kernmasse gebildet und das Kernelement 8c ist als ein Stahlstift ausgeführt, welcher bei der Entfernung des Kerns 18 aus dem Werkstück 12 einfach aus der Kavität 108 herausgezogen werden kann. Das Kernelement 8c kann somit für die Herstellung eines weiteren Kerns 18 wieder- verwendet werden.

Das Kernelement 8b verfügt über einen Durchmesser D, welcher weniger als 1/7 der Länge L des Kernelements 8b beträgt und somit in der Kavität 108 des Werkstücks 12 eine filigrane Struk- tur 14 ausbildet.

Das Kernelement 8a verfügt über Einleger 19, welche bspw. aus einem Metall gebildet sein können, bevorzugt aus demselben Metall wie das Werkstück 12. Die Einleger 19 werden bei der Herstellung des Kerns 18 in das Kernelement 8a eingelegt und verbleiben nach der Entfernung des Kerns 18 aus dem Werk- stück 12 im Werkstück 12. Die Einleger 19 können dort z.B. eine Erhöhung des Strömungswiderstands in dem in Figur 13 oberen Abschnitt des Strömungskanals bewirken oder als Filter für Par- tikel vorgesehen sein.

Bezugszeichen: Spritzgussform

Düsenseite der Spritzgussform

Auswerferseite der Spritzgussform

Hohlraum der Spritzgussform

Kernmaterial

Einspritzaggregat der Spritzgussform

Zufuhrkanal der Spritzgussform

Kernelement

(8a, 8b, 8c)

8ö = für Öl,

8w = für Wasser

Anguss Kernelement

Vertiefung

Vorsprung

Werkstück

filigrane Struktur / 14‘ Stift, 14“ Noppen, 14‘“ Steg Rohrstutzen

Durchgangsbohrungen

Führungsstifte

Kern

Einleger

Wärmetauscher

Strömungskanal

Modul

Filterbecher

Gehäuse

Rippen

Druckgussform

Düsenseite der Druckgussform

Auswerferseite der Druckgussform

Hohlraum der Druckgussform

Metallischer Werkstoff

Einspritzaggregat der Druckgussform

Zufuhrkanal der Druckgussform

Kavität

Anguss des Werkstücks

D Durchmesser

L Länge