Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, insbesondere eines plattenförmigen Formteils.

Die Herstellung von Formteilen im Allgemeinen sowie von plattenförmigen Formteilen im Speziellen ist aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Eines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf es an dieser Stelle deshalb nicht.

Die Einsatz- und Verwendungsgebiete von Formteilen, auch von solchen in plattenförmiger Ausgestaltung sind zahlreich, weshalb es bezogen auf den jeweiligen Anwendungsfall unterschiedliche Anforderungen seitens der Formteile zu erfüllen gilt, was sich auch im Herstellungsverfahren niederschlägt. So sind aus dem Stand der Technik beispielsweise Formteile aus Kunststoff oder anderen giess- oder stampf- oder pressbaren Materialien bekannt geworden, die zur Strukturverstärkung Gitternetze aus z.B. Metall- oder Glasfasern aufweisen. Aufgrund ihrer Materialkombination können derlei Formteile unterschiedlichen Anforderungen in der Verwendung gleichermassen gerecht werden.

Obgleich Formteile sowie Verfahren zu deren Herstellung in vielerlei Ausgestaltungsformen aus dem Stand der Technik bekannt sind, besteht ein ständiges Bestreben nach weiter optimierten Herstellverfahren und/oder Formteilen. Nicht zuletzt spielt der Umweltschutz in diesem Zusammenhang eine immer wichtigere Rolle.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines Formteils vorzuschlagen, das bei gleichzeitiger Umweltfreundlichkeit eine einfach Verfahrensabwicklung gestattet. Mit der Erfindung soll zudem ein neuartiges Formteil vorgeschlagen werden.

Verfahrensseitig wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, insbesondere eines plattenförmigen Formteils, aus einem Kompositwerkstoff, bei welchem in einem ersten Schritt der Kompisitwerkstoff hergestellt wird, indem als Ausgangskomponenten Metallspäne und Wasserglas i n einem vorgebbaren Mischungsverhältnis miteinander vermischt werden, bei welchem in einem

CONFIRMATiQN C0PV zweiten Schritt der Kompositwerkstoff in eine Pressform eingebracht und in einem dritten Schritt verpresst wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dient zur Herstellung eines Formteils ein Kompositwerkstoff, d.h. ein Verbundwerkstoff. Bei diesem Kompositwerkstoff handelt es sich erfindungsgemäss um einen Metall-Kompositwerkstoff, der Metallspäne und Wasserglas beinhaltet. Dabei dient das Wasserglas als Klebstoff für die Metallspäne.

Zur Herstellung des Kompositwerkstoffes werden die Metallspäne und das Wasserglas in einem vorgebbaren Mischungsverhältnis miteinander vermischt. Zwischen den Metallspänen und dem Wasserglas kommt es zu einer Reaktion in Form einer Diffusionsverklebung, wobei eine Verklebung des Wasserglases mit den Oxidschichten der Metallspäne stattfindet. Das Metall-Komposit wird sodann in eine Pressform eingebracht und zu einem Formteil verpresst.

Im endfertig verpressten Zustand weist das Formteil durch die bei der Verpressung des Metall-Komposits erfolgte Verformung und Verkrallung der einzelnen Metallspäne eine Basisstruktur mit sehr hoher Festigkeit auf, die sich ergänzend zur schon vorbeschriebenen Diffusionsverklebung einstellt. Im Ergebnis ergeben sich so Formteile von hoher mechanischer Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht, die darüber hinaus mechanisch nachbearbeitet werden können, wie z.B. durch Drehen, Bohren, Fräsen und/oder dgl.

Die Verwendung einer Pressform gestattet es, auch vergleichsweise komplizierte Geometrien ausbilden zu können. Dies gestattet auch die Ausgestaltung passgenauer Formteile. Im einfachsten Fall wird die Pressform durch die Pressflächen einer Flächenpresse gebildet. Diese dient der Herstellung plattenförmiger Formteile, wobei es gestattet ist, plattenförmige Formteile unterschiedlicher Wandstärken herzustellen. Zu diesem Zweck wird eine entsprechende Menge an Metall-Komposit zwischen die Pressflächen der Flächenpresse eingebracht, und es erfolgt durch entsprechendes Verfahren der Pressenflächen ein Verpressen des Metall-Komposits zu einem plattenförmigen Formteil, d.h. einer Platte.

Von Vorteil der erfindungsgemässen Verfahrensdurchführung ist im Übrigen, dass die Ausgangskomponenten zur Herstellung des Kompositwerkstoffes in ausreichender Menge verfügbar und vergleichsweise preiswert am Markt erhältlich sind. Sie enthalten keine giftigen oder sonst wie umweltbelastenden Substanzen. Es handelt sich um Werkstoffe auf sogenannter Sekundärrohstoffbasis. Insbesondere bei den Metallspänen kann es sich um Abfälle aus metallverarbeitenden Betrieben handeln, die auf diese Weise umweltschonend, d.h. ohne großen Energieaufwand durch Einschmelzen wieder verwendet werden können. Insofern zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch seine Umweltfreundlichkeit aus.

Darüber hinaus ist das Verfahren vergleichsweise einfach in der Anwendung. Die Ausgangsstoffe des Kompositwerkstoffes können separat voneinander bevorratet werden. Zur Herstellung des Kompositwerkstoffes bedarf es lediglich einer Vermischung der Ausgangskomponenten. Anschließend findet eine Verpressung in einer aus dem Stand der Technik an sich bekannten Presse statt, und es entsteht im Ergebnis ein nach der erfindungsgemässen Verfahrensdurchführung hergestelltes Formteil. Dieses kann dank einer entsprechenden Wahl hinsichtlich der verwendeten Ausgangskomponenten in unterschiedlichsten Anwendungsfällen zum Einsatz kommen.

Es ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass als Metallspäne Späne unterschiedlicher Metalle verwendet werden. Auf diese Weise lässt sich auf die späteren Eigenschaften des nach dem Verfahren hergestellten Formteils gezielt Einfluss nehmen. So kann beispielsweise durch entsprechende Wahl der Menge und der Art der eingesetzten Metallspäne auf die spätere Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit und/oder dgl. Eigenschaften des späteren Formteils Einfluss genommen werden.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kompositwerkstoff unter Verwendung eines Zuschlagstoffes als weitere Ausgangskomponente hergestellt wird. Durch die Verwendung eines Zuschlagstoffes oder sogar mehrerer unterschiedlicher Zuschlagstoffe lassen sich die späteren Eigenschaften des nach dem Verfahren hergestellten Formteils ergänzend beeinflussen. Als ein Zuschlagstoff kommt insbesondere ein hochwärmeleitendes Material in Frage, wie beispielsweise Graphit oder Metallpulver. Es ist so gestattet, dem späteren Formteil eine hohe Wärmeleitfähigkeit zu verleihen, womit es geeignet ist, als Heiz- oder Kühlkörper bzw. als Heiz- oder Kühlkörperteil, als Baukomponente eines Wärmetauschers für Heizung, Kühlung und/oder Klimatisierung oder als Bauelement für den Bau von Wärmetauschern für gasförmige oder flüssige Medien verwendet zu werden. Es können auch andere Zuschlagstoffe gewählt werden, die das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Formteil im Besonderen dafür befähigen, im Bauwesen eingesetzt zu werden, beispielsweise als Trägerplatte, Bodenbelag und/oder dgl.

Es ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Metallspäne vor einer Herstellung des Kompositwerkstoffes zerkleinert werden. Es kann so gezielt auf die Größe der einzelnen Metallspäne Einfluss genommen werden. Auch hierdurch können die späteren Eigenschaften des nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Formteils gezielt beeinflusst werden.

Der Kompositwerkstoff wird gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vor einer Verpressung homogenisiert. Diese Massnahme dient dazu, eine gleichmässige Verteilung der eingesetzten Ausgangskomponenten innerhalb des Kompositwerkstoffes zu erzielen, so dass das spätere Formteil eine möglichst vergleichmässigte Eigenschaftsverteilung aufweist.

Es ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass in den Kompositwerkstoff während des Verpressens Funktionselemente eingepresst werden. Bei derlei Funktionselementen kann es sich beispielsweise um Befestigungs- und/oder Verbindungselemente handeln, die im späteren Verwendungsfall des erfindungsgemäßen Formteils dazu dienen, Formteile miteinander und/oder mit anderen Baukomponenten dauerhaft sicher koppeln, d.h. verbinden zu können. Als derlei Funktionselemente kommen beispielsweise Haken, Ösen, Anbauteile und/oder dgl. in Frage.

In den Kompositwerkstoff können auch andere Funktionselemente eingebettet werden, wie z.B. Rohre und/oder Rohrregister aus Metall oder Kunststoff. Plattenförmige Formteile mit derart eingebetteten Funktionselementen können als Plattenwärmetauscher-Register oder als Heiz- oder -Kühlkörper Verwendung finden. Aus derlei ausgerüsteten Formteilen können auch Wärmetauscher insbesondere, aber nicht nur, Luft-Luft-Wärmetauscher hergestellt werden. Es ist dabei bevorzugt, dass der Kompositwerkstoff Graphit als Zuschlagstoff enthält, der zum Ausfüllen lufthaltender Hohlräume im Kompositwerkstoff dient. Dabei wird im Zuge der erfindungsgemässen Verfahrensdurchführung die gesamte Oberfläche des Graphits gleichermaßen mit Wasserglas als Klebstoff benetzt. Das Wasserglas wird somit mittelbar mit Graphitteilchen besetzt, um über Silikatbrücken eine Diffusionsverklebung mit den Metalloxiden der Metallspäne einzugehen.

In den Kompositwerkstoff können gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung während des Verpressens Vertiefungen eingepresst werden. Bei derlei Vertiefungen kann es sich beispielsweise um Nuten, Riffelungen und/oder sonstige Oberflächenstrukturen handeln.

Vorrichtungsseitig wird zur Lösung der vorstehenden Aufgabe vorgeschlagen ein Formteil, insbesondere ein plattenförmiges Formteil, hergestellt aus einem Kompositwerkstoff durch Verpressen, wobei der Kompositwerkstoff als Ausgangskomponenten Metallspäne und Wasserglas aufweist. Das erfindungsgemässe Formteil ist aus einem Kompositwerkstoff gebildet. Dieser Kompositwerkstoff enthält als Ausgangskomponenten Metallspäne und Wasserglas. Er ist durch Verpressen hergestellt. Im Ergebnis ergibt sich ein formstabiles Formteil mit hoher mechanischer Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht. Eine nachträglich mechanische Bearbeitung ist in vorteilhafter Weise gestattet, so dass je nach späterem Verwendungszweck umfangreiche Nachbearbeitungen stattfinden können.

Zur Ausbildung eines plattenförmigen Formteils kommen Flächenpressen, Walzenpressen bzw. Kalanderpressen zum Einsatz, in die der Kompositwerkstoff in entsprechender Menge einzubringen ist. In der Flächenpresse können Platten unterschiedlicher Stärke durch Verpressen hergestellt werden.

Je nach späterem Verwendungszweck können weitere Ausgangskomponenten zur Herstellung des Kompositwerkstoffes verwendet werden, so z.B. hochwärmeleitende Materialien, beispielsweise Graphit und/oder Metallpulver. Dabei kommen mit hochwärmeleitendem Material ausgerüstete Formteile vorzugsweise in der Heiz- oder Klimatechnik zum Einsatz, beispielsweise zur Ausgestaltung von Wärmetauschern, Heiz- und/oder Kühleinrichtungen.

Es lassen sich aber auch Formteile mit niedriger Wärmeleitfähigkeit herstellen, die dann beispielsweise in Form von Platten als Konstruktionsmaterial oder Baustoff im Maschinenbau oder im Gebäudebau Verwendung finden können.

In das Formteil können Funktionselemente und/oder Vertiefungen eingebracht sein. Als Funktionselemente kommen insbesondere Befestigungs- und/oder Verbindungselemente, zusätzliche Versteifungselemente und/oder Rohre oder Rohrregister in Frage, die während des Verpressens des Kompositwerkstoffes in diesen eingebettet werden.

Dem Kompositwerkstoff kann ein Hydrophobierungsmittel beigemischt werden. Vorzugsweise weist das Hydrophobierungsmittel eine siliciumorganische Verbindung auf. Das Hydrophobierungsmittel kann Alkoxysilane ("Silane"), Alkoxysiloxane ("Siloxane"), Alkylpolysiloxane ("Siliconharze") oder Alkalisiliconate aufweisen.

Die als Hydrophobierungsmittel der Masse beigemischten Alkoxysilane und/oder Alkoxysiloxane reagieren mit Wassermolekülen des Alkalisilikats (Wasserglases) zu Siliconharz. Das als Hydrophobierungsmittel der Masse mit einem Lösungsmittel beigemischte Siliconharz verfestigt sich, nachdem das Lösungsmittel sich verflüchtigt hat.

Das als Hydrophobierungsmittel der Masse beigemischte Alkalisiliconat reagiert mit C0 ₂ aus der Luft ebenfalls zu Siliconharz.

Die Alkoxysilane ("Silane") und/oder Alkoxysiloxane ("Siloxane") können in einem organischen Lösungsmittel gelöst oder mittels eines Emulgators als Emulsion in Wasser der Masse beigemischt werden. Die Emulsion kann als niedrigviskose Emulsion (dünnflüssige Mikroemulsion) oder als hochviskose Emulsion (thixotrope Paste) eingestellt werden.

Die Hydrophobierung macht die wärmeleitende Klebe- und Gießmasse wasserabweisend, wodurch ein Eindringen von Wassermolekülen in die Alkalisilikat-Matrix und deren Erweichen verhindert wird.

Im Übrigen ergeben sich hinsichtlich des erfindungsgemäßen Formteils die schon vorstehend anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Vorteile in entsprechender Weise.

Mit der Erfindung wird ferner die Verwendung eines Formteils, insbesondere eines plattenförmigen Formteils der eingangs genannten Art als Heiz- oder Kühlkörper vorgeschlagen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der einzigen Figur, die in schematischer Darstellung die erfindungsgemässe Verfahrensdurchführung zeigt.

Fig. 1 lässt die erfindungsgemässe Verfahrensdurchführung anhand einer Blockdiagramm- Darstellung schematisch erkennen. Das erfindungsgemässe Formteil 17, das als Ergebnis der Verfahrensdurchführung steht, wird aus einem Kompositwerkstoff, d.h. einem Metallkompositwerkstoff hergestellt. Als Ausgangsstoffe für diesen Kompositwerkstoff dienen Metallspäne 1 sowie Wasserglas 2. Dabei dient das Wasserglas 2 als Klebstoff, das für eine Diffusionsverklebung mit den Oxidschichten der Metallspäne 1 sorgt. Dabei können je nach späterem Verwendungszweck des Formteils 17 Metallspäne unterschiedlicher Metalle zum Einsatz kommen.

Die Metallspäne 1 können vor einer Vermischung mit dem Wasserglas 2 einem Zerkleinerer 4 zugeführt werden. In der Darstellung nach Fig. 1 ist dies durch den Pfeil 3 symbolisiert. Die dem Zerkleinerer 4 entstammenden Metallspäne werden gemäß Pfeil 5 einem Mischer 9 zugeführt. In diesen Mischer 9 gelangt auch das Wasserglas 2 gemäss dem Pfeil 6. Innerhalb des Mischers 9 findet eine Vermischung der Ausgangsstoffe zur Herstellung des Kompositwerkstoffes statt.

Optional können dem Mischer 9 gemäß Pfeil 8 weitere Zuschlagstoffe 7 beigegeben werden, beispielsweise Graphit und/oder Metallpulver als hochwärmeleitendes Material.

Die im Mischer 9 zum Kompositwerkstoff zusammengemischten Ausgangsstoffe können optional sodann gemäss Pfeil 10 einem Homogenisierer 11 zugeführt werden. Hier findet eine gleichmässige Verteilung aller Ausgangsstoffe innerhalb des Kompositwerkstoffes statt, was durch ergänzendes Vermählen, Zerkleinern, Vermengen und/oder dgl. stattfinden kann.

Das den Homogenisierer 11 gemäss Pfeil 12 verlassende Material kann optional einem Sieb 13 zugeführt werden, so dass etwaige Verunreinigungen, Verklumpungen und/oder dgl. ungewollte Substanzen und/oder Agglomerationen aus dem Kompositwerkstoff entfernt werden können.

Es folgt sodann ein Weitertransport des Kompositwerkstoffes gemäss Pfeil 14 zu einer Presse 15. Im einfachsten Fall handelt es sich bei einer solchen Presse 15 um eine Flächenpresse, die zwischen ihren Pressstempeln eine Pressform zur Ausbädung von plattenförmigen Formteilen 17 bereitstellt. Es können aber auch Walzenpressen oder Kalanderpressen zum Einsatz kommen. Nach vollendetem Pressvorgang erfolgt eine Trocknung gemäss Pfeil 16 und als Verfahrensergebnis entstehen erfindungsgemäße Formteile 17.

Es können alternativ auch in ihrer geometrischen Ausgestaltung kompliziertere Pressformen eingesetzt werden, was es gestattet, von der Plattenform abweichende Formteile 17 auszubilden. Bezugszeichen liste

1 Metallspäne

2 Wasserglas

3 Pfeil

4 Zerkleinerer

5 Pfeil

6 Pfeil

7 Zuschlagstoff

8 Pfeil

9 Mischer

10 Pfeil

11 Homogenisierer

12 Pfeil

13 Sieb

14 Pfeil

15 Presse

16 Pfeil

17 Formteil