Die Anmeldung betrifft ein System und ein Verfahren zur Herstellung einer Gießform.

Die Fertigung dünnwandiger Gussteile aus Metallen mit hoher Gießtempera tur stellt hohe Anforderungen an die Gießform und das Gießverfahren. Die verfahrensinhärenten Eigenschaften klassischer Gießverfahren wie Sandguss, Kokillenguss oder Feinguss begrenzen zum Teil die Möglichkeiten hinsichtlich der erreichbaren minimalen Wandstärke, Formgenauigkeit oder Wirtschaft lichkeit. Das Erreichen der gewünschten Eigenschaften des Gussteils ist in der Praxis oft gar nicht oder nur zulasten der Wirtschaftlichkeit möglich, wobei beispielsweise kurze Kokillenstandzeiten, zeitaufwändige Gussprozesse oder große benötigte Formstoffmengen in Kauf genommen werden müssen.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Herstellung besonders dünnwandiger Gussteile zu ermöglichen. Dies wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder ein System gemäß An spruch 11 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den abhängigen Unteransprü chen sowie aus der Beschreibung und den Figuren.

Das Verfahren kann dabei die nachfolgend aufgeführten Schritte umfassen, die beispielsweise in der hier gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden kön nen:

Eine Kokille mit mindestens zwei Kokillenteilen wird bereitgestellt, wobei die mindestens zwei Kokillenteile so anordenbar sind, dass sie zwischen sich eine Kavität einschließen.

Eine Füllvorrichtung wird an zumindest einem ersten der mindestens zwei Kokillenteile angeordnet, so dass zwischen einem Oberflächenbereich des ersten Kokillenteils, der die zwischen den Kokillenteilen ausbildbare Kavität begrenzt, und der Füllvorrichtung ein erster Hohlraum verbleibt. Dieser erste Hohlraum ist ein Teilbereich der zwischen den Kokillenteilen ausbildbaren Kavität. Das bedeutet, er entspricht in Bezug auf das erste Kokillenteil einem Volumen, welches innerhalb der Kavität liegt bzw. liegen würde, wenn die mindestens zwei Kokillenteile so angeordnet werden, dass sie die Kavität zwi schen sich ausbilden bzw. einschließen.

In den ersten Hohlraum, also zwischen die Füllvorrichtung und das erste Kokil lenteil, wird durch einen oder mehrere in der oder durch die Füllvorrichtung ausgebildeten Kanal oder Kanäle ein Formstoff eingebracht.

Nach dem Einbringen des Formstoffs wird die Füllvorrichtung von dem ersten Kokillenteil entfernt, wobei der Formstoff an dem ersten Kokillenteil verbleibt.

Eine Kalibriervorrichtung wird an dem ersten Kokillenteil angeordnet, so dass ein Oberflächenbereich der Kalibriervorrichtung den Formstoff kontaktiert.

Die Kalibriervorrichtung wird entfernt. Dabei kann es optional sein, dass die Kalibriervorrichtung an dem ersten Kokil lenteil so angeordnet wird, dass zwischen dem ersten Kokillenteil und der Kalibriervorrichtung ein zweiter Hohlraum gebildet wird.

Außerdem besteht optional die Möglichkeit, dass die Kalibriervorrichtung an dem ersten Kokillenteil so angeordnet wird, dass der zweite Hohlraum den Formstoff enthält.

Dabei kann es optional auch sein, dass die Kalibriervorrichtung an dem ersten Kokillenteil so angeordnet wird, dass ein den zweiten Hohlraum begrenzender Oberflächenbereich der Kalibriervorrichtung den Formstoff kontaktiert.

So kann das Verfahren beispielsweise die folgenden Schritte umfassen: das Anordnen des ersten Kokillenteils, an welchem der Formstoff angeordnet ist, an zumindest einem weiteren Kokillenteil der mindestens zwei Kokillenteile, so dass dazwischen die Kavität gebildet wird, wobei der Formstoff innerhalb der Kavität an dem Oberflächenbereich des ersten Kokillenteils, der die Kavi tät begrenzt, angeordnet ist und ein freibleibendes Volumen der Kavität eine Form für ein zu gießendes Formteil definiert.

In bestimmten Ausführungsformen ist es möglich, dass der den zweiten Hohl raum begrenzende Oberflächenbereich der Kalibriervorrichtung und/oder der den zweiten Hohlraum begrenzende Oberflächenbereich des ersten Kokillen teils beheizt wird.

Der den zweiten Hohlraum begrenzende Oberflächenbereich des ersten Kokil lenteils kann den Formstoff ebenfalls kontaktieren.

Indem die Füllvorrichtung und die Kalibriervorrichtung auf die oben beschrie bene Weise verwendet werden, ist mit dem Verfahren die Herstellung von Formstoffschichten und Formteilen besonders guter Qualität möglich.

Die Kalibriervorrichtung ermöglicht ein Aushärten und/oder Nachverdichten des Formstoffes, wobei Abdrücke in der Formstoffschicht vermieden werden können. Das wird zum Beispiel dadurch ermöglicht, dass in der

Kalibriervorrichtung - im Gegensatz zur Füllvorrichtung - keine Kanäle vor- handen sind, die in dem Hohlraum enden und Abdrücke in der Formstoff schicht hinterlassen könnten.

Dadurch, dass Füllvorrichtung und Kalibriervorrichtung separat bereitgestellt werden, ist es möglich, die Kalibriervorrichtung beheizbar auszugestalten, um den Formstoff aushärten/trocknen zu können, während die Füllvorrichtung nicht beheizt ist und dadurch ein Aushärten/Trocknen des Formstoffs wäh rend des Einfüllens und somit ein Verstopfen der Kanäle vermieden wird.

Der auf die oben beschriebene Weise eingebrachte Formstoff kann, wie be schrieben, zumindest bereichsweise ein freibleibendes Volumen der Kavität, in welches das Gussmaterial eingebracht wird, begrenzen und so die Form des Formteils mit definieren. Das Gussmaterial kann beispielsweise so eingebracht werden, dass es das freibleibende Volumen komplett ausfüllt.

Nach Aushärten des Gussmaterials kann die Kokille geöffnet und ein aus dem Gussmaterial gebildetes Formteil entnommen werden. Dabei ist es möglich, dass nach dem Entnehmen des Formteils Formstoff an dem Formteil und/oder in der Kavität haftet. Dieser kann entfernt werden, beispielsweise mecha nisch.

In einer Ausführung des Verfahrens wird der Formstoff mittels der Füllvorrich tung eingefüllt, so dass er den ersten Hohlraum komplett ausfüllt. Nach dem Entfernen der Füllvorrichtung wird die Kalibriervorrichtung an die Kokille mit dem Formstoff angelegt, so dass der Formstoff den nunmehr gebildeten zwei ten Hohlraum komplett ausfüllt. Das heißt, der erste und der zweite Hohlraum können insbesondere gleich groß sein. Dann kann der in dem zweiten Hohl raum liegende Formstoff mit Hilfe der Kalibriervorrichtung erhitzt und so ge trocknet /ausgehärtet werden.

Es kann aber auch sein, dass der Formstoff mit der Kalibriervorrichtung umge formt wird, insbesondere zusätzlich verdichtet wird. Dazu kann die Form des zweiten Hohlraums von der Form des ersten Hohlraums abweichen, insbe sondere kann der zweite Hohlraum kleiner sein als der erste.

Bei dem Verfahren kann es vorgesehen sein, dass ein Teilbereich des Oberflä- chenbereichs des Kokillenteils beim Aufbringen des Formstoffs ausgespart wird, um diesen Teilbereich für einen Anguss freizulassen. Dafür können Füll vorrichtung und Kalibriervorrichtung entsprechend ausgestaltet sein.

Als Gussmaterial können beispielsweise Eisen, Stahl oder Gusseisen verwen det werden. Das Verfahren ermöglicht es, diese Materialen auch bei gegosse nen Formteilen zu verwenden, deren Abmessungen so beschaffen sind, dass der Einsatz dieser Materialien bisher nicht möglich war.

Bei dem Verfahren kann der Oberflächenbereich des ersten Kokillenteils, der die Kavität begrenzt, beheizt werden. Das kann beispielsweise geschehen während das erste Kokillenteil mit der Füllvorrichtung verbunden ist. Dadurch kann der Formstoff im ersten Hohlraum so weit ausgehärtet und/oder ge trocknet werden, dass er an dem Kokillenteil haftet und seine Form nicht ver liert, wenn die Füllvorrichtung entfernt wird.

Das Beheizen kann alternativ oder zusätzlich auch geschehen, während das zumindest erste Kokillenteil mit der Kalibriervorrichtung verbunden ist. D. h. der in dem zweiten Hohlraum befindliche Formstoff wird in diesem Fall über das erste Kokillenteil erhitzt und auf diese Weise ausgehärtet und/oder ge trocknet. Das kann insbesondere gleichzeitig mit einem Erhitzen des Form stoffs in dem zweiten Hohlraum durch die Kalibriervorrichtung geschehen.

Der Formstoff kann so in einer Ausführung von mehreren bzw. von allen Sei ten beheizt werden.

In dem Verfahren kann Formstoff zum Einsatz kommen, der einen Binder ent hält. Beispielsweise kann es sich um einen anorganischen Binder handeln, insbesondere Phosphat und/oder Aluminat und/oder Silikat enthaltend. Der Formstoff kann als Formgrundstoff beispielsweise Sand enthalten. Der Form stoff kann zusätzlich auch organische Komponenten wie beispielsweise Siloxane enthalten.

In einer Ausführung des Verfahrens wird der im zweiten Hohlraum befindliche Formstoff auf eine Temperatur erhitzt, die höher ist als die zum Aushärten oder Trocken benötigte Temperatur des Formstoffs. Etwa kann der Formstoff dabei auf eine Temperatur erhitzt werden, die höher ist als 350°, beispielswei- se auf mindestens 400° C, vorzugsweise auf mindestens 500 °C, besonders bevorzugt auf mindestens 600 °C.

In einer Ausführung des Verfahrens wird zum Erhitzen des Formstoffs der den zweiten Hohlraum begrenzende Oberflächenbereich der Kalibriervorrichtung und/oder ein den Hohlraum begrenzender Oberflächenbereich der Kokille, beispielsweise des ersten Kokillenteils, auf die erwähnten Temperaturen be heizt.

Durch das Erhitzen des Formstoffs kann erreicht werden, dass durch die Kavi tät und den Formstoff vorgegebene enge Freiräume innerhalb der Kavität von dem Gussmaterial gut durchströmt und formgetreu ausgefüllt werden kön nen. Durch den erhitzten Formstoff kann ein Durchfließen enger Bereiche begünstigt werden. Diese engen Bereiche, die die dünnsten Bereiche des her zustellenden Formteils definieren, können beispielsweise in zumindest eine Richtung Abmessungen haben, die etwa 3 mm oder weniger oder 2 mm oder weniger oder 1 mm oder weniger, jedoch beispielsweise mehr als 0,5 mm betragen.

In einer Ausführung des Verfahrens wird in der Formstoffschicht ein Tempera turgradient hergestellt, so dass der Formstoff in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche Temperaturen aufweist. Dafür können die

Kalibriervorrichtung und/oder die Kokillenteile Heizsysteme aufweisen, die eine lokale Temperatureinstellung ermöglichen.

Weiterhin lassen sich durch das gezeigte Verfahren auch besonders dünne Formstoffschichten realisieren. Dies hat den Vorteil, dass weniger Formstoff im Gießprozess benötigt wird und der Aufwand für Transport und Entsorgung des Formstoffs reduziert werden kann.

Eine Mindestdicke der Formstoffschicht, die zumindest bereichsweise vorliegt, kann zum Beispiel zwischen 2 mm und 10 mm betragen.

In anderen Bereichen kann die Formstoffschicht gezielt dicker sein, um bei spielsweise Rissbildung im Gussteil und Schäden an der Kokille zu vermeiden. Wenn in dem Verfahren das erste Kokillenteil mit einem oder mehreren wei teren Kokillenteilen verbunden wird, so dass zwischen ihnen die Kavität aus gebildet wird, so befindet sich der an dem ersten und möglicherweise an den weiteren Kokillenteilen haftende Formstoff in der Kavität und definiert so die für das herzustellende Formteil angestrebte Form mit. Dabei kann der Form stoff in der Kavität derart angeordnet sein, dass ein freibleibendes Volumen der Kavität (in welches das Gussmaterial eingebracht wird) eine Form für ein Formteil vorgibt, welches eine Mindestwandstärke von höchstens 3 mm, be vorzugt höchstens 2 mm, besonders bevorzugt höchstens 1 mm aufweist. Al ternativ oder zusätzlich kann die Mindestwandstärke mindestens 0,5 mm be tragen.

In einer Ausführung des Verfahrens ist es möglich, dass Wasser oder Wasser dampf zum Abbinden des Formstoffs verwendet wird. Dann kann während eines Verfahrensschritts Wasser oder Wasserdampf zur Formstoffschicht ge leitet werden. Das kann beispielsweise dann geschehen, wenn die Füllvorrich tung an dem ersten Kokillenteil anliegt, oder dann, wenn die

Kalibriervorrichtung an dem ersten Kokillenteil anliegt. Dann können die Kokil le - also etwa das erste Kokillenteil - und/oder die Füllvorrichtung und/oder die Kalibriervorrichtung mit entsprechenden Kanälen ausgestattet sein.

Bei dem Verfahren ist es möglich, dass neben dem ersten Kokillenteil mit ei nem oder mehreren weiteren Kokillenteilen auf die gleiche Weise verfahren wird wie mit dem ersten Kokillenteil. Beispielsweise können Füllvorrichtung und Kalibriervorrichtung zwischen zwei oder mehr Kokillenteilen angeordnet werden, so dass an den weiteren Kokillenteilen ebenfalls eine Formstoff schicht bereitgestellt werden kann. Die Herstellung aller Formstoffschichten kann dabei gleichzeitig erfolgen. Dafür können beispielsweise die Kanäle des Füllwerkzeugs so ausgebildet sein, dass sie mit allen ersten Hohlräumen ver bunden sind und ein gleichzeitiges Befüllen derselben erlauben. Die

Kalibriervorrichtung ist beispielsweise so ausgebildet, dass es, wenn es an die mehreren Kokillenteile angelegt wird, die Formstoffschichten aller Kokillentei le gleichzeitigt beheizen kann.

Die vorliegende Schutzrechtsanmeldung bezieht sich auch auf ein System, welches zur Herstellung einer Gießform, insbesondere nach dem hier vorge- stellten Verfahren, geeignet ist. Komponenten des Systems wurden im Zu sammenhang mit dem Verfahren bereits beschrieben und werden nachfol gend nochmals im Detail dargestellt.

Das System umfasst eine Kokille mit mindestens zwei Kokillenteilen, die so angeordnet werden können, dass sie zwischen sich eine Kavität einschließen.

Weiterhin umfasst das System eine Füllvorrichtung, die einen oder mehrere Kanäle aufweist, durch den/die ein Formstoff geleitet werden kann, und eine Kalibriervorrichtung.

Die Füllvorrichtung ist an zumindest einem ersten der mindestens zwei Kokil lenteile so anordenbar, dass zwischen der Füllvorrichtung und einem Oberflä chenbereich des ersten Kokillenteils, der die zwischen den Kokillenteilen aus bildbare Kavität der Kokille begrenzt, ein erster Hohlraum verbleibt, der ein Teilbereich der zwischen den Kokillenteilen ausbildbaren Kavität ist, wobei der Kanal/die Kanäle der Füllvorrichtung derart in Fluidverbindung mit dem ersten Hohlraum steht, dass der Formstoff über den Kanal/die Kanäle in den ersten Hohlraum einbringbar ist.

Die Kalibriervorrichtung ist so geformt, dass sie nach Entfernen der Füllvor richtung derart an dem ersten Kokillenteil angeordnet werden kann, dass zwi schen dem ersten Kokillenteil und der Kalibriervorrichtung ein zweiter Hohl raum verbleibt, der ein Teilbereich der Kavität ist, und derart ausgebildet ist, dass er dem ersten Hohlraum oder einem Teilbereich des ersten Hohlraums entspricht.

Das System kann auch derart gestaltet sein, dass ein den zweiten Hohlraum begrenzender Oberflächenbereich der Kalibriervorrichtung und/oder ein den zweiten Hohlraum begrenzender Oberflächenbereich des ersten Kokillenteils beheizbar sind.

Das System ermöglicht die Herstellung einer Gießform, bzw. die Bereitstellung einer Formstoffschicht in der Kavität, die zur Herstellung des Formteils ver wendet wird, wobei die Formstoffschicht und damit auch das Formteil eine besonders gute Oberflächenbeschaffenheit aufweisen. Das Einbringen des Formstoffs und dessen möglichst homogene Verteilung und Verdichtung, wird typischerweise von der Größe und Anordnung der Ein schussöffnungen, der Anordnung von möglichen Entlüftungsdüsen, dem Schießdruck und dem Fließverhalten des verwendeten Formstoffs beeinflusst. Der Querschnitt der Kanäle kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Bau form und Größe der Kokille gewählt werden. Der Kanal bzw. die Kanäle zum Einbringen von Formstoff haben beispielsweise einen Querschnitt von min destens 5 mm und/oder höchstens 50 mm. Die Öffnungen der Kanäle weisen entsprechende Abmessungen auf.

Als Entlüftungsdüsen können gegebenenfalls Düsen zum Zuführen von Was serdampf in der Füllvorrichtung und/oder in dem Kokillenteil genutzt werden, oder sie können separat in der Füllvorrichtung und/oder im Kokillenteil vorge sehen werden.

Die Kalibriervorrichtung kann in einer Ausführungsform ein Heizsystem zum Beheizen des den zweiten Hohlraum begrenzenden Oberflächenbereichs der Kalibriervorrichtung aufweisen, und/oder wobei das erste Kokillenteil ein Heizsystem zum Beheizen des den zweiten Hohlraum begrenzenden Oberflä chenbereichs des ersten Kokillenteils aufweist.

Das Heizsystem kann auch ausgebildet sein, eine lokale Temperatureinstel lung zu ermöglichen.

Das Heizsystem der Kalibriervorrichtung und/oder des Kokillenteils kann zum Beispiel als direktes Heizsystem ausgestaltet sein, wobei zum Beispiel elektri sche Heizelemente oder ein Wärmeträgeröl vorgesehen sein können. Das Heizsystem kann aber auch fremdbeheizt sein. Dann kann es beispielsweise einen Brenner zur Fremdbeheizung umfassen.

Der den zweiten Hohlraum begrenzende Oberflächenbereich der

Kalibriervorrichtung kann in einer Ausführung einfach zusammenhängend ausgebildet sein. D. h. es ist möglich, dass dort keine Öffnungen, wie etwa Kanäle, liegen, die Abdrücke auf dem Formstoff hinterlassen könnten. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass in der Kalibriervorrichtung weitere Kanäle zum Zu- und/oder Ableiten von Wasser oder Wasserdampf vorgesehen sind (s.o.), die in dem genannten Oberflächenbereich Öffnungen haben. Die Öff nungen dieser weiteren Kanäle sind jedoch kleiner als die Öffnungen der Formstoffkanäle. Beispielsweise können Abmessungen (bspw. Durchmesser oder Schlitzbreite) der Öffnungen der Kanäle für Wasser oder Wasserdampf mindestens 0,1 mm und/oder höchstens 1 mm betragen.

Das erste Kokillenteil kann ein Heizsystem aufweisen. Dieses kann dafür aus gebildet sein, den Oberflächenbereich des ersten Kokillenteils, der die zwi schen den Kokillenteilen ausbildbare Kavität der Kokille begrenzt, zu beheizen. Dadurch kann der Formstoff von mehreren Seiten erhitzt werden.

Die Füllvorrichtung und die Kalibriervorrichtung können zumindest bereichs weise eine ähnliche oder gleiche äußere Form aufweisen. Das heißt insbeson dere in den für den Gießprozess relevanten Bereichen können die Füllvorrich tung und die Kalibriervorrichtung die gleichen oder ähnliche Abmessungen aufweisen. Das betrifft beispielsweise die Oberflächenbereiche, die den ers ten bzw. den zweiten Hohlraum begrenzen sowie mögliche weitere Abschnit te der Füllvorrichtung und der Kalibriervorrichtung, die die Form des ersten bzw. des zweiten Hohlraums definieren.

Die Oberflächenbereiche der Füllvorrichtung und der Kalibriervorrichtung, die den ersten bzw. den zweiten Hohlraum begrenzen, können jeweils eine Kon tur aufweisen, die einer zu erreichenden Kontur des Formteils entsprechen oder ähnlich sind.

Dabei ist es möglich, dass insbesondere die Kontur des genannten Oberflä chenbereichs der Kalibriervorrichtung der zu erreichenden Kontur des Form teils entspricht.

Insbesondere können die Füllvorrichtung und die Kalibriervorrichtung so aus gebildet sein und jeweils derart an dem ersten Kokillenteil anordenbar sein, dass der erste Hohlraum und der zweite Hohlraum identisch sind.

Es kann auch sein, dass die Konturen der Füllvorrichtung und der

Kalibriervorrichtung sich voneinander unterscheiden. Insbesondere auf die Weise, dass der zweite Hohlraum kleiner ist als der erste Hohlraum. Dann kann der Formstoff, nachdem er mittels der Füllvorrichtung eingefüllt wurde, durch die Kalibriervorrichtung zusätzlich verdichtet werden.

In einer Ausführung weist das System Bleche bzw. eine oder mehrere tempe raturbeständige, komprimierbare Dichtungen auf, die so angeordnet sind, dass sie eine Trenneben zwischen dem Füllwerkzeug und dem ersten Kokillen teil schneiden, wenn das Füllwerkzeug und das erste Kokillenteil aneinander angeordnet werden. Die Bleche/Dichtungen können dafür sorgen, dass der Formstoff beim Befüllen nicht zwischen den Werkzeugen austritt. Diese kön nen beispielsweise orthogonal zu der Trennebene angeordnet sein. Sie kön nen federnd ausgebildet sein. In einer Ausführung sind sie in dem Kokillenteil und/oder in dem Füllwerkzeug versenkbar.

Wenn die Kokillenteile und die Füllvorrichtung nicht vollständig aneinander anliegen, erleichtern die Bleche/Dichtungen das Einschießen von Formstoff und ermöglichen danach eine zusätzliche Vorverdichtung.

In einer Ausführung ist das System dafür eingerichtet, mehrere Formstoff schichten an mehreren Kokillenteilen gleichzeitig herzustellen.

Die Füllvorrichtung kann dann so ausgebildet sein, dass sie zwischen den min destens zwei Kokillenteilen angeordnet werden kann, wobei zwischen der Füllvorrichtung und Oberflächenbereichen jedes der mindestens zwei Kokil lenteile, die jeweils die zwischen den Kokillenteilen ausbildbare Kavität der Kokille begrenzen, jeweils ein erster Hohlraum verbleibt. Der Kanal der Füll vorrichtung kann dann so ausgebildet sein, dass er in Fluidverbindung mit je dem der ersten Hohlräume steht, sodass Formstoff über den Kanal in jedem der ersten Hohlräume eingebracht werden kann.

Die Kalibriervorrichtung kann so geformt sein, dass sie nach Entfernen der Füllvorrichtung zwischen den mindestens zwei Kokillenteilen angeordnet wer den kann. Dann kann zwischen jedem der mindestens zwei Kokillenteile und der Kalibriervorrichtung jeweils ein zweiter Hohlraum ausgebildet werden, der jeweils einem der ersten Hohlräume oder einem Teilbereich eines der ersten Hohlräume entspricht. Die Schutzrechtsanmeldung bezieht sich auch auf ein Formteil, dass nach dem hier vorgestellten Verfa hren und/oder unter Verwendung des beschriebenen Systems hergestellt wird. I nsbesondere kann das Formteil aus Eisen, Stahl oder Gusseisen gebildet sein.

Das Formteil kann in einer Ausführung eine Mindestwandstärke von höchs tens S mm, bevorzugt höchstens 2 mm, besonders bevorzugt höchstens 1 mm haben. Alternativ oder zusätzlich kann das Formteil eine Mindestwandstärke von mindestens 0,5 mm aufweisen.

Es sei betont, dass Merkmale, die nur im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind a uch im Zusammenhang mit dem System oder dem Formteil beansprucht werden können und umgekehrt.

Es ist schließlich auch ein Verfahren zur Herstellung des gegossenen Formteils unter Verwendung der Gießform denkbar, das die Bereitstellung der Gießform und das Einbringen eines Gussmaterials umfasst, wobei das Gussmaterial vor zugsweise in die Kavität eingebracht wird.

I m Folgenden werden das Verfahren, das System und das Formteil anhand von Figuren beispielhaft näher erläutert.

Es zeigen:

Figuren la-j die Herstellung einer Gießform in einem a nmeldungs gemäßen Verfahren unter Verwendung eines anmel- dungsgemäßen Systems, dargestellt in einer Schnittan- sicht des Systems sowie Herstellung eines Formteils, und

Figuren 2a-k die Herstellung der Gießform in dem anmeldungsgemä- ßen Verfahren unter Verwendung des anmeldungsge mäßen Systems, dargestellt in einer perspektivischen Ansicht des Systems sowie Herstellung des Formteils. Figur la zeigt eine Kokille 1 mit einer Kavität K, die zwischen zwei Kokillentei len gebildet wird. Die Kavität K wird dabei zwischen den beiden Kokillenteilen eingeschlossen, sodass Oberflächenbereiche 1.1 der beiden Kokillenteile die Kavität K begrenzen. In einem anmeldungsgemäßen nachfolgend beschriebe nen Verfahren sollen an den Oberflächenbereichen 1.1 der Kokillenteile je weils Formstoffschichten angeordnet werden, die eine gewünschte Form für ein zu gießendes Formteil mit definieren. Die Kokille aus Figur la wird dafür in den in Figuren lb bis lh dargestellten Verfahrensstadien auf die dargestellte Weise verwendet. Die Schritte werden dabei in der in den Figuren dargestell ten Reihenfolge ausgeführt.

Figur lb zeigt die Kokille 1 aus Figur la, bei der die Kokillenteile auseinander gefahren sind. Zwischen den Kokillenteilen wird eine Füllvorrichtung 2 positi oniert, die an zwei gegenüberliegenden Seiten Oberflächenbereiche 2.1 auf weist, die jeweils konturnah einer Form des zu gießenden Formteils entspre chen. Die Füllvorrichtung 2 weist einen Kanal 2.2, bzw. ein Kanalsystem auf, worüber die Oberflächenbereiche 2.1, die der Form des Formteils entspre chen, mit einer Außenseite der Füllvorrichtung 2 verbunden sind. An der Füll vorrichtung sind jeweils Bleche/Dichtungen 2.1 angeordnet, die eine Trenn ebene zwischen dem jeweiligen Kokillenteil und der Füllvorrichtung 2 ortho gonal schneiden. Sie sind in der Füllvorrichtung versenkbar. Die Ble che/Dichtungen erlauben ein Anordnen der Kokillenteile aufeinander sowie ein Anordnen der Füllvorrichtung 2 auf den Kokillenteilen und sorgen dafür, dass z.B. die Kavität K und/oder z.B. zwischen der Füllvorrichtung 2 und den Kokillenteilen gebildete Hohlräume H (siehe nachfolgende Figuren) nach au ßen abgedichtet sind, so dass dort eingebrachte Materialien nicht austreten können.

Figur lc zeigt die Füllvorrichtung 2 und die Kokillenteile in einem aufeinander gefahrenen Zustand. Dabei verbleiben zwischen den Oberflächenbereichen 1.1 der Kokillenteile, die die Kavität K begrenzen, und den Oberflächenberei chen 2.1 der Füllvorrichtung, die die Form des Formteils wiedergeben, jeweils erste Hohlräume H. Jeder dieser ersten Hohlräume H ist in Bezug auf die Kokil lenteile so angeordnet, dass er im Volumen der Kavität K liegt, wenn die Kokil lenteile wie in Figur la gezeigt aufeinander gefahren werden. Die Kanäle 2.2 des Kanalsystems enden nun in den ersten Hohlräumen H. So lassen sich über die Kanäle 2.2 die beiden ersten Hohlräume H mit einem Formstoff füllen. Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung der Hohlräume H liegt der an der Position der Hohlräume H angeordnete Formstoff später dann in der Kavi tät K.

Figur ld zeigt die Konfiguration aus Figur lc, wobei der Formstoff 3 über die Kanäle 2.2 in die ersten Hohlräume H eingebracht wurde. Der Formstoff 3 kann Sand enthalten sowie einen anorganischen Binder, welcher wiederum Phosphat, Aluminat und/oder Silikat enthalten kann. In diesem Stadium wer den die Oberflächenbereiche 1.1 der Kokillenteile beheizt, um ein Aushärten des Formstoffs 3 in Gang zu setzen. Die Kokillenteile weisen dafür eine ent sprechende Heizvorrichtung auf, die ein Erhitzen der Oberflächenbereiche 1.1 erlaubt. Die Füllvorrichtung 2 wird dabei nicht beheizt.

Figur le zeigt einen nächsten Schritt des Verfahrens, in dem die Kokillenteile wieder auseinander bewegt werden, wobei der zuvor eingebrachte Formstoff 3 an ihnen haften bleibt. Die Füllvorrichtung 2 wird nun entfernt und stattdes- sen eine Kalibriervorrichtung 4 zwischen die Kokillenteile gebracht, wobei die Kalibriervorrichtung 4 im Wesentlichen die gleiche Form aufweist wie die Füll vorrichtung 2. Jedoch weist die Kalibriervorrichtung 4 keine Kanäle auf oder nur solche Kanäle, deren Abmessungen so gewählt sind, dass sie keine die Funktion störenden Abdrücke im Formstoff 3 hinterlassen können. Beispiels weise können in der Kalibriervorrichtung 4 Wasser- oder Wasserdampfkanäle mit Durchmessern von 0,1 mm bis 1 mm vorgesehen sein. Wie erwähnt, kön nen Oberflächenbereiche 4.1, die wie die Oberflächenbereiche 2.1 der Füll vorrichtung konturnah die Form des angestrebten Formteils wiedergeben, insbesondere durchgehend, d. h. einfach zusammenhängend und ohne Öff nungen oder Unterbrechungen ausgestaltet sein.

Figur lf zeigt die Kokillenteile, die nun auf die Kalibriervorrichtung 4 gefahren sind. Dort, wo in Bezug auf die Kokillenteile zuvor die ersten Hohlräume H lagen, sind nun zweite Hohlräume H' angeordnet, die im Wesentlichen die gleichen Abmessungen haben wie die ersten Hohlräume H. Das bedeutet, dass der zuvor auf Kokillenteile aufgebrachte Formstoff 3 nunmehr innerhalb der zweiten Hohlräume H' liegt. Diese sind also so ausgestaltet, dass sie den Formstoff 3 umfassen können, befinden sich also an einer entsprechenden Position und sind zum Beispiel gleich groß wie die ersten Hohlräume H oder in einem anderen Beispiel etwas kleiner als die ersten Hohlräume H, falls eine zusätzliche Verdichtung des Formstoffs 3 gewünscht ist. In diesem Sinne ent sprechen die zweiten Hohlräume H' also jeweils den ersten Hohlräumen H oder stellen Teilbereiche davon dar. Die Oberflächenbereiche 4.1 der Kalibriervorrichtung 4, die den zweiten Hohlraum H' begrenzen werden nun zusammen mit den Oberflächenbereichen 1.1 der Kokillenteile beheizt, um den Formstoff 3 vollständig auszuhärten/zu trocknen. Zu diesem Zweck weist die Kalibriervorrichtung ein entsprechendes Heizsystem 4.2 auf. Die die zwei ten Hohlräume H' begrenzenden Oberflächenbereiche 4.1 der

Kalibriervorrichtung 4 sowie die den zweiten Hohlraum H' begrenzenden Oberflächenbereiche 1.1 der Kokillenteile (die auch die Kavität K begrenzen) werden dabei jeweils auf eine Temperatur beheizt, die höher ist als eine Aushärttemperatur des Formstoffs 3. Beispielsweise wird der Formstoff auf mindestens 350 ° C erhitzt.

Figur lg zeigt das System in einem nachfolgenden Schritt des Verfahrens. Da bei wurde die Kalibriervorrichtung 4 entfernt und die beiden Kokillenteile wurden derart aufeinander angeordnet, dass sie zwischen sich die Kavität K einschließen, wobei der Formstoff 3, der an den Oberflächenbereichen 1.1 beider Kokillenteile haftet, jeweils innerhalb der Kavität K liegt. Auf diese Wei se wird durch ein in der Kavität K freibleibendes Volumen eine Form für das zu erstellende Formteil vorgegeben. Die Formstoffschichten haben dabei jeweils eine Dicke, die an der dünnsten Stelle zwischen 2 mm und 10 mm beträgt.

Figur lh zeigt die Anordnung aus Figur lg, wobei das zwischen den Formstoff schichten freibleibende Volumen mit einem Gussmaterial, etwa Eisen, Stahl oder Gusseisen, befüllt ist, um das Formteil 5 zu bilden. Das Gussmaterial kann die oben erwähnten geringen Abmessungen des freibleibenden Volu mens auf vorteilhafte Weise durchströmen, da der in der Kavität befindliche Formstoff 3 während des Einfüllens des Gussmaterials die oben erwähnten hohen Temperaturen hat. Nachdem das Gussmaterial eingefüllt wurde, findet eine Abkühlung des Gussmaterials statt.

Figur li zeigt das Formteil 5, das, nachdem es zumindest teilweise abgekühlt ist, aus der Kavität K der Kokille 1 entnommen wurde. An dem Formteil 5 haf- tet zumindest bereichsweise der Formstoff 3 der nun entfernt werden kann, zum Beispiel mechanisch.

In Figur lj ist das Formteil abgebildet nachdem der Formstoff entfernt wurde. Das Formteil 5 ist aus Eisen, Stahl oder Gusseisen und weist die Abmessungen des in der Kavität K freibleibenden Hohlraums (vgl. Fig. lg) auf.

Die Schritte des Verfahrens werden nachfolgend anhand der Figuren 2a bis 2k nochmals illustriert. Zum besseren Verständnis ist das im Zusammenhang mit den Figuren 2a bis 2k verwendete System in einer anderen Ansicht dargestellt.

Figur 2a zeigt die Kokille 1 in einer Ausgangsstellung. Die Kavität K ist zwischen den beiden gezeigten Kokillenteilen herstellbar, wenn diese aufeinander an geordnet werden. Ein Teil der Kavität K wird von dem Oberflächenbereich 1.1 des unteren Kokillenteils begrenzt. Die Abmessungen der Kavität sollen für ein herzustellendes Formteil angepasst werden, indem an dem Oberflächenbe reich 1.1 (und an einem Oberflächenbereich des oberen Kokillenteils - in der Figur nicht sichtbar) eine Formstoffschicht angeordnet wird.

Figur 2b zeigt wie dann zwischen den Kokillenteilen das Füllwerkzeug 2 mit dem Kanal 2.2 positioniert wird. Der Oberflächenbereich 2.1, der dem oberen Kokillenteil zugewandt ist, hat eine Form, die einer Form des herzustellenden Formteils entspricht. In diesem Oberflächenbereich 2.1 tritt der Kanal 2.2 her vor.

Figur 2c zeigt, wie die Kokillenteile und das Füllwerkzeug aufeinander ange ordnet sind. Zwischen dem Oberflächenbereich 2.1 und dem oberen Kokillen teil verbleibt der erste Hohlraum H. Das heißt, der Kanal endet in diesem ers ten Hohlraum. In einem weiteren ersten Hohlraum H zwischen Füllvorrichtung und dem unteren Kokillenteil endet ebenfalls der Kanal. Weiterhin ist eine Öffnung des Kanals frei zugängig. Der Formstoff wird nun von außen in beide ersten Hohlräume H eingeblasen. Die Kokillenteile 3 werden beheizt, um das Aushärten/Trocknen des Formstoffs von den Kokillenteilen her in Gang zu setzen. Dadurch wird eine Konsolidierung erreicht, die ausreicht, eine Ablö sung der Formstoffschichten aus den Kokillenteilen zu verhindern. In dem nachfolgenden Schritt werden die Kokillenteile auseinandergefahren (Figur 2d) und das Formwerkzeug 2 entnommen (Figur 2e). An dem Oberflä chenbereich 1.1 des unteren Kokillenteils ist der Formstoff S sichtbar.

In Figur 2f ist dargestellt, wie die Kalibriervorrichtung 4 zwischen den Kokillen teilen angeordnet wird. Seine Form entspricht der Form des herzustellenden Formteils. Der Oberflächenbereich 4.1 ist ähnlich geformt, wie der des Füll werkzeugs, kann aber größer ausgeformt sein, um eine Verdichtung zu errei chen und/oder kann ggf. Kanäle für eine Zuleitung von Wasser oder Wasser dampf enthalten.

Im nächsten Schritt (Figur 2g) sind die Kalibriervorrichtung 4 und die Kokillen teile aufeinander gefahren. Dazwischen befindet sich der Formstoff S, der nun über die Heizsysteme der Kalibriervorrichtung 4 und der Kokillenteile voll ständig ausgehärtet wird. Mögliche Abdrücke der Kanäle 2.2 des Füllwerk zeugs 2 in der Formstoffschicht werden durch die glatte Oberfläche der Kalibriervorrichtung 4 beseitigt.

In Figur 2h ist gezeigt, wie die Kokillenteile erneut auseinandergefahren wer den.

Die Kalibriervorrichtung 4 wird, wie in Figur 2i gezeigt, entfernt. Es verbleibt der vollständig ausgehärtete, verdichtete und erhitzte Formstoff S an den Kokillenteilen.

Die Kokille 1 kann nun geschlossen werden (Figur 2j). Zwischen den Kokillen teilen wird die Kavität K gebildet, die durch den Formstoff S verkleinert ist, und die gewünschte Form des Formteils definiert. Metallschmelze wird nun in das freibleibende Volumen der Kavität, zwischen die Formstoffschichten des oberen und des unteren Kokillenteils, geleitet. Nach Erhärten der Metall schmelze kann das Formteil 5 (Figur 2k) entnommen werden.

Die vorliegende Offenbarung schließt unter anderem die folgenden Aspekte ein: Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Formteils (5), die folgen den Schritte umfassend:

Bereitstellen einer Kokille (1) mit mindestens zwei Kokillentei len, die so anordenbar sind, dass sie zwischen sich eine Kavität (K) ein schließen,

Anordnen einer Füllvorrichtung (2) an zumindest einem ersten Kokillenteil der mindestens zwei Kokillenteile, so dass zwischen einem Oberflächenbereich (1.1) des ersten Kokillenteils, der die zwischen den Kokillenteilen ausbildbare Kavität (K) begrenzt, und der Füllvorrichtung

(2) ein erster Hohlraum (H) verbleibt, der ein Teilbereich der zwischen den Kokillenteilen ausbildbaren Kavität (K) ist,

Einbringen eines Formstoffs (3) in den ersten Hohlraum (H) durch einen oder mehrere Kanäle (2.2), die in der oder durch die Füll vorrichtung (2) ausgebildet sind,

Entfernen der Füllvorrichtung (2), wobei der Formstoff (3) an dem ersten Kokillenteil verbleibt,

Anordnen einer Kalibriervorrichtung (4) an dem ersten Kokil lenteil, so dass zwischen dem ersten Kokillenteil und der

Kalibriervorrichtung (4) ein zweiter Hohlraum (H') gebildet wird, der den Formstoff (3) enthält, so dass ein den zweiten Hohlraum (H') be grenzender Oberflächenbereich (4.1) der Kalibriervorrichtung (4) den Formstoff (3) kontaktiert,

Beheizen des den zweiten Hohlraum (H') begrenzenden Ober flächenbereichs (4.1) der Kalibriervorrichtung (4) und eines den zwei ten Hohlraum (H') begrenzenden Oberflächenbereichs des ersten Ko killenteils,

Entfernen der Kalibriervorrichtung (4),

Anordnen des ersten Kokillenteils, an welchem der Formstoff

(3) angeordnet ist, an zumindest einem weiteren Kokillenteil der min destens zwei Kokillenteile, so dass dazwischen die Kavität (K) gebildet wird, wobei der Formstoff (3) innerhalb der Kavität (K) an dem Ober flächenbereich (1.1) des ersten Kokillenteils, der die Kavität (K) be grenzt, angeordnet ist und ein freibleibendes Volumen der Kavität (K) eine Form für das zu gießende Formteil (5) definiert

Einbringen eines Gussmaterials in die Kavität (K). 2. Verfahren gemäß Aspekt 1, wobei der den zweiten Hohlraum (H') be grenzende Oberflächenbereich (4.1) der Kalibriervorrichtung (4) und der Bereich Kokillenteile (1.1) auf eine Temperatur beheizt wird, die höher ist als 350 ° C.

3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der

Oberflächenbereich (1.1) des ersten Kokillenteils, der die zwischen den Kokillenteilen ausbildbare Kavität (K) begrenzt, beheizt wird, vorzugs weise während das erste Kokillenteil mit der Füllvorrichtung (2) ver bunden ist.

4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der

Formstoff (3) mittels der Kalibriervorrichtung (4) zusätzlich verdichtet wird.

5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Aspekte, wobei das

durch das freibleibende Volumen der Kavität (K) definierte Formteil (5) eine Mindestwandstärke aufweist, die höchstens 3 mm, vorzugsweise höchstens 2 mm, besonders bevorzugt höchstens 1 mm und/oder mindestens 0,5 mm beträgt.

6. System zur Herstellung eines gegossenen Formteils, insbesondere ge mäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, um fassend

eine Kokille (1) mit mindestens zwei Kokillenteilen, die so anordenbar sind, dass sie zwischen sich eine Kavität (K) einschließen, eine Füllvorrichtung (2) mit einem Kanal oder mehreren Kanä len (2.2), durch den/die ein Formstoff (3) leitbar ist, und

eine Kalibriervorrichtung (4),

wobei

die Füllvorrichtung (2) an zumindest einem ersten der mindestens zwei Kokillenteile derart anordenbar ist, dass zwischen der Füllvorrichtung (2) und einem Oberflächenbereich (1.1) des ersten Kokillenteils, der die zwischen den Kokillenteilen ausbildbare Kavität (K) der Kokille (1) begrenzt, ein erster Hohlraum (H) verbleibt, der ein Teilbereich der zwischen den Kokillenteilen ausbildbaren Kavität (K) ist, wobei der Ka nal (2.2) der Füllvorrichtung (2) derart in Fluidverbindung mit dem ers- ten Hohlraum (H) steht, dass der Formstoff (3) über den Kanal (2.2) in den ersten Hohlraum (H) einbringbar ist,

und wobei

die Kalibriervorrichtung (4) derart geformt ist, dass sie nach Entfernen der Füllvorrichtung (2) derart an zumindest dem ersten Kokillenteil anordenbar ist, dass zwischen dem ersten Kokillenteil und der

Kalibriervorrichtung (4) ein zweiter Hohlraum (H') verbleibt, der ein Teilbereich der zwischen den Kokillenteilen ausbildbaren Kavität ist (K) und derart ausgebildet ist, dass er dem ersten Hohlraum (H) oder ei nem Teilbereich des ersten Hohlraums (H) entspricht, wobei ein diesen zweiten Hohlraum (H') begrenzender Oberflächenbereich (4.1) der Kalibriervorrichtung (4) und ein den zweiten Hohlraum (H') begren zender Oberflächenbereich (1.1) des ersten Kokillenteils beheizbar sind.

7. System gemäß Aspekt 6, wobei der den zweiten Hohlraum (H') begren zende Oberflächenbereich (4.1) der Kalibriervorrichtung (4) einfach zu sammenhängend ist.

8. System gemäß einem der Aspekte 6 bis 7, wobei die Füllvorrichtung (2) und die Kalibriervorrichtung (4) so ausgebildet sind und jeweils so an dem ersten Kokillenteil anordenbar sind, dass der erste Hohlraum (H) und der zweite Hohlraum (H') identisch sind.

9. System gemäß einem der Aspekte 6 bis 8, weiterhin Bleche oder tem peraturbeständige, komprimierbare Dichtungsmaterialien (1.2) umfas send, die so angeordnet sind, dass sie eine Trennebene zwischen der Füllvorrichtung (2) und dem ersten Kokillenteil schneiden, wenn die Füllvorrichtung (2) und das erste Kokillenteil aneinander angeordnet werden.

10. System gemäß einem der Aspekte 6 bis 9, wobei die Füllvorrichtung (2) derart geformt und zwischen den mindestens zwei Kokillenteilen anordenbar ist, dass zwischen der Füllvorrichtung (2) und Oberflä chenbereichen (1.1) jedes der mindestens zwei Kokillenteile, die die zwischen den Kokillenteilen ausbildbare Kavität (K) der Kokille (1) be grenzen, jeweils ein erster Hohlraum (H) verbleibt, wobei der Kanal (2.2) der Füllvorrichtung (2) in Fluidverbindung mit jedem der ersten Hohlräume (H) steht, so dass der Formstoff (3) über den Kanal oder die Kanäle (2.2) in jeden der ersten Hohlräume (H) einbringbar ist, und wobei

die Kalibriervorrichtung (4) derart geformt ist, dass sie nach Entfernen der Füllvorrichtung (2) von den Kokillenteilen derart zwischen den mindestens zwei Kokillenteilen anordenbar ist, dass zwischen den mindestens zwei Kokillenteilen und der Kalibriervorrichtung (4) jeweils ein zweiter Hohlraum (H') verbleibt, der jeweils derart ausgebildet ist, dass er einem der ersten Hohlräume (H) oder einem Teilbereich eines der ersten Hohlräume (H) entspricht. Formteil, insbesondere aus Eisen, Stahl oder Gusseisen, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Aspekte 1 bis 5 und/oder un ter Verwendung eines Systems gemäß einem der Aspekte 6 bis 10, wobei das Formteil eine Mindestwandstärke aufweist, die höchstens 3 mm, vorzugsweise höchstens 2 mm, besonders bevorzugt höchstens 1 mm und/oder mindestens 0,5 mm beträgt.

Bezugszeichenliste

1 Kokille

1.1 Oberflächenbereich der Kokille, der die Kavität K begrenzt

1.2 Bleche

2 Füllvorrichtung

2.1 Oberflächenbereich der Füllvorrichtung, der den Hohlraum H begrenzt

2.2 Kanal der Füllvorrichtung

3 Formstoff

4 Kalibriervorrichtung

4.1 Oberflächenbereich der Kalibriervorrichtung, der den Hohlraum H' begrenzt

4.2 Heizsystem

5 Formteil

K Kavität

H Erster Hohlraum

H' Zweiter Hohlraum