Echtzeittemperaturmanagement für Druckgießwerkzeuge durch Additive Manfacturing (EDAM)

Das Druckgießen hat sich im Vergleich mit den anderen industriell genutzten Verfahren (wie z. B. Sand-, Fein- und Kokillenguss) auf Grund wesentlicher Merkmale als das am häufigsten genutzte Prinzip durchgesetzt. Allerdings ist das Beherrschen der thermodynamischen Prozesse beim Druckgießen noch immer das grundlegende, nicht vollständig gelöste technologische Kernproblem. Das unter hohem Druck in die geteilte Gießform eingepresste Aluminium bei Schmelztemperaturen von ca. 700°C führt zu extrem hohen Strömungsgeschwindigkeiten und kinetischen Energien. Einerseits muss das Werkzeug eine Mindesttemperatur aufweisen, damit Vorerstarrung der Schmelze und Rissgefahr im Bauteil während des Einspritzvorgangs minimiert werden. Andererseits erfordern die Produktivitäts- und Qualitätsansprüche eine wirkungsvolle, homogene und schnelle Abkühlung des Druckgussteils und der formgebenden Werkzeugbereiche. Mit dem geplanten Projekt soll dazu beigetragen werden, diese Probleme zu lösen bzw. zu minimieren und die grundsätzlichen Vorteile des Druckgießverfahrens noch besser zur Wirkung zu bringen.
Übergeordnetes Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines vollkommen neuartigen Echtzeittemperatur-
managements für Druckgießwerkzeuge unter Anwendung von additiven Fertigungstechnologien, wobei Systeme zur effektiven Werkzeugtemperierung wie auch zur Erfassung der realen, oberflächennahen Werkzeugtemperaturen als Basis für ein effektives Echtzeit-Thermomanagement des Druckgießprozesses gemeinsam integriert und intelligent verknüpft werden sollen. Dies umfasst neben der Entwicklung eines in der Druckgießfertigung prinzipiell großserientauglichen, konturnahen Temperiersystems insbesondere die Entwicklung einer Methodik zur Integration von Temperatursensorik in Druckgießwerkzeuge bereits während der Fertigung des Druckgießwerkzeugs unter Anwendung additiver Verfahren. Dies schließt die Prozessentwicklung zur mechanischen und thermischen Anbindung dieser integrierten Funktionselemente – ohne Stabilitätsverlust der Werkzeugstruktur – mit ein.