Binderausbrand

Enthält die Masse organische Additive, so entsteht bei deren Ausbrand Verbrennungswärme. Im Inneren der Grünteile, wo die Sauerstoffkonzentration während des Binderausbrands sehr gering ist, können gleichzeitig Pyrolysereaktionen ablaufen, die Wärme verbrauchen. Die entstehenden Temperaturunterschiede bewirken thermische Spannungen, die wiederum zu Rissen oder zur Zerstörung der Grünteile führen können. Bei zu schnellem Binderausbrand können die entstehenden Gase nicht rasch genug aus den Porenkanälen an die Bauteiloberfläche transportiert werden. Der entstehende Überdruck in den Porenkanälen führt ebenfalls zu Bauteilschäden. Ähnlich wie bei der Trocknung gilt es, das schnellste noch sichere Temperaturprofil zu finden, mit dem der Binderausbrand noch fehlerfrei durchgeführt werden kann. Strömungsgeschwindigkeit und Zusammensetzung der Ofengase können dabei in vielen Fällen variiert werden.

Analog zur Trocknung werden Experimente zum Binderausbrand in kontrollierter Atmosphäre und Temperatur durchgeführt. Der Reaktionsgrad wird durch kontinuierliche Messung der Probenmasse, Rissbildungen werden durch Schallemissionsanalyse detektiert. Die Optimierung der Prozessparameter erfolgt analog zur Trocknung mittels FE-Simulation, die Verifizierung der optimierten Bedingungen durch zusätzliche Experimente an großen Bauteilen. Für den Test zum Binderausbrand an großen Bauteilen steht am HTL ein gasbeheizter Messofen, TOM_gas, zur Verfügung. An diesem Ofen können Grünteile mit einer Masse bis 15 kg während des Binderausbrands gewogen werden.