Aktuelles Förderprojekt

Entwicklung einer basaltfaserverstärkten Mischoxidkeramik am Beispiel eines Handgießtiegels (BaMOX)

Motivation

Metallische Handgießtiegel im Gebrauch
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Metallische Handgießtiegel im Gebrauch

Mit einem Anteil von 88 % dominiert der Aluminiumguss derzeit die Nichteisen-Metallgussfertigung. Der Trend zu energiesparenden Autos, neuen Anwendungen in der E-Mobilität und effizienten Wertstoffkreisläufen wird den Einsatz von Aluminium noch weiter verstärken. Für den Transport und die Verarbeitung von Aluminiumschmelzen werden aktuell Handgießtiegel und weitere Produktionshilfsmittel wie Gießrinnen, Verteiler und Formen aus metallischen und keramischen Werkstoffen verwendet. Allerdings weisen diese Werkstoffe Schwachstellen auf: So stellt der hohe Verschleiß der metallischen Handgießtiegel ein ernstzunehmendes Problem dar. Daraus entstehen nicht nur hohe Kosten für die Instandsetzung sondern auch Beeinträchtigungen für die laufende Produktion.

Zielsetzung

Basaltfasergewebe
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Basaltfasergewebe

Eine Alternative stellen Handgießtiegel aus faserverstärkter oxidischer Keramik dar. Diese weisen eine längere Standzeit und höhere Betriebssicherheit auf. Es existieren derzeit zwei etablierte Systeme: zum einen mit Al2O3- oder SiO2-Fasern verstärkte Al2O3-SiO2-Matrices und zum anderen mit SiO2-Fasern verstärkte CaSiO3-Matrices. Allerdings sind diese Materialien sehr teuer, was vor allem auf den hohen Preis der keramischen Fasern zurückzuführen ist. Ziel ist es daher, ein keramisches Faserverbundmaterial (CMC) zu entwickeln, welches die Anforderungen des Gießverfahrens erfüllt und in der Herstellung weit kostengünstiger ist als die bisherigen Alternativmaterialien.

 

Lösungsweg

Technologische Entwicklung eines Handgießtiegels aus GMC
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Technologische Entwicklung eines Handgießtiegels aus GMC

Basaltfaserverstärkte Geopolymere (GMCs) haben sehr geringe Rohstoffkosten und stellen dadurch ein hochinteressantes Material für die gesamte Leichtmetallgussindustrie dar.

Folgende Arbeitsschritte sind zur Entwicklung geplant:

  • Evaluation der Basaltfaserqualitäten
  • Textile Verarbeitung der Fasern
  • Entwicklung eines geeigneten Geopolymers
  • Entwicklung einer Faserbeschichtung zur Steuerung der Faser-Matrix-Eigenschaften
  • Herstellung von Probe-CMCs
  • Charakterisierung der BF-CMCs
  • Entwicklung eines geeigneten großtechnischen Verfahrens
  • Werkzeug- und Bauteilherstellung
  • Anwendung und Charakterisierung in der Aluminiumgießerei

Projektdaten

Projektlaufzeit 01.07.2020 - 31.06.2023
Zuwendungsgeber Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Fördersumme HTL 100.600 Euro
Projektpartner Fraunhofer-Zentrum HTL
InovaCeram
Metallgießerei Chemnitz GmbH
Technische Universität Chemnitz
Projektkoordination Andrea Preuß (TU Chemnitz)
Projektleitung am HTL Peter Vierhaus