Bild des Monats: Trennstoffbelegung eines Druckgießwerkzeugs Optimierung von Produkten und Werkzeugen beim Metallgießen

Beim Bild des Monats Juni handelt es sich um eine Aufnahme aus der Forschung zum Druckguss an der Technischen Universität Braunschweig. Druckguss ist ein Verfahren, bei dem Produkte aus Metall hergestellt werden. Die Fluoreszenzaufnahme von Sebastian Krischke zeigt die Trennstoffbelegung eines Druckgießwerkzeugs in Falschfarbendarstellung. Dabei werden die aufgetragenen Trennstoffe an der Oberfläche von Druckgießwerkzeugen und -bauteilen mittels ultraviolettem Licht zur Fluoreszenz, also zum Leuchten, angeregt. Diese Fluoreszenz wird mit einer Kamera erfasst. Anschließend ermitteln die Forschenden am Institut für Füge- und Schweißtechnik abhängig von der Intensität der Fluoreszenz die relative Trennstoffmenge an der Oberfläche.

Fluoreszenzaufnahme der Trennstoffbelegung eines Aluminium-Druckgusswerkzeugs. Bildnachweis: Sebastian Krischke/TU Braunschweig

Druckgiessen ist ein besonders wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung komplex geformter Produkte aus Leichtmetallen wie zum Beispiel Aluminium, die unter anderem in der Automobilbranche, der Luft- und Raumfahrt oder auch in Haushaltsgeräten eingesetzt werden. Hierbei wird flüssiges Metall unter hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in eine Stahlform gedrückt. Zuvor wird ein Trennstoff auf die Form aufgesprüht, um den direkten Kontakt zwischen der Schmelze und dem Formwerkzeug zu verhindern. Damit wird erreicht, dass das Bauteil aus der Form gelöst werden kann und sich die Lebensdauer der Form erhöht. Die Trennstoffreste an der Bauteiloberfläche können allerdings – insbesondere bei übermäßigem Trennstoffauftrag – die Eignung der Bauteile für nachfolgende Kleb-, Schweiß- oder Lackierprozesse beeinträchtigen. Um diesem Zielkonflikt gerecht zu werden und lokal weder zu viel noch zu wenig Trennstoff zu verwenden, ist es wichtig, den Auftragsprozess sorgfältig auszulegen.

Im Rahmen des Forschungsprojektes RELEASE wird unter anderem untersucht, inwiefern diese Auslegung mit Hilfe der Gießprozesssimulation unterstützt werden kann, und es wird eine Methode zur Überwachung und Steuerung des Trennstoffauftrags im Gießprozess implementiert. Dabei werden auch Untersuchungen zur Messung der lokal auf Druckgusswerkzeugen aufgetragenen und auf den Bauteilen verbleibenden Trennstoffmengen durchgeführt.

Die hier verwendete Kamera realisiert Aufnahmen in Graustufen, liefert also nur eine Information über die Helligkeit des jeweiligen Bildpunktes. In der sogenannten Falschfarbendarstellung wird diese Helligkeitsinformation in eine Farbe auf einer zuvor ausgewählten Farbskala übertragen, um so die unterschiedlichen Helligkeitsstufen deutlichen machen zu können. Das Prinzip wird zum Beispiel auch bei Wärmebildkameraaufnahmen angewandt. Im Zusammenhang mit dem Projekt soll die Helligkeit in der Grauwertskala bzw. die Farbe des Bildes in der Falschfarbendarstellung eine Aussage über die Intensität der Trennstoffbelegung liefern.

Die Aufnahme wurde im Rahmen des IGF-Projektes RELEASE („Reduktion des Formklebens im Aluminium-Druckgießprozess durch anforderungsorientierte Trennstoffapplikation“, IGF-Nr. 21.609N) erstellt. Das Vorhaben der Forschungsvereinigung Gießereitechnik e.V. (FVG) wurde über den DLR Projektträger (DLR-PT) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.