Ronaldo Rodrigues da Costa
ASK Chemicals GmbH

Martin Kaiser
ExOne GmbH

Die Binder Jetting 3D-Drucktechnologie ist eine Form additiver Fertigungsverfahren und er-möglicht eine werkzeuglose Herstellung von Sandformen und -kernen für den Metallguss. Das innovative Verfahren bietet der Gießereiindustrie eine wirtschaftliche Lösung zur schnellen und flexiblen Produktion von Prototypen, Ersatzteilen, aber auch Bauteilserien.
Beim Binder Jetting Verfahren zur Herstellung von Furanharz-gebundenen Formstoffen wird Quarzsand spezifischer Korngröße (mittlerer Korndurchmesser 0,14 – 0,25 mm) mit einer Härterkomponente vermischt, auf dem Baufeld aufgetragen und anschließend selektiv, nach CAD-Datensatz, durch Auftragen des flüssigen Furanharz-Bindemittels bedruckt. Der Prozessablauf wird bis zur Vervollständigung des CAD-Datenmodells wiederholt, unbedruckte Bereiche mit ungebundenem Formstoff entfernt und das fertige Bauteil erhalten.
Die resultierenden Formen und Kernen weisen herstellungsbedingt in Abhängigkeit der Druckachsen orientierungsabhängige Festigkeiten und Verdichtungsgrade auf. Zusätzlich resultiert der schichtweise Aufbau zu einer hohen Oberflächenrauigkeit der Kerne und Formen, die zwar durch die Wahl des Formgrundstoffs und die eingestellte Schichtdicke im Auftragungsprozess beeinflusst wird, aber zu Gussoberflächen nicht-spezifikationskonformer Rauigkeit führen kann. Können die Gussoberflächengüten durch den Einsatz eines geeigneten Schlichtesystems selbst bei Verwendung von gröberen Sandqualitäten verbessert werden? Besteht ein Zusammenhang zwischen Schlichtezusammensetzung und Stabilität im Schlichteprozess sowie Oberflächengüte des Gussteils?
Auf Basis von Formstoffmischungen bestehend aus Sandqualitäten unterschiedlichen Korndurchmessers (und daraus resultierenden Schichtstärken 0,28 mm versus 0,50 mm), 1,6 % Furanharz und 0,2 % Härter wurden entsprechende Probegeometrien (Biegeriegel, Stufenkerne und Keilkerne) hergestellt und hinsichtlich Ihrer Kompatibilität mit wasser- und alkoholbasierten Schlichten mittels 3-Punkt-Biegefestigkeiten während des Trocknungsvorgangs untersucht. Die geschlichteten Proben wurden bei einer Gießtemperatur von 1420 °C umgossen und die Oberflächengüten im Vergleich gegenübergestellt.