Gebiet der Erfindung
[0001] Die Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von Gießformen. Insbesondere betrifft
die Erfindung die Herstellung von Schalenformen durch Aufbringen einer oder mehrerer
Schichten auf ein vorher angefertigtes Modell.
Hintergrund der Erfindung
[0002] Bei Gießverfahren wie beispielsweise dem Feingießen (auch Investment Casting genannt)
werden oftmals keramische Schalenformen eingesetzt. Diese Schalenformen entstehen
durch das Aufbringen von einer oder mehreren Schichten auf ein Modell des späteren
Gussteils. Die einzelnen, auf das Modell aufgebrachten Schichten enthalten einen Schlicker
sowie ein auf den Schlicker aufgebrachtes, in der Regel körniges Material wie Sand.
Bei der ersten auf das Modell aufgebrachten Schicht kann auf die Zugabe des körnigen
Materials auch verzichtet werden. Im Anschluss an das Aufbringen einer Schicht wird
diese getrocknet, bevor die nächste Schicht aufgebracht oder - nach Trocknen der letzten
Schicht - das Modell entfernt werden kann. Durch das sukzessive Aufbringen der einzelnen
Schichten entsteht allmählich eine das Modell umgebende Schale.
[0003] Nachdem die letzte Schicht aufgebracht wurde, wird das Modell aus der Schale entfernt
und die Schale anschließend gebrannt. Das Entfernen des Modells aus der Schale kann
auf unterschiedliche Art und Weise geschehen. Handelt es sich beispielsweise um ein
Modell aus Wachs, wird dieses durch Ausschmelzen entfernt. Ist das Modell hingegen
aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, muss der Kunststoff aus der Schale
ausgebrannt werden.
[0004] Das Trocknen der einzelnen, auf das Modell aufgebrachten Schichten erfolgt herkömmlicherweise
bei Raumtemperatur, wobei darauf geachtet wird, dass das in einer neu aufgebrachten
Schicht enthaltene Wasser zügig, aber nicht spontan entfernt wird. Meistens erfolgt
die Trocknung bei ungefähr 21 bis 23° C und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von
mehr als ungefähr 40 %. Zur Verkürzung des Trocknungsvorganges wird empfohlen, die
jeweils zu trocknende Schicht einer Luftströmung auszusetzen. Die Luftströmung unterstützt
den Abtransport der abdunstenden Feuchtigkeit.
[0005] Nachteilig bei den herkömmlichen Trocknungsverfahren ist die vergleichsweise lange
Trocknungsdauer von üblicherweise drei bis mehr als zehn Stunden pro Schicht. Ursache
hierfür ist auch das geringe Diffusionsgefälle innerhalb der zuletzt aufgebrachten
Schicht. Selbst bei stark verlängerter Trocknungsdauer lässt sich die Restfeuchtigkeit
in den aufgebrachten Schichten nicht beliebig reduzieren. Besonders in den tieferen
Zonen der zuletzt aufgebrachten Schicht neigt die verbleibende Feuchtigkeit eher dazu,
in die angrenzende, vermeintlich abgetrocknete Schicht zurück zu diffundieren als
abzudunsten.
[0006] Aus den genannten Gründen ist auch nach dem letzten Trocknungsvorgang stets eine
gewisse Restfeuchtigkeit in der Schale enthalten. Diese Restfeuchtigkeit erschwert
und beeinträchtigt die angestrebte irreversible Bindung der im Schlicker enthaltenen
Kolloide. Zudem kann bei nur reversiblen Kolloidbindungungen Feuchtigkeit (z.B. aus
der Umgebungsluft), die nach Abschluss des Trocknungsvorgangs einwirkt, den Verbund
des Schalenaufbaus durch Lösen der reversiblen Bindungen stören.
[0007] Bei unzureichender irreversibler Kolloidbindung besteht beim Ausschmelzen oder beim
Ausbrennen des Modells die Gefahr, dass das Material des Modells aufgrund seiner wärmeinduzierten
Ausdehnung die Schale sprengt. Diese Gefahr ist umso stärker, je weniger die irreversible
Kolloidbindung abgeschlossen ist. Zwar lässt sich diese Gefahr dadurch reduzieren,
dass die Schalenform einem Temperaturschock (beispielsweise in einem Hochdruck-Dampfautoklaven)
unterzogen wird. Der hierbei eingesetzte Wasserdampf bewirkt jedoch erneut eine Durchfeuchtung
der Schalenform mit entsprechend negative Auswirkungen auf deren Festigkeit.
[0008] Zur Unterstützung des Trocknungsvorgangs wird in der GB 2 350 810 A vorgeschlagen,
dem Schlicker wasserunlösliche organische Fasern beizumischen. Das Beimischen organischer
Fasern wirkt sich positiv auf die Trocknungsdauer aus und gestattet zudem eine Reduzierung
der Restfeuchtigkeit. Ursache für diese positiven Auswirkungen ist die Kapillarwirkung
der beigemischten Fasern, welche den Abtransport und das Abdunsten der Feuchtigkeit
unterstützt. Darüber hinaus bewirkt der Faserverbund einen gleichmäßigeren Schichtaufbau
und gestattet eine Erhöhung der Schichtdicke.
[0009] Trotz der positiven Auswirkungen des Beimischens von organischen Fasern ist die Trocknungsdauer
einer einzelnen Schichten oftmals noch zu lang. Dies führt insbesondere bei mehrschichtigen
Schalen dazu, dass es fast unmöglich ist, an einem einzigen Tag eine gießfertige Schalenform
herzustellen. Dies mag bei industriellen Anwendungen, bei denen kontinuierlich Schalenformen
hergestellt werden, akzeptabel sein, eine Vielzahl anderer Anwendungen wie die Herstellung
von Prototypen lassen es jedoch wünschenswert erscheinen, die Herstellungsdauer einer
einzelnen Schalenform zu reduzieren.
[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zum schnelleren
Herstellen einer Schalenform anzugeben.
Kurzer Abriss der Erfindung
[0011] Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen einer Schalenform (insbesondere
für das Feingießen) zur Verfügung gestellt, das die Schritte des Bereitstellens eines
Modells, des Ausbildens einer das Modell umgebenden Schale durch Aufbringen wenigstens
einer wässrigen Schicht auf das Modell und durch schichtweises Durchführen wenigstens
eines Trocknungsvorganges und des Entfernens des Modells aus der Schale umfasst, wobei
der Trocknungsvorgang oberhalb einer Temperatur von 25° C und unterstützt durch Infrarotlicht-Bestrahlung
durchgeführt wird.
[0012] Bei der auf das Modell aufgebrachten Schicht kann es sich um eine Schicht handeln,
die einen feuerfesten Schlicker beinhaltet. Die Schicht kann ferner ein feuerfestes
körniges Material enthalten. Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung enthält
jedoch zumindest die erste, unmittelbar auf das Modell aufgebrachte Schicht kein körniges
Material. Der Schlicker kann ein feuerfestes, flüssiges Bindemittel wie beispielsweise
ein wässriges Kieselsol enthalten. Ferner kann der Schlicker ein feuerfestes Mehl
umfassen.
[0013] Gemäß einer ersten Variante der Erfindung wird bei einem mehrschichtigen Schalenaufbau
jede einzelne Schicht einem erfindungsgemäßen Trocknungsvorgang unterzogen. Gemäß
einer zweiten Variante der Erfindung werden einzelne Schichten entweder nicht (oder
jedenfalls nicht vollständig) getrocknet oder aber bei einer Temperatur von 25° C
oder darunter und/oder ohne Infrarotlicht-Bestrahlung getrocknet.
[0014] Der Trocknungsvorgang einer einzelnen Schicht kann bei einer im Wesentlichen konstanten
Temperatur oder bei einer veränderlichen Temperatur ablaufen. Der Trocknungsvorgang
kann bei einer Temperatur oberhalb 28° C oder oberhalb 30° C und zweckmäßigerweise
in einem Temperaturbereich bis ungefähr 45° C durchgeführt werden. Bevorzugt ist ein
Temperaturbereich von ungefähr 36° C bis ungefähr 42° C.
[0015] Werden mehrere Schichten auf das Modell aufgebracht, kann sich die (maximale) Trocknungstemperatur
von Schicht zu Schicht ändern. So kann sich die maximale Trocknungstemperatur von
Schicht zu Schicht im Wesentlichen erhöhen. Aufgrund der mit dem Abdunsten der Feuchtigkeit
einhergehenden Abkühlung ist es möglich, die maximale Trocknungstemperatur (Umgebungstemperatur)
während des Trocknungsvorganges oberhalb einer Temperatur zu wählen, bei der das Modell
seine Formstabilität verlieren könnte. So kann die maximale Trocknungstemperatur mindestens
ungefähr 5° C (vorzugsweise wenigstens ungefähr 8° C oder 10° C) oberhalb der Temperatur
liegen, bei der eine Minderung der Stabilität des Modells einsetzen könnte.
[0016] Während des Trocknungsvorgangs kann eine Relativdrehung zwischen dem beschichteten
Modell und wenigstens einer Infrarotlichtquelle erfolgen. Diese Relativdrehung geschieht
beispielsweise bei einer Geschwindigkeit zwischen 0,5 und 8 U/min, vorzugsweise zwischen
1,5 und 4 U/min.
[0017] Des Weiteren kann der Trocknungsvorgang durch eine Strömung eines gasförmigen Mediums
wie Luft unterstützt werden. Die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums
beträgt beispielsweise ungefähr 0,5 bis ungefähr 8 m/s und vorzugsweise zwischen ungefähr
1 und ungefähr 5 m/s. Der Trocknungsvorgang kann ferner dadurch unterstützt werden,
dass die Umgebungsfeuchtigkeit weniger als 35 % oder weniger als 30 % beträgt. Gemäß
einer bevorzugten Variante der Erfindung beträgt die Raumfeuchtigkeit weniger als
ungefähr 20 % oder weniger als ungefähr 10 %.
[0018] Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine Verkürzung der Trocknungsdauer. So
kann der Trocknungsvorgang für eine einzelne Schicht weniger als eine Stunde, vorzugsweise
ungefähr 25 bis 45 min betragen. Werden auf das Modell drei oder mehr Schichten aufgebracht,
lässt sich die Trocknungsdauer für wenigstens einige der nach der ersten Schicht aufgebrachten
Schichten variieren. So kann die Trocknungsdauer der zweiten und/oder der dritten
Schicht und/oder der vierten Schicht länger gewählt werden als die Trocknungsdauer
der anderen Schichten und insbesondere der darauffolgenden Schichten.
[0019] Die Trocknungsdauer kann in Abhängigkeit von einem angestrebten Trocknungsgrad eingestellt
werden. Gemäß einer ersten Variante werden auf das Modell mehrere Schichten aufgebracht
und der einzelne Trocknungsvorgang jeweils solange durchgeführt, bis eine vollständige
Trocknung der zuletzt aufgebrachten Schicht erzielt wurde. Von einer vollständigen
Trocknung kann beispielsweise dann ausgegangen werden, wenn die Restfeuchtigkeit einer
Schicht weniger als ungefähr 60 % und vorzugsweise zwischen ungefähr 55 und ungefähr
40 % beträgt. Gemäß einer zweiten Variante werden einzelne, mehrere oder sämtliche
Schichten nur teilweise getrocknet.
[0020] Das zur Schalenherstellung verwendete Modell kann aus unterschiedlichen Materialien
(z.B. aus Wachs oder aus einem thermoplastischen Kunststoff wie ABS) bestehen. Bei
einem Wachsmodell kann das Ausschmelzen aus der getrockneten Schale bei einer Temperatur
von mehr als ungefähr 140°, vorzugsweise bei ungefähr 150°, erfolgen.
[0021] Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für eine Vielzahl unterschiedlichster
Anwendungen. So ist das Verfahren aufgrund der kurzen Trocknungsdauer beispielsweise
für die Prototypen-Herstellung mittels Feingießens (also für die Herstellung einzelner
oder weniger Gussteile) besonders geeignet. Das Verfahren eignet sich jedoch auch
für industrielle Batch-Prozesse (z.B. unter Verwendung einer als Kettenförderer ausgebildeten
Transportvorrichtung).
[0022] Neben dem bereits erläuterten Verfahren umfasst die Erfindung auch ein System zum
Herstellen einer Schalenform. Das System beinhaltet eine Beschlickerungsvorrichtung
zum Aufbringen einer Schlickerschicht auf ein Modell sowie eine Trocknungsvorrichtung
zum Trocknen der auf das Modell aufgebrachten Schlickerschicht, wobei die Trocknungsvorrichtung
eine Trocknungskammer und wenigstens eine in der Trocknungskammer angeordnete Infrarotlichtquelle
umfasst, wobei in der Trocknungskammer eine Temperatur von mehr als 25° C einstellbar
ist. Zum Einstellen der Trocknungstemperatur kann eine geeignete Regel- oder Steuereinrichtung
vorhanden sein, welche das Einhalten der gewünschten Trocknungstemperatur oder des
gewünschten Trocknungstemperaturverlaufs sowie der weiteren Trocknungstemperatur (z.B.
programmgesteuert) gewährleistet.
[0023] Die zum Erzielen der Trocknungstemperatur erforderliche Wärmeenergie kann von der
Infrarotlichtquelle geliefert werden. In diesem Fall kann die Infrarotlichtquelle
als Heizeinrichtung für das Trocknungsgas (z.B. Luft) fungieren. Zum Einstellen der
gewünschten Trocknungstemperatur kann die Energieaufnahme der Infrarotlichtquelle
in geeigneter Weise kontrolliert werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es
denkbar, eine separate Kühleinrichtung vorzusehen. Die Kühleinrichtung kann beispielsweise
derart ausgebildet sein, dass sie die Zufuhr eines kühlenden Gases in die Trocknungskammer
ermöglicht. Auch wäre es denkbar, separat zur Infrarotlichtquelle eine zusätzliche
Heizeinrichtung vorzusehen.
[0024] Das System kann eine Einrichtung zum Drehen des beschichteten Modells bezüglich der
wenigstens einen Infrarotlichtquelle umfassen. Eine solche Relativdrehung zwischen
beschichtetem Modell und der Infrarotlichtquelle gewährleistet eine gleichmäßigere
Oberflächenerwärmung und verbessert daher die Schichtqualität. Ferner kann eine Besandungsvorrichtung
zum Besanden der auf das Modell aufgebrachten Schlickerschicht vorhanden sein. Die
Besandungsvorrichtung ist ausgebildet, um körniges Material (nicht notwendigerweise
Sand) auf an und für sich bekannte Weise auf die Schlickerschicht aufzubringen.
[0025] Zur Automatisierung der Schalenform-Herstellung kann eine Transportvorrichtung, die
das Modell zwischen der Beschlickerungsvorrichtung und der Trocknungsvorrichtung (bei
mehrschichtigem Aufbau hin- und her) bewegt, vorgesehen sein. Die Transportvorrichtung
kann ferner einen Transport des Modells zur bzw. von der Besandungsvorrichtung gewährleisten.
Zweckmäßigerweise ist die Transportrichtung derart gewählt, dass die Beschlickerungsvorrichtung
vor der Besandungsvorrichtung und die Besandungsvorrichtung vor der Trocknungsvorrichtung
liegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0026] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie aus den Figuren. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Systems zum Herstellen einer Schalenform;
- Fig. 2
- eine Aufsicht auf dans System gemäß Fig.1;
- Fig. 3
- eine Seitenansicht der Trocknungsvorrichtung des in den Fign. 1 und 2 dargestellten
Systems;
- Fig. 4
- eine Frontalansicht der Trocknungvorrichtung gemäß Fig. 3;
- Fig. 5
- eine Aufsicht auf die Trocknungsvorrichtung gemäß Fig. 3.;
- Fig. 6
- eine Protokoll eines Biegeversuchs bei einer auf erfindungsgemaßë Weise getrokneten
Karamikplatte; und
- Fig. 7
- eine Protokoll eines Biegeversuchs bei einer auf konventionelle Weise getrockneten
Keramikplatte.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
[0027] Nachfolgend wird zunächst unter Bezugnahme auf die Fign. 1 bis 5 ein erfindungsgemäßes
System 10 zum Herstellen von Schalenformen erläutert. Im Anschluss daran wird das
erfindungsgemäße Verfahren anhand verschiedener Beispiele erklärt und einem Vergleichsbeispiel
gegenübergestellt.
[0028] Die Fign. 1 und 2 zeigen schematisch das erfindungsgemäße System 10 zum automatisierten
Herstellen von Schalenformen. Das System 10 gestattet das Durchführen der maßgeblichen
Verfahrensschritte Beschlickerung, Besandung und Trocknung. Zu diesem Zweck sind eine
Besandungsvorrichtung 12, eine Beschlickerungsvorrichtung 14 und eine Trocknungsvorrichtung
16 vorgesehen. Ferner umfasst das System 10 eine Transportvorrichtung 18 für ein Modell
20.
[0029] Für die Funktionsweise des Systems 10 spielt es keine Rolle, ob das Modell 20 noch
unbeschichtet ist oder aber bereits mit einer oder mehreren Schichten versehen ist.
Zu Veranschaulichungszwecken ist das Modell 20 in Fig. 1 gleichzeitig in vier verschiedenen
Prozesszuständen dargestellt, nämlich innerhalb der Besandungsvorrichtung 20, innerhalb
der Beschlickerungsvorrichtung 14, innerhalb der Trocknungsvorrichtung 16 sowie in
einem Transportzustand. Bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb des Systems 10 wird sich
das Modell 20 lediglich in einem dieser vier in Fig. 1 dargestellten Zustände befinden.
Das System 10 ist nämlich zur raschen Prototypen-Fertigung ausgelegt, und nicht für
industrielle Batch-Prozesse. Gleichwohl ließe sich das System 10 durch mehrfaches
Vorsehen der einzelnen Vorrichtungen 12, 14 und 16 sowie entsprechende Umgestaltung
der Transportvorrichtung 18 (z.B. als Kettenförderer) auch für Batch-Prozesse konfigurieren.
[0030] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Besandungsvorrichtung
12 als Sandtrommel ausgebildet, in der Sand oder ein anderes körniges Material auf
das mit einer Schlickerschicht versehene, rotierende Modell 20 gestreut wird. Bei
der Beschlickerungsvorrichtung 14 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein Schlickerfass,
das mit einem geeigneten Schlicker gefüllt ist. Das Modell 20 kann mittels der Transportvorrichtung
18 in das Schlickerfass 14 eingetaucht und darin gedreht werden.
[0031] Ein von der Transportvorrichtung 18 aufgenommenes Modell 20 kann wahlweise dem Schlickerfass
14, der Sandtrommel 12 oder der Trocknungsvorrichtung 16 zugeführt werden. Die Transportvorrichtung
18 selbst umfasst einen entlang einer x-Achse und y-Achse beweglichen Aufnahmekopf
22 für das Modell 20. Der Aufnahmekopf 22 ist um zwei senkrecht zueinander verlaufende
Achsen, wie in Fig. 1 durch die Pfeile 24, 26 angedeutet, drehbar.
[0032] Bei bestimmungsgemäßem Gebrauch des Systems 10 wird das Modell 20 zunächst in das
Schlickerfass 14 getaucht und das beschlickerte Modell 20 danach entweder unmittelbar
in der Trocknungsvorrichtung 16 getrocknet (insbesondere wenn es sich um die erste
Schlickerlage handelt) oder aber zuerst in der Sandtrommel 12 besandet und erst anschließend
in die Trocknungsvorrichtung 16 überführt.
[0033] Die Trocknungsvorrichtung 16 ist in den Fign. 3 bis 5 in verschiedenen Ansichten
dargestellt. Wie sich aus diesen Fign. ergibt, umfasst die Trocknungsvorrichtung 16
eine Trocknungskammer 30. In der Trocknungskammer 30 sind eine Vielzahl von in mehreren
gegenüberliegenden Reihen angeordneten Ventilatoren 32 sowie mehrere Infrarotlichtquellen
34 angeordnet. Die Ventilatoren 32 bewirken eine Luftumwälzung und führen zu einer
den Trocknungsvorgang unterstützenden Luftströmung. In Fig. 4 ist deutlich zu erkennen,
dass die Ventilatoren die Luft tangential bezüglich eines imaginären, zylindrischen
Körpers 36 beschleunigen. Die von den Infrarotlichtquellen 34 erzeugte Wärmeenergie
führt zu einer Erwärmung der in der Trocknungskammer 30 zirkulierenden Luft. Die Infrarotlichtquellen
34 fungieren daher als Heizeinrichtungen. Zur gleichmäßigen Oberflächenerwärmung des
beschichteten Modells 20 durch die Infrarotlichtquellen 34 wird das Modell 20 innerhalb
der Trocknungskammer 30 fortlaufend gedreht.
[0034] Die Trocknungsvorrichtung 16 umfasst ferner ein Klimagerät 38 zur Ansaugluftkühlung.
Das Klimagerät 38 gibt warme Abluft ab und führt einem Lufttrockner 40 Kühlluft zu.
Dieser Sachverhalt ist durch zwei Pfeile verdeutlicht. Der auf einem Absorptionstrocknungsprinzip
basierende Lufttrockner 40 führt trockene Zuluft in die Trocknungskammer 30 ein und
gibt feuchte Abluft an die Umgebung ab. Auch dieser Sachverhalt ist durch zwei Pfeile
angedeutet. Wie Fig. 5 zu entnehmen ist bildet sich innerhalb der Trocknungskammer
30 ein Hauptkreislauf 46 aus, der im Wesentlichen auf die durch die Ventilatoren 32
bewirkte ständige Luftumwälzung zurückzuführen ist. Ferner kommt es zu einem Nebenkreislauf
48, welcher den Lufttrockner 40 umfasst. In einer Mischkammer 50 kommt es zu einer
Durchmischung des Hauptkreislaufes 46 und des Nebenkreislaufes 48. Diese Durchmischung
gewährleistet eine Feuchtigkeitsreduzierung der Luft im Hauptkreislauf 46, da feuchte
Luft aus dem Hauptkreislauf 46 in den Nebenkreislauf 48 und von dort in den Lufttrockner
40 gelangt. Ferner bewirkt die Durchmischung eine Abkühlung der Luft im Hauptkreislauf
46, da dem Lufttrockner 40 vom Klimagerät 38 fortlaufend gekühlte Luft zugeführt wird,
die der Lufttrockner 40 in den Nebenkreislauf 48 einspeist.
[0035] Das Klimagerät 38 wird derart angesteuert, dass sich in der Trocknungskammer 30 die
gewünschte Trocknungstemperatur einstellt. Das Klimagerät 38 wirkt daher der auf die
Infrarotlichtquellen 34 zurückgehenden Erwärmung der Trocknungsluft entgegen. Erforderlichenfalls
kann zusätzlich zu den Infrarotlichtquellen 34 eine separate Heizeinrichtung vorgesehen
werden (beispielsweise könnte das Klimagerät 38 auch konfiguriert sein, um dem Lufttrockner
40 Warmluft zuzuführen). Auch kann das Klimagerät 38 abweichend von den Fign. 3 bis
5 (zusätzlich oder ausschließlich) mit der Mischkammer 50 kommunizieren. Das Klimagerät
38 (und in gewissem Umfang der Lufttrockner 40) gestattet somit eine Einstellung einer
gewünschten Trocknungstemperatur. Zu diesem Zweck können das Klimagerät 38 und der
Lufttrockner 40 mit einem geeigneten Steuer- oder Regelgerät (nicht dargestellt) gekoppelt
sein, das programmgesteuert Einfluss auf die in der Trocknungskammer 30 herrschenden
Trocknungsparameter nimmt.
[0036] An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die in den Fign. 3 bis 5 dargestellten
Anordnungen der Ventilatoren 32 und der Infrarotlichtquellen 34 nur beispielhaft sind.
So wäre es insbesondere denkbar, die neben der Lufterwärmung auch der Oberflächenerwärmung
dienenden Infrarotquellen 34 auf zusätzlichen Seiten des Modells 20 anzuordnen. Beispielsweise
können die Infrarotlichtquellen 34 in (zwei oder mehr) sich bezüglich des Modells
20 gegenüberliegenden Reihen angeordnet werden, so dass sie die Infrarotstrahlung
im Wesentlichen senkrecht auf das Modell 20 abgeben.
[0037] Mittels des unter Bezugnahme auf die Fign. 1 bis 5 beschriebenen Systems wurden unter
Verwendung von Wachsmodellen verschiedene Proben von Keramikformen hergestellt und
getestet. Alle Proben wurden hergestellt unter Verwendung eines Schlickers, der eine
Bindersuspension aus WEXCOAT der Firma Wex Chemicals, Greenford, London, England (mit
einem SiO
2-Anteil von 24 %), einen Anteil von 1 bis 5 % organischer Fasern von einer Länge von
1 mm und Molochite-Mehl (-200 mesh) enthielt. Die Viskosität des Schlickers betrug
zunächst 41 s (gemessen mit dem WEX-Becher-Verfahren). Die Modelle wurden ungefähr
10 s in das Schlickerfass 14 eingetaucht und - abgesehen von der ersten Schicht -
anschließend in der Sandtrommel 14 mit Molochite-Körnern (Durchmesser 0,3 bis 0,5
mm) besandet. Dann wurden die beschichteten Modelle schichtweise einem durch Infrarotlicht-Bestrahlung
unterstützten Trocknungsvorgang in der Trocknungsvorrichtung 16 unterzogen.
[0038] Das verwendete Wachsmodell besaß eine kubische Form, in der ein Sackloch mit einem
Durchmesser von 20 mm und einer Tiefe von 20 mm ausgebildet war. Im Inneren dieses
Sacklochs wurden die in den nachfolgenden Tabellen aufgeführten O-berflächenwerte
für Temperatur und Feuchte während des Trocknungsvorgangs gemessen.
[0039] Eine erste Modelltraube wurde mit insgesamt sechs Schichten (oder - in getrocknetem
Zustand - Überzügen) versehen, wobei die erste Schicht keiner Besandung unterzogen
wurde. Jede einzelne Schicht wurde in einem separaten Trocknungsvorgang vollständig
getrocknet. Die einzelnen Trocknungsvorgänge wurden bei einer Strömungsgeschwindigkeit
von ungefähr 1,5 m/s bei konstanter Bestrahlung mit Infrarotlicht durchgeführt. Die
maximale Trocknungstemperatur hat sich von Schicht zu Schicht allmählich erhöht. Ein
Trocknungsvorgang wurde als abgeschlossen betrachtet, wenn die gemessene Restfeuchtigkeit
an der Oberfläche weniger als ungefähr 55 % betrug. Während des Trocknungsvorganges
wurde die Probe mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von ungefähr 2,5 U/min bezüglich
der Infrarotlichtquellen gedreht. Die Luftfeuchtigkeit in der Trocknungskammer wurde
allmählich reduziert. Es wurde darauf geachtet, dass die Luftfeuchtigkeit nach Möglichkeit
stets weniger als ungefähr 20 % betrug und die Temperatur stets oberhalb ungefähr
30° C lag.
[0040] Die gesamte Prozesszeit sowie die individuellen Trocknungsparameter und Oberflächenbedingungen
pro Schicht im Rahmen eines der anfänglichen Versuche (mit noch vergleichsweise hoher
Luftfeuchtigkeit in der Trocknungskammer) lassen sich der folgenden Tabelle entnehmen.
Die Trocknungsparameter und Oberflächenbedingungen wurden pro Trocknungsvorgang zwei
bis fünf Mal gemessen.
Keramikform 1
[0041]
Zeit [h:min] |
Trockenzeit [h:min] |
Überzug |
Trocknungsbedingungen |
Oberflächenbedingungen |
Temperatur [°C] |
Feuchte [%] |
Temperatur [°C] |
Feuchte [%] |
0:00 |
0:10 |
Ohne Sand |
29 |
19 |
|
|
0:10 |
0:00 |
2. Schicht |
29 |
22 |
|
|
0:15 |
0:05 |
30 |
38 |
|
|
0:25 |
0:15 |
33 |
25 |
|
|
0:30 |
0:20 |
34,5 |
19 |
|
|
0:33 |
0:00 |
3. Schicht |
34,1 |
17 |
|
|
0:38 |
0:05 |
33,6 |
22 |
|
|
0:43 |
0:10 |
33,5 |
22 |
|
|
0:58 |
0:25 |
33,8 |
21 |
|
|
1:03 |
0:30 |
34 |
20 |
24 |
53 |
1:07 |
0:00 |
4. Schicht |
34 |
19 |
|
|
1:17 |
0:10 |
34,2 |
19 |
|
|
1:27 |
0:30 |
34,7 |
19 |
25 |
60 |
2:05 |
0:58 |
35,7 |
18 |
35 |
47 |
2:10 |
0:00 |
5. Schicht |
36 |
18 |
|
|
2:55 |
0:45 |
38,1 |
16 |
|
|
3:05 |
0:00 |
6. Schicht |
38 |
15 |
|
|
3:35 |
0:30 |
38,4 |
14 |
|
|
[0042] Wie Tabelle 1 entnommen werden kann, betrug die gesamte Prozessierungszeit aller
sechs Schichten insgesamt 3 Stunden und 35 Minuten. Die reine Trocknungszeit betrug
ungefähr 3 Stunden und 15 Minuten. Die erste Schicht (ohne Sand) wurde 10 Minuten
getrocknet, die zweite Schicht hatte nach ungefähr 20 Minuten eine Oberflächen-Restfeuchtigkeit
von ungefähr weniger als 55 % erreicht. Die entsprechende Trocknungsdauer für die
dritte Schicht betrug ungefähr 30 Minuten, für die vierte Schicht ungefähr 58 Minuten,
für die fünfte Schicht ungefähr 45 Minuten und für die sechste Schicht ungefähr 30
Minuten.
[0043] Der Dickenaufbau der ersten Keramikformprobe ist der folgenden Tabelle zu entnehmen:
Zustand |
Abmessung |
Dickenzuwachs |
Wachsmodell |
35,0 mm |
0 mm |
Überzug ohne Sand |
35,5 mm |
0,25 mm |
2. Überzug |
37,0 mm |
0,75 mm |
3. Überzug |
39,0 mm |
1,0 mm |
4. Überzug |
40,5 mm |
0,75 mm |
5. Überzug |
42,0 mm |
0,75 mm |
6. Überzug |
44,0 mm |
1,0 mm |
[0044] Gemäß dieser Tabelle erfolgte bei der verwendeten Schlicker-/Besandungszusammensetzung
ein durchschnittlicher Schichtaufbau von 0,8 mm pro Überzug.
[0045] Die nachfolgende Tabelle zeigt die Trocknungsparameter und Oberflächenbedingungen
für eine weitere Keramikformprobe mit sieben Überzügen. Die in der Trocknungskammer
herrschende Strömungsgeschwindigkeit betrug ungefähr 1,5 bis 2,0 m/s.
Keramikform II
[0046]
Zeit [h:min] |
Trockenzeit [h:min] |
Überzug |
Trocknungsbedingungen |
Oberflächenbedingungen |
Temperatur [°C] |
Feuchte [%] |
Temperatur [°C] |
Feuchte [%] |
0:00 |
0:08 |
Ohne Sand |
33,7 |
17 |
|
|
0:08 |
0:00 |
2. Schicht |
34,3 |
17 |
|
|
0:18 |
0:10 |
34,7 |
17 |
|
|
0:28 |
0:00 |
3. Schicht |
35,2 |
15 |
|
|
0:58 |
0:30 |
36,8 |
14 |
26,4 |
55 |
1:01 |
0:00 |
4. Schicht |
36,9 |
14 |
|
|
1:31 |
0:30 |
37,2 |
12 |
29 |
64 |
1:36 |
0:35 |
37,4 |
11 |
27 |
52 |
1:41 |
0:00 |
5. Schicht |
37 |
13 |
|
|
2:11 |
0:30 |
38,2 |
10 |
27,3 |
58 |
2:16 |
0:00 |
6. Schicht |
38,4 |
10 |
|
|
2:46 |
0:30 |
38 |
10 |
27,6 |
48 |
2:51 |
0:00 |
7. Schicht |
38 |
10 |
|
|
3:21 |
0:00 |
38,8 |
8 |
|
|
[0047] Die beiden folgenden Tabellen zeigen entsprechende Messungen an zwei identischen
Keramikformproben mit jeweils acht Schichten und Trocknung bei einer Strömungsgeschwindigkeit
zwischen 2 und 4 m/s. Die Viskosität des bei diesen Proben verwendeten Schlickers
betrug ungefähr 38 s.
Keramikform III/1
[0048]
Zeit [h:min] |
Trockenzeit [h:min] |
Überzug |
Trocknungsbedingungen |
Oberflächenbedingung |
Temperatur [°C] |
Feuchte [%] |
Temperatur [°C] |
Feuchte [%] |
0:00 |
0:08 |
Ohne Sand |
35,9 |
17 |
|
|
0:10 |
0:00 |
2. Schicht |
36,5 |
17 |
|
|
0:30 |
0:00 |
3. Schicht |
38,6 |
14 |
|
|
1:20 |
0:50 |
|
|
29 |
70 |
1:25 |
0:55 |
|
|
|
60 |
1:30 |
1:00 |
|
|
28,6 |
45 |
1:30 |
0:00 |
4. Schicht |
37,4 |
16 |
|
|
2:00 |
0:30 |
|
|
|
72 |
2:05 |
0:35 |
|
|
27,8 |
42 |
2:10 |
0:00 |
5. Schicht |
39 |
15 |
|
|
2:40 |
0:30 |
|
|
27,9 |
45/52 |
2:43 |
0:00 |
6. Schicht |
|
|
|
|
3:13 |
0:30 |
38,9 |
16 |
|
76 |
3:18 |
0:35 |
|
|
|
59 |
3:25 |
0:00 |
7. Schicht |
|
|
|
|
3:55 |
0:30 |
|
|
|
65/70 |
4:00 |
0:35 |
|
|
|
48/52 |
4:05 |
0:00 |
8. Schicht |
|
|
|
|
5:00 |
0:55 |
Fertig |
Keramikform III/2
[0049]
Zeit [h:min] |
Trockenzeit [h:min] |
Überzug |
Trocknungsbedingungen |
Oberflächenbedingungen |
Temperatur [°C] |
Feuchte [%] |
Temperatur [°C] |
Feuchte [%] |
0:00 |
0:12 |
Ohne Sand |
37,8 |
12 |
|
|
0:12 |
0:00 |
2. Schicht |
37 |
10 |
|
|
0:32 |
0:20 |
39,1 |
15 |
27,5 |
45/59 |
0:37 |
0:25 |
|
|
|
42/58 |
0:42 |
0:00 |
3. Schicht |
38,9 |
14 |
|
|
1:20 |
0:38 |
39,2 |
14 |
29 |
75 |
1:32 |
0:50 |
|
|
|
42/61 |
1:37 |
0:55 |
39,2 |
9 |
29,8 |
40/52 |
1:42 |
0:00 |
4. Schicht |
38,9 |
11 |
|
|
2:32 |
0:00 |
5. Schicht |
39,8 |
10 |
|
|
3:02 |
0:30 |
|
|
30,5 |
48/61 |
3:07 |
0:35 |
|
|
30,4 |
44/53 |
3:12 |
0:00 |
6. Schicht |
39,5 |
16 |
|
|
3:42 |
0:30 |
|
|
|
44/50 |
3:42 |
0:00 |
7. Schicht |
38,2 |
9 |
|
|
4:12 |
0:30 |
38 |
13 |
30 |
48/52 |
4:12 |
0:00 |
8. Schicht |
|
|
|
|
4:42 |
0:30 |
|
|
29,8 |
47 |
Sofort ausgeschmolzen |
[0050] Unmittelbar nach dem Aufbringen und Trocknen der letzten Schicht erfolgte bei den
erläuterten Keramikform-Proben das Ausschmelzen des Wachsmodells. Ausgeschmolzen wurde
in einem auf 150° vorgeheizten Wärmeschrank. Nach jeweils 15 bis 20 Minuten war das
Wachs vollständig ausgeschmolzen. Ein optische Überprüfung ergab, dass die in der
Trocknungskammer hergestellten Proben ohne jegliche Beschädigungen oder Risse ausgeschmolzen
werden konnten.
[0051] Eine parallel hierzu unter herkömmlichen Trocknungsbedingungen hergestellte Keramikformprobe
(siehe nachfolgende Tabelle) wurde unter den gewählten Ausschmelzbedingungen durch
Risse vollständig zerstört. Die Vergleichsprobe wurde auf die gleiche Weise wie die
obigen Keramikformen durch mehrmaliges Beschlickern, Besanden und Trocknen hergestellt.
Allerdings erfolgte die Trocknung bei herkömmlichen Trocknungsbedingungen (es wurde
keine Trocknungskammer verwendet) und ohne Rotlicht-Bestrahlung, aber bei beschleunigter
Umgebungsluft (1,5 m/s).
Vergleichsprobe
[0052]
Zeit [h:min] |
Trockenzeit [h:min] |
Überzug |
Trocknungsbedingungen |
Oberflächenbedingungen |
Temperatur [°C] |
Feuchte [%] |
Temperatur [°C] |
Feuchte [%] |
0:00 |
0:30 |
Ohne Sand |
22 |
54 |
|
|
0:30 |
0:30 |
2. Schicht |
|
|
|
|
1:30 |
1:00 |
|
|
22,5 |
55 |
1:30 |
0:00 |
3. Schicht |
|
|
|
|
2:30 |
1:00 |
25,4 |
43,7 |
23,6 |
67 |
4:00 |
2:30 |
|
|
25,0 |
63 |
4:15 |
0:00 |
4. Schicht |
24,5 |
48 |
|
|
5:30 |
1:15 |
|
|
|
25,0 |
66 |
6:15 |
2:00 |
|
|
|
25,5 |
65 |
6:45 |
2:30 |
|
|
|
25,0 |
69 |
7:15 |
3:00 |
|
|
|
25,6 |
46 |
7:20 |
0:00 |
5. Schicht |
24,0 |
51,5 |
|
|
1 Tag später |
21:30 |
0:00 |
6. Schicht |
21,0 |
46 |
|
|
23:00 |
1:30 |
23,1 |
43,2 |
22,8 |
66 |
23:30 |
2:00 |
24,0 |
40,7 |
23,3 |
70 |
24:30 |
3:00 |
|
|
23,0 |
58 |
24:30 |
0:00 |
7. Schicht |
|
|
|
|
25:30 |
1:00 |
22,4 |
42,4 |
|
|
27:30 |
3:00 |
25,0 |
41 |
25,0 |
50 |
27:45 |
0:00 |
8. Schicht |
|
|
|
|
30:45 |
3:00 |
|
|
|
26,0 |
62 |
Echtzeit hier: 17:15; Ausschmelzen 24 h später |
[0053] Wie sich aus der obigen Tabelle ergibt, sind die Trocknungsdauern bei der Vergleichsprobe
deutlich länger als bei den mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Proben.
[0054] Auch die Festigkeit der erfindungsgemäßen Proben ist der Festigkeit der konventionellen
Proben deutlich überlegen. Für die Bestimmung der Biegefestigkeit der Keramik wurden
Prüfstreifen mit den Abmessungen 50 mm x 20 mm x 5 mm hergestellt. Zur Herstellung
der Prüfstreifen wurde eine Silikonform mit mehreren napfförmigen Vertiefungen verwendet.
Die Silikonform wurde zum Aufbringen mehrerer Überzüge wiederholt beschlickert, besandet
und getrocknet. Typischerweise erfolgten sechs bis acht Beschichtungen, um eine Streifenhöhe
von ungefähr 5 mm zu erzielen.
[0055] Die erfindungsgemäßen Prüfstreifen wurden (teilweise gleichzeitig mit Modelltrauben)
einem Trocknungsvorgang in der Trocknungskammer bei einer Temperatur von ungefähr
40° C, einer Luftfeuchtigkeit von ungefähr 5 bis 10 % sowie einer Trocknungsdauer
von ungefähr 30 min unterzogen. Während des Trocknungsvorganges erfolgte eine Bestrahlung
der Streifen mit Infrarotlicht. Die konventionellen Prüfstreifen wurden hingegen bei
Raumtemperatur und einer Luftfeuchtigkeit von ungefähr 50 % getrocknet. Jede Schicht
wurde solange getrocknet, bis die Oberflächenfeuchte weniger als 60 % betrug (typischerweise
viele Stunden bis einen Tag). Anschließend wurden alle Prüfstreifen einem Biegeversuchen
unterworfen. Hierbei kam das Festigkeitsprüfgerät 7/18 der Firma Feinmechanik Ralf
Kögel zum Einsatz.
[0056] Fig. 6 zeigt das Versuchsprotokoll der auf erfindungsgemäße Weise getrockneten Prüfstreifen
und Fig. 7 das Versuchsprotokoll für herkömmliche Prüfstreifen (es wurden je zwei
Grünlinge und zwei gebrannte Proben geprüft; das Brennen der Prüfstreifen erfolgte
für eine Stunde bei 950° C). Ein Vergleich der jeweiligen Kennlinien zeigt deutlich,
dass die Belastbarkeit der erfindungsgemäßen Proben, jedenfalls in gebranntem Zustand,
die Belastbarkeit der auf herkömmliche Weise getrockneten Proben fast um 50 % übersteigt.
Auch die erfindungsgemäß getrockneten Grünlinge zeigen eine deutlich höhere Belastbarkeit
als die auf konventionelle Weise getrockneten Grünlinge.
[0057] Die erfindungsgemäßen Vorteile sind vermutlich darin begründet, dass bei höheren
Trocknungstemperaturen der Ionenaustausch an der Oberfläche der Binderkolloide intensiviert
wird, was eine stärke irreversible Bindung dieser Kolloide untereinander ermöglicht.
Ferner führt die intensive, oberflächenbezogene Trocknung durch die Infrarotlicht-Bestrahlung
zu einem stärkeren Diffusionsgefälle innerhalb der aufgebrachten Schlickerschicht
und damit zu einer beschleunigten Trocknung. Durch die Wirkung der Verdunstungskälte
kann die Trocknungstemperatur erhöht werden, auch über die Temperatur hinaus, bei
der das verwendete Modell seine Stabilität verlieren würde. Auch dies ermöglicht eine
beschleunigte Trocknung.
[0058] Vorzugsweise erfährt jede Überzugsschicht eine vollständige Trocknung, um eine irreversible
Kolloidbindung herbeizuführen. Somit ist bereits unmittelbar nach Trocknungsende der
letzten Schicht die erwünschte Endfestigkeit der gesamten Schale erreicht. Mit anderen
Worten, es ist nicht mehr unbedingt erforderlich, nach dem Trocknen der letzten aufgebrachten
Schicht noch weiter zu warten, bis mit dem Ausschmelzen/Ausbrennen des Modells und
dem Brennen der Keramikform begonnen werden kann. Diese Erkenntnis schließt gleichwohl
nicht aus, in bestimmten Fällen eine abschließende, längere Schlusstrocknung durchzuführen.
[0059] Zur Erzielung besonders kurzer Trocknungszeiten war es zweckmäßig, die Luftfeuchtigkeit
in der Trocknungskammer zu reduzieren. Im Rahmen fortlaufender Versuche wurde die
Luftfeuchtigkeit auf unter 10 %, häufig auf 2 % bis 8 %, reduziert.
[0060] Bei den Versuchen hat sich herausgestellt, dass die erste Schicht mit Besandung (also
in der Regel die zweite, auf das Modell aufgebrachte Schicht) relativ schnell trocknet
(ca. 20 min), die erste bzw. die zweite darauffolgende Schicht jedoch überdurchschnittlich
lange (bis zu 60 min) benötigt, um vollständig zu trocknen. Bei den sich anschließenden
Schichten stellen sich Trocknungszeiten von typischerweise 30 bis 35 Minuten ein.
Die Restfeuchtigkeit in der getauchten Schicht steigt zu Beginn der Trocknung oftmals
kurzfristig auf über 80 %, verbleibt dann lange bei 65 bis ungefähr 70 %, um dann
etwa 2 bis 10 Minuten (typischerweise etwa 5 min) vor dem festzustellenden Trocknungsende
beinahe spontan auf unter 50 % abzuknicken.
[0061] Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Prototypen-Herstellung bietet
es sich an, mit nur einem Schlicker gleicher Viskosität für alle Überzugsschichten
(Einheitsschicker) und nur einer Korngröße des Bestreumaterials zu arbeiten. Der Einheitsschlicker
führt zu einer verbesserten Benetzung bei gleichzeitiger Reduzierung der Auslaufzeit
auf 38 s (gemessen mit dem WEX-Becher). Durch Einfügen einer Tauchschicht ohne Besandung
zu Beginn des Schalenaufbaus bei kurz gehaltener Antrocknung (von typischerweise unter
15 min) lässt sich eine ausreichende Oberflächenqualität der Gussstücke erzielen.
[0062] Die Erfindung wurde anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beispielhaft erläutert.
Abänderungen und Ergänzungen können vom Fachmann basierend auf seinem Fachwissen durchgeführt
werden. So können insbesondere die Lage, die Positionierung und die Anzahl der Rotlichtquellen
sowie die Anordnung und die Anzahl der Ventilatoren geändert werden.
1. Verfahren zum Herstellen einer Schalenform insbesondere für das Feingießen, umfassend
- Bereitstellen eines Modells;
- Ausbilden einer das Modell umgebenden Schale durch Aufbringen we nigstens einer
wässrigen Schicht auf das Modell und durch schichtweises Durchführen wenigstens eines
Trocknungsvorganges; und
- Entfernen des Modells aus der Schale,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Trocknungsvorgang oberhalb einer Temperatur von 25°C und unterstützt durch Infrarotlicht-Bestrahlung
durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Trocknungsvorgang in einem Temperaturbereich von ungefähr 30°C bis ungefähr 45°C,
vorzugsweise von ungefähr 36°C bis ungefähr 42°C, durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Schichten auf das Modell aufgebracht werden und dass die maximale Trocknungstemperatur
von Schicht zu Schicht im Wesentlichen erhöht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die maximale Trocknungstemperatur während des Trocknungsvorgangs mindestens ungefähr
5°C, vorzugsweise wenigstens ungefähr 8°C, oberhalb einer Temperatur gewählt wird,
bei der eine Minderung der Stabilität des Modells einsetzt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass während des Trocknungsvorgangs eine Relativdrehung zwischen dem beschichteten Modell
und wenigstens einer Infrarotlichtquelle erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Relativdrehung mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,5 und 8 U/min, vorzugsweise
zwischen 1,5 und 4 U/min, erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Trocknungsvorgang durch eine Strömung eines gasförmigen Mediums unterstützt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums zwischen ungefähr 0,5 und ungefähr
8 m/s, vorzugsweise zwischen 1 und 5 m/s, beträgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Trocknungsvorgang bei einer Raumfeuchtigkeit von weniger als 35%, vorzugsweise
von weniger als ungefähr 20%, durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Trocknungsvorgang für eine Dauer von weniger als 1 h, vorzugsweise für ungefähr
25 bis 45 min, durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass auf das Modell drei oder mehr Schichten aufgebracht werden und die Trocknungsdauer
für wenigstens einige der nach der ersten Schicht aufgebrachten Schichten variiert
wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsdauer der zweiten und/oder der dritten und/oder der vierten Schicht
länger gewählt ist als die Trocknungsdauer der anderen Schichten.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass auf das Modell mehrere Schichten aufgebracht werden und der einzelne Trocknungsvorgang
jeweils solange durchgeführt wird, bis eine vollständige Trocknung der zuletzt aufgebrachten
Schicht erzielt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass dann von einer vollständigen Trocknung ausgegangen wird, wenn die Restfeuchtigkeit
einer Schicht weniger als ungefähr 60%, vorzugsweise zwischen ungefähr 55 und ungefähr
40%, beträgt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Modell aus Wachs besteht, das bei einer Temperatur von mehr als ungefähr 140°C
durch Ausschmelzen aus der getrockneten Schale entfernt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Trocknungsvorgang in einer Trocknungskammer (30) durchgeführt wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine zur Erzielung der Trocknungstemperatur erforderliche Wärmeenergie von wenigstens
einer Infrarotlichtquelle (34) geliefert wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren zur Prototypen-Herstellung verwendet wird.
19. System (10) zum Herstellen einer Schalenform insbesondere für das Feingießen, umfassend
- eine Beschlickerungsvorrichtung (14) zum Aufbringen einer Schlickerschicht auf ein
Modell (20); und
- eine Trocknungsvorrichtung (16) zum Trocknen der auf das Modell (20) aufgebrachten
Schlickerschicht, mit einer Trocknungskammer (30) und mit wenigstens einer in der
Trocknungskammer (30) angeordneten Infrarotlichtquelle (34), wobei in der Trocknungskammer
eine Temperatur von mehr als 25°C einstellbar ist.
20. System (10) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
dass die Infrarotlichtquelle (34) als Heizeinrichtung für ein Trocknungsgasfungiert.
21. System nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Kühleinrichtung (38, 40) zum Zuführen eines gekühlten Trocknungsgases in die
Trocknungskammer (30) vorhanden ist.
22. System nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet,
dass zusätzlich zur Infrarotlichtquelle (34) eine Heinzeinrichtung für die Trocknungskammer
(30) vorgesehen ist.
23. System nach einem der Ansprüche 19 bis 22 dadurch gekennzeichnet,
dass eine Einrichtung (22) zum Drehen des beschichteten Modells (20) bezüglich der Infrarotlichtquelle
(34) vorhanden ist.
24. System nach Anspruch 19 oder 23, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Besandungsvorrichtung (12) zum Besanden der auf das Modell (20) aufgebrachten
Schlickerschicht vorhanden ist.
25. System nach einem der Ansprüche 19 bis 24, ferner umfassend eine Transportvorrichtung
(18) zum Transportieren des Modells wenigstens zwischen der Beschlickerungsvorrichtung
(14) und der Trocknungsvorrichtung (16).