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maschine+werkzeug 07/2010

Simuliertes Matrizenfüllen

Perspektive - Management

Kompositbildung – Bevor Bauteile gepresst und gesintert werden, wird das Metallpulver in die formgebende Matrize eingefüllt. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM haben diesen Vorgang erstmals simuliert.

Das Trockenpressen und anschließende Sintern zur Formgebung metallischer oder keramischer Pulver zeichnet sich durch hohe Maßgenauigkeit aus. Oft kann auf weitere Bearbeitungsschritte verzichtet werden. Das Verfahren findet daher oft in der Massenfertigung geometrisch komplexer Bauteile Anwendung.

Wirtschaftlich ist es auch bei der Verarbeitung von Werkstoffen mit sehr hohem Schmelzpunkt und bietet einen Weg zur Kompositbildung schwer mischbarer Komponenten. Eine Matrize definiert als negatives Abbild des Bauteils die zu erzeugende Form. Diese wird mit Hilfe eines Füllschuhs mit einem Pulver des ausgewählten Materials befüllt. Zu Beginn der Prozesskette wird das Pulver aus einem Zuführbehälter durch einen Schlauch in den Füllschuh geleitet. Dieser passiert die Matrize einmal oder mehrmals und entlädt dabei das enthaltene Pulver. Durch das Pressen wird der sogenannte Grünkörper erzeugt, ein Pulververbund mit spröder Konsistenz. Der Grünkörper wird aus der Matrize ausgestoßen und in einem Ofen gesintert. Thermische Aktivierung unterhalb des Schmelzpunkts führt zur Ausbildung und zum Wachstum von Sinterhälsen zwischen benachbarten Körnern und bei optimalen Sinterbedingungen zu einer voll dichten Mikrostruktur. Das gefertigte Bauteil hält dann auch hohen mechanischen Beanspruchungen stand.

  • Diskrete-Elemente-Simulation des Befüllens einer Matrize mittels Füllschuh. Die kleinen Abbildungen zeigen geometrisch einfache und komplexe Kornmodelle.

    Diskrete-Elemente-Simulation des Befüllens einer Matrize mittels Füllschuh. Die kleinen Abbildungen zeigen geometrisch einfache und komplexe Kornmodelle.

  • Bild 2: Simuliertes Matrizenfüllen

    Bild 2: Simuliertes Matrizenfüllen

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Unternehmensinformation

Fraunhofer-Institut für angewandte Festkörperphysik IAF

Tullastr. 72
DE 79108 Freiburg
Tel.: 0761-5159-0
Fax: -111

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