Entwicklung eines Oberflächenkonzepts für Aluminiumdruckgussformen mittels Verschleißschutzschichten zur Reduzierung von Trennmittelauftrag und Sprühkühlung auf ein Nullniveau

Die Entwicklung eines „kühl- und trennmittelfreien Druckgussprozesses“ ist Ziel dieser Arbeit. Die benötigte Trennwirkung zwischen Aluminiumlegierung und Druckgussform soll durch die Substitution des Trennmittels mit Hartstoffschichten erzeugt werden. Diese Beschichtungen werden durch das PVD- bzw. PACVD-Verfahren auf die Formteile aufgetragen. Durch die Entwicklung einer „belastungsorientierten Schichtauswahlsystematik“ soll die zentrale Frage geklärt werden, welche der in Frage kommenden Schichten besonders für den Al-Druckgussprozess geeignet sind. Zunächst werden über die Methode der „Analyse“ primäre Schädigungsmechanismen des Prozesses ermittelt. Mittels der Methode der „Abstraktion“ werden, basierend auf den Ergebnissen der Analyse, Prüfstände entwickelt, die die Belastungen des Al-Druckgussprozesses nachbilden. Durch die Entwicklung einer gewichteten Bewertungsmatrix können ideale Schichten für den Al-Druckguss ermittelt werden. In der abschließenden Phase der „Synthese“ werden die Erkenntnisse über die Widerstandsfähigkeiten der Beschichtungen den verschiedenen Bereichen der Druckgussform zugeordnet. Die durch den Entfall des Kühlmittelauftrags verringerte externe Kühlung der Druckgussform, muss durch eine Leistungssteigerung der internen Formkühlung ersetzt werden. Hierbei sollen konstruktive Methoden angewendet werden, welche es ermöglichen, eine oberflächennahe und großflächige Wärmesenke in der Druckgussform zu erzeugen. Die Leistungssteigerung der internen Formkühlung muss derart ausfallen, sodass ein quasistationärer Wärmehaushalt der Form, ohne Auftrag von Kühlflüssigkeit, erreicht werden kann.