[发明专利]在三维打印工艺下制造铸造砂型、尤其是铸造砂芯的方法以及在该方法中使用的砂混合物

说明书

公开了一种砂印工艺，所述砂印工艺用于制造铸造砂型或者铸造砂芯，其中，砂混合物包含气凝胶。此外，公开了一种具有气凝胶的砂混合物，设置所述砂混合物用于在砂印工艺中使用，所述砂印工艺用于制造铸造砂型或者铸造砂芯。

技术领域

本发明涉及一种用于在包括三维的打印工艺的情况下制造铸造砂芯的方法（简称为砂印）以及一种用于在所述方法中使用的砂混合物。

背景技术

从杂志《铸造》（2014年第10期，第74至77页）的文章《在铸造中的、创新的3D打印（Innovativer 3-D-Druck）》中已知，为了浇铸金属部件、尤其是铁部件，使用基本上由砂制成的模具和型芯，所述模具和型芯已经由三维的打印工艺制成。在使用这种打印工艺时，仅依据数据记录（Datensatz）而无工具地制造模具和型芯。在此，以层的形式打印，所述层的厚度仅为一毫米的极小部分，其中，首先由砂混合物形成振动层，所述砂混合物包含型砂和活化剂，设备的打印头在区域处将粘合剂引入到所述振动层中，所述设备用于执行打印工艺，所述区域对于模具或者型芯的几何形状来说是重要的。根据所使用的粘合剂的类型，打印工艺例如被称为酚醛树脂工艺或者呋喃树脂工艺。本发明尤其是涉及呋喃树脂工艺。

发明内容

本发明基于的任务是，创建一种用于在包括三维的打印工艺的情况下制造铸造砂芯的方法以及一种用于在所述方法中使用的砂混合物，在应用或者使用所述砂混合物时，改进了铸造工艺和铸造工艺的结果。

通过根据权利要求1的方法并且通过根据权利要求13的砂混合物解决了这个任务，所述砂混合物被用于在包括三维的打印工艺的情况下制造铸造砂芯。

因此，根据本发明，在三维打印铸造砂型、尤其是铸造砂芯时使用砂混合物，所述砂混合物包含型砂和活化剂并且包含作为添加剂的气凝胶，所述活化剂用于硬化粘合剂。在砂印时对气凝胶的添加在多方面中有利地影响在铸造中的工作方法和铸造产品。提升了模具和型芯的强度。无层的或者层减少的浇注是可能的。降低了在浇铸时的排放。能够更容易地为铸件去芯。减少了铸造缺陷。减少了在球状石墨中的石墨退化（Graphitentartungen）。

气凝胶是高度多孔的固体，所述气凝胶作为亲水性和疏水性的气凝胶存在，所述固体在其体积中由超过95%的孔构成。气凝胶能够由于其高的孔隙率能够在很大的程度上吸附气体。因此，通过包含在砂混合物中的气凝胶吸附铸造气体，所述铸造气体在浇铸时产生。由此，因而能够降低气体的份额或者迄今为止所进行的、用于吸出和气体净化的花费，所述份额被释放到环境中，通过所述努力应当阻止气体到环境中的释放，因此所述环境负载能够被降低。能够更容易地遵守排放上限。

优选地，气凝胶作为颗粒或者粉末与与所述型砂或者芯砂混合。已经能够将活化剂或者粘合剂掺入混合物中。在通过砂印实际制造模具或者型芯时，由砂混合物形成层，在几何形状方面重要的区域中将粘合剂或者活化剂施加到所述层上，所述砂混合物包含型砂、活化剂或者粘合剂和气凝胶。

在砂混合物中使用气凝胶也导致净化费用的和对在浇铸之后的铸件的后处理的减少。由于气凝胶的、促进分离（Zerfall）的特性，气凝胶颗粒的掺入简化了型芯的分离或者粉碎。它们在浇铸之后分解，并且，不必昂贵地、机械地被打碎。

有利的是，当与所述型砂的颗粒大小类似地选择所述气凝胶的颗粒尺寸时。通常，型砂的颗粒大小小于0.4mm。

优选地，所添加的气凝胶的量占所述砂混合物的0.5至8的体积百分比，所述砂混合物即混合物，由所述混合物分别在未完成的模具或者未完成的型芯上形成新的层，并且，然后将粘合剂施加在所述层上。

优选地，如此构造气凝胶的孔隙尺寸，使得与镁反应的元素或者与镁反应的化合物能够由气凝胶吸附，所述与镁反应的化合物例如是含硫化合物和含氧化合物。这导致在模具的或者型芯的表面处的、减少的镁消耗，使得就球墨铸铁而言减少了石墨退化。