Neue Metallschmelze-Hybrid-Filter für sichere und widerstandsfähige Bauteile

Wissenschaftler der TU Bergakademie Freiberg haben im Sonderforschungsbereich 920 ein neues Verfahren zur Herstellung von Metallschmelze-Hybrid-Filtern entwickelt. Die Ende Februar 2020 patentierte Technologie ist geeignet, um unterschiedliche Verunreinigungen und nichtmetallische Einschlüsse aus Metallschmelzen zu entfernen und daraus gegossene Bauteile sicherer und widerstandsfähiger zu machen. Das neue Verfahren ist besonders für Gießereien und die metallverarbeitende Industrie von großer Bedeutung.

Beim Herstellungsprozess von metallischen Gusswerkstoffen befinden sich viele verschiedene Verunreinigungen in der Schmelze, die metallurgisch schwer oder gar nicht entfernt werden können. Es ist bekannt, dass Größe, Art und Verteilung solcher nichtmetallischen Einschlüsse die mechanischen Eigenschaften der Metalle deutlich beeinflussen. Eine Möglichkeit, diese Einschlüsse aus der Metallschmelze zu entfernen, ist der Einsatz intelligenter keramischer Filterwerkstoffe bzw. Filtersysteme. Dabei werden die Einschlüsse auf der Filteroberfläche zurückgehalten oder scheiden sich im Inneren des Filters ab.

Um die Filtrationseffizienz zu steigern (bisher weniger als 90 Prozent für Einschlusspartikel im Größenbereich 1 bis 100 µm) und künftig auch Einschlüsse mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung aus Metallschmelzen zu entfernen, haben die Materialwissenschaftler der TU Bergakademie Freiberg ein neues Hybrid-Filtersystem entwickelt. Das patentierte Verfahren (Patent 10 2018 201 577) besteht aus mindestens zwei keramischen, unterschiedlich beschichteten Filtermaterialien. So wird die Metallschmelze effizienter gefiltert. Das macht die Schmelze reiner und steigert die Qualität und Widerstandsfähigkeit daraus gegossener Bauteile. Damit werden seitens der Anwender und Weiterverarbeiter die Ausschussraten reduziert und es ergeben sich zusätzlich neue Möglichkeiten für das Recycling von Metallen.

Im Sonderforschungsbereich 920 Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration – ein Beitrag zu Zero Defect Materials entwickeln die Wissenschaftler/innen der TU Bergakademie Freiberg neuartige intelligente Filterwerkstoffe und Filtersysteme sowie neuartige modellunterstützte Filterdesigns für reinere Metallschmelzen. Damit leistet der SFB 920 einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung hochbeanspruchbarer, funktionaler und adaptiver mechanischer Bauteile für Sicherheits- und Leichtbaukonstruktionen.

http://tu-freiberg.de/forschung/sfb920