Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Substitution von Polystyrol durch Stärkeschäume oder andere alternative Materialien als Modellwerkstoff beim Vollformgießen

Anschrift
Technische Universität Bergakademie Freiberg - Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik - Institut für Maschinenbau - Lehrstuhl für Hütten-, Gießerei- und Umformmaschinen
Bernhard-von-Cotta-Str. 4
09599 Freiberg
Kontakt
Prof. Dr. Jürgen Bast
Tel: +49 3731 39-2901
E-Mail: bast@imb.tu-freiberg.de
FKZ
22012496
Anfang
01.05.1997
Ende
30.06.2000
Ergebnisdarstellung
Im ersten Bearbeitungsjahr wurde untersucht, ob kommerziell erhältliche Stärkeschäume und andere Schaumstrukturen aus nachwachsenden Rohstoffen (z. B. Mischungen aus Altpapier und Stärke) für das Vollformgießen geeignet sind. Es konnte festgestellt werden, dass sich die verwendeten Stärkeschäume grundsätzlich als Ausgangsprodukt für Modelle verwenden lassen und sowohl mittels Schwerkraft- als auch Niederdruckguss verarbeiten werden können. Beim Niederdruckgießverfahren kann aufgrund der steuerbaren Formfüllung wesentlich besser auf Schwankungen der Modellqualität reagiert werden. Die Untersuchungen haben aber auch gezeigt, dass aus Stärkeschäumen nach dem heutigen Stand der Technik keine komplizierten Formteile hergestellt werden können, die sich für das Vollformgießen eignen. In den weiteren Arbeiten wurde daher in Anlehnung an die Technologie der Polystyrolschaumerzeugung versucht, Stärkegranulate zu erzeugen und sie zu schäumen. Im Vorhaben konnten verschiedenste, mit Treibmitteln versetzte Stärkegranulate über eine Sprühtrocknung in einer Wirbelschicht (Wirbelschichtanlage Alpine 100 im FhG-IKTS) gewonnen werden. Erhebliche Probleme traten dann allerdings schon beim Vorschäumen dieser Granulate auf. Bei den Aufschäumversuchen im Autoklaven nahm die Partikelgröße um ca. 20 % zu. Es konnten Formteile ausgebildet werden, bei denen die Granulate nur gering verbacken sind. Das Partikelgrößenwachstum ist aber für eine angestrebte Kommerzialisierung noch zu gering (die Dichte zu groß). Weitere Aufschäumversuche über die Nutzung von mit Wasserdampf durchströmten Modellen oder in der Mirkowelle ergaben hinsichtlich einer späteren Umsetzung ebenfalls keine positiven Effekte. Ein Ersatz der Polystyrolmodelle durch solche auf Basis nachwachsender Rohstoffe für das Verfahren des Vollformgießens ist nicht möglich. Der Zuwendungsempfänger will seinen Ansatz der Stärkeschaumerzeugung mit Mitteln der Industrie weiterverfolgen.
Aufgabenbeschreibung
Das Vollformgießen stellt ein neues innovatives Gießverfahren dar, das in Zukunft zunehmend die klassischen Gießverfahren verdrängen wird. Es bietet Verbesserungen für die Arbeitsbedingungen der Angestellten und ist bis zu 40% kostengünstiger als die herkömmlichen Gießverfahren. Bei dem zur Anwendung kommenden Gießverfahren wird üblich ein Polystyrolschaumstoffmodell durch eine flüssige Schmelze vergast. Das Metall nimmt den Platz des Schaumstoffmodells ein und ist ein originales Ebenbild des Modells. Bei der Modellzersetzung entstehen aus dem Polystyrolschaumstoffmodell große Mengen Pyrolyseprodukte. Da bei der Verbrennung oder Vergasung nachwachsender Rohstoffe keine umweltbelastenden Verbindungen entstehen, sollen Schäume aus Stärke oder anderen nachwachsenden Rohstoffen als Modellwerkstoff für das Vollformgießen untersucht werden. Der heimischen Landwirtschaft wird mit dem Einsatz der Stärkeschäume ein neues Absatzfeld erschlossen.

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