DE102020108196A1

DE102020108196A1 - Verfahren zur Herstellung einer keramischen, silikatfreien Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen und eine keramische, silikatfreie Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen

Info

Publication number: DE102020108196A1
Application number: DE102020108196.0A
Authority: DE
Inventors: Christos G. Aneziris; Lisa Freitag; Ulrich Klotz; Florian Bulling
Original assignee: Verein fur Das Forschungsinstitut fur Edelmetalle und Metallchemie E V; Verein fur das Forschungsinstitut fur Edelmetalle und Metallchemie eV; Bergakademie Freiberg
Current assignee: Verein fur Das Forschungsinstitut fur Edelmetalle und Metallchemie E V; Verein fur das Forschungsinstitut fur Edelmetalle und Metallchemie eV; Bergakademie Freiberg
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: DE102020108196B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen, silikatfreien Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen und eine keramische, silikatfreie Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen, silikatfreien Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen und eine keramische, silikatfreie Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen.
Feingussformen werden zur Herstellung von kleinen, teilweise komplex geformten Gussteilen, bspw. für die Schmuckindustrie oder Feinwerktechnik, eingesetzt. Durch die eingesetzten Feingussformen weisen die hergestellten Gussteile eine hohe Detailtreue, Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität auf, so dass nachfolgende spanende Bearbeitungsschritte eingespart werden. Gerade beim Gießen von höherschmelzenden Metallen, wie bspw. Titanschmelzen kommt es zu Wechselwirkungen zwischen den hochreaktiven Titanschmelzen und den keramischen Feingussformen. Aufgrund der Wechselwirkung bildet sich die harte, spröde sauerstoffreiche Alpha-Phase, die die Oberflächenqualität der Gussteile beeinträchtigt und nachfolgend vom Gussteil entfernt werden muss.
Ebenfalls Einfluss auf die Oberflächenqualität der mittels Feinguss von bspw. aus Titanschmelzen hergestellten Gussteile haben die bei der Herstellung der Feingussform verwendeten Binder. Typischerweise Verwendung finden anorganische Bindemittel, z.B. Silikatsole oder Phosphate. Diese Binder tragen zur Festigkeitssteigerung bei, verbrennen aber nicht bei der thermischen Behandlung der Feingussform und treten somit beim Gießen der Titanschmelze mit dieser in Wechselwirkung. So stellt bspw. SiO₂ eine Verunreinigung für Titanschmelzen dar. Siliziumhaltige Materialien und Binder bilden eine eutektische, niedrigschmelzende Phase, welche in die Titanschmelze eindringt.
Verfahren zur Herstellung von Feingussformen sind bspw. aus DE 11 2013 004 948 T5 bekannt. Die Feingussform wird hergestellt, indem ein Feinguss-Wachsmodell in einen Schlicker getaucht, aus diesem herausgezogen und anschließend eine Trocknungsbehandlung zur Bildung einer Primärschicht und einer Unterstützungsschicht, und anschließend das Modell entfernt und ein Formbrennprozess durchgeführt wird. Der Schlicker enthält dabei monodispergierte, ultrafeine Aluminiumoxid-Partikel mit einer Partikelgröße von 1,0 µm oder kleiner als Bindemittel und Zirkonoxid- oder Aluminiumoxidpulver als Mehl mit einer Partikelgröße von 5 bis 80 µm und einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 µm oder kleiner. Als Stuckmaterial kann Zirkonoxid, Aluminiumoxid oder insbesondere Siliziumcarbid mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,5 mm oder größer verwendet werden.
In DE 10 2006 005 057 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Feingussform und eine Feingussform für Nichteisenschmelzen, wie Titanlegierungen offenbart. Dabei wird ein Wachsrohling mindestens einmal mit einer Schlickermasse beschichtet, getrocknet, der Wachsrohling entfernt und die Gussform gebrannt. Der Frontschichtbereich der Gussform wird aus mindestens einem Seltenerdoxid wie Yttriumoxid und mindestens einem weiteren Metalloxid, wie Titan- und Nickeloxid unter Verwendung eines wasserlöslichen SiO₂-freien Binders gebildet und weist einen Gehalt von weniger als 0,1 Gew.-% SiO₂, einen Volumenanteil von 20 bis 40% Poren und eine Oberflächenrauhigkeit von kleiner 3,2 µm auf.
DE 689 15 861 T2 beschreibt ein Verfahren zur Bildung einer Keramikschalenform zum Feinguss von Hochschmelzpunktmetallen, insbesondere Nickelbasis-Superlegierungen. Dabei wird auf einem Modell eine Flächenüberzugsschicht aus einem ersten Keramikmaterial gebildet und mit abwechselnden Schichten aus einem zweiten Keramikmaterial und einem dritten Keramikmaterial überzogen. Die Flächenüberzugsschicht wird hergestellt aus einer Trübe auf Basis von Aluminiumoxidbasis- oder Zirkonbasismaterial und einem Siliziumdioxidbindemittel.
In DE 103 17 473 B3 ist eine Gussform für Stähle, ferritische, martensitische Stähle, Fe-Ni-, Fe-Ni-Co- oder Ni-Legierungen und ein Verfahren zu deren Herstellung offenbart. Die Gussform ist dabei aus bevorzugt aus Oxidkeramiken auf der Basis der Elemente Zr, AI, Mg mit max. 7 Gew.-% Binderphasen auf der Basis von SiO₂ oder Silikaten hergestellt.
DE 10 2007 001 724 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von handhabungsfesten, anorganischen, calcium-phosphatfreien Formkörpern bzw. Granulaten, die über ein nachträgliches Urformgebungsverfahren, wie das Gieß-, Pressverfahren und/oder Extrudieren, und einen anschließenden Brand zu Erzeugnissen für die Silikat-, Feuerfest-, Struktur- oder Funktionskeramik überführt werden können. Dabei wird ein keramischer Schlicker mit einem hohen Feststoffgehalt durch eine Düse oder Kanäle verdüst, zerwellt oder getropft in einen keramischen Schlicker mit niedrigen Feststoffgehalt oder in eine ionenhaltige Suspension und über die Änderung des pH-Wertes zu festen Urformkörpern bzw. Granulaten überführt. Der keramische Schlicker mit hohen Feststoffgehalt enthält dabei Natriumalginat, welches zur Verfestigung beiträgt. Damit werden keramische Granulate hergestellt.
Die internationale Patentanmeldung WO 2017/077024 A1 offenbart die Herstellung von kohlenstoffhaltigen keramischen Bauteilen mit einer Makrostruktur. Erfindungsgemäß wird ein Geliermittel enthaltender, wässriger Schlicker aus einem später graphitisierbaren Kohlenstoffträger und aus mindestens einer Oxidkörnung und/oder Nicht-Oxidkörnung in eine wässrige Härterlösung mit mindestens 0,05 Gew.-% Metallkationen zur Gelierung gefördert und darin zu einem 2- oder 3-dimensionalen Bauteil geformt, wobei der wässrige Schlicker als Geliermittel ein Alginat mit einem Anteil von 0,1 bis 5 Gew.-% des Feststoffgehaltes des wässrigen Schlickers enthält und die Gelierungszeit 1 s bis 30 min beträgt. Im Anschluss folgen die Trocknung und die thermische Behandlung zur Pyrolyse des Kohlenstoffs. Die resultierenden Bauteile können, je nach verwendetem Material, aufgrund ihrer großen Oberfläche für die Filtration von Fluiden, als Katalysator oder Katalysatorträger als wärmeübertragende Materialien eingesetzt werden. Die oben beschriebene Erfindungsmeldung beschreibt den Einsatz alginathaltiger keramischer Schlicker zur Formgebung von Makrostrukturen, wie 3-dimensional periodische Strangstrukturen, mittels Gelierungsschritt durch den Kontakt mit Metallkationen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen, silikatfreien Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen und eine keramische, silikatfreie Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen anzugeben, die eine erhöhte Grünfestigkeit, eine verbesserte Oberflächenqualität und eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine Feingussform mit den Merkmalen nach Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen geben die Unteransprüche wieder.
Erfindungsgemäß werden in einem Verfahren zur Herstellung einer keramischen, silikatfreien Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen auf ein Modell aufeinanderfolgend mindestens eine Frontschicht und mindestens zwei Stützschichten, die einen Stützschichtbereich bilden, jeweils mittels Schlickerauftrag, Besanden und Trocknen aufgebracht, um einen Grünkörper zu bilden. Anschließend wird der so gebildete Grünkörper vom Modell befreit, und anschließend thermisch behandelt. Der Schlickerauftrag erfolgt erfindungsgemäß mittels eines silikatfreien Schlickers, der als suspendiertes, pulverförmiges Material ein keramisches, silikatfreies Material oder eine Mischung keramischer, silikatfreier Materialien enthält. Weiterhin erfindungsgemäß erfolgt das Besanden mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material oder einer Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien. Die Frontschicht wird erfindungsgemäß mittels Sprühen eines feinkörnigen, alginathaltigen Schlickers, der suspendierte Materialien mit einer maximalen Korngröße < 63 µm enthält, Tauchen in eine wässrige Härterlösung, Besanden mit einem Material mit Korngrößen von ≤ 500 µm, und Trocknen aufgebracht. Anschließend wird erfindungsgemäß eine Zwischenschicht zum Ausgleich der Schwindung und Reduzierung der Rissbildung zwischen Frontschicht und Stützschichtbereich mittels Auftrag eines feinkörnigen Schlickers, Besanden mit einem Material mit Korngrößen von 500 µm bis 1000 µm, und Trocknen aufgebracht. Weiterhin erfindungsgemäß werden anschließend zur Bildung aufeinanderfolgender Stützschichten Schlicker verwendet, die sich in der maximalen Korngröße des suspendierten, pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien unterscheiden und abwechseln.
Vorteilhaft ermöglicht das Sprühen den Auftrag des Schlickers mit einer dünneren Schichtdicke im Vergleich zum Aufbringen des Schlickers mittels Tauchen oder Zentrifugieren. Weiterhin vorteilhaft wird durch das Sprühen des feinkörnigen Schlickers, der suspendierte Materialien mit einer Korngröße < 63 µm enthält, die Abbildungsgenauigkeit von Modellen verbessert, insbesondere von komplexen Modellen mit komplexer Geometrie, wie bspw. in der Schmuckindustrie oder Feinwerktechnik üblicher Modelle. Dadurch wird vorteilhaft gerade bei komplexen Modellen mit komplexen Modellteilen mit Löchern, Sacklöchern und/oder Reliefs mit Durchmessern bzw. Strukturtiefen von < 1 mm, bevorzugt < 500 µm eine hohe Abbildungsgenauigkeit erreicht.
Höherschmelzende Metalle im Sinne der Erfindung sind Metalle oder Legierungen mit einem Schmelzpunkt von mehr als 1500°C. In einer Ausführungsform umfassen höherschmelzende Metalle Titan und Titanlegierungen.
Eine Frontschicht im Sinne der Erfindung meint die Schicht der Feingussform, die bei der Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen in direktem Kontakt mit der Metallschmelze steht. Die Frontschicht einer Feingussform ist maßgeblich für die Abbildungsgenauigkeit der Feingussform gegenüber dem Modell und für die Oberflächenqualität der herzustellenden Feingussteile verantwortlich.
Ein Modell im Sinne der Erfindung ist ein verlorenes Modell. Verlorene Modelle sind üblicherweise aus Wachs oder Kunststoff. Das verlorene Modell weist mindestens ein Gießsystem und mindestens einen Modellteil auf, wobei der mindestens eine Modellteil die Negativform eines herzustellenden Feingussteils darstellt. Das Gießsystem umfasst gebräuchliche Komponenten, wie bspw. Einguss, Speiser, Steiger, Anguss. In einer Ausführungsform ist das Modell ein komplexes Modell. Ein komplexes Modell im Sinne der Erfindung weist mindestens ein Gießsystem und mindestens einen komplexen Modellteil auf. Ein komplexer Modellteil im Sinne der Erfindung meint einen Modelteil mit komplexer Geometrie, bspw. mit Löchern, Sacklöchern und/oder Reliefs mit einem Durchmesser und/oder Strukturtiefen von < 1 mm, bevorzugt von < 500 µm, welcher die Negativform eines herzustellenden komplexen Feingussteils darstellt. Derartige komplexe Modellteile können bspw. Negativformen für Ringe mit Löchern, Sacklöchern und/oder Reliefs in der Schmuckindustrie oder feinwerktechnische Komponenten sein.
Eine wässrige Härterlösung im Sinne der Erfindung ist eine wässrige Lösung von Salzen mit gebunden Kationen, bevorzugt zweiwertigen gebundenen Kationen.
Eine Zwischenschicht im Sinne der Erfindung meint eine Schicht der Feingussform, die zwischen der Frontschicht und dem Stützschichtbereich innerhalb der Feingussform angeordnet ist. Diese Zwischenschicht dient als Anpassungsschicht zwischen der Frontschicht und dem Stützschichtbereich, da bekanntermaßen Front- und Stützschichtbereich unterschiedliche Aufgaben innerhalb der Feingussform wahrnehmen und sich in ihren Eigenschaften unterscheiden. Vorteilhaft dient die Zwischenschicht und deren Besandung dem Ausgleich der unterschiedlichen Schwindung von Front- und Zwischenschicht und Stützschichten während der thermischen Behandlung.
Eine Stützschicht im Sinne der Erfindung meint eine Schicht innerhalb der Feingussform, die maßgeblich der mechanischen Stabilisierung der Feingussform dient, damit diese den hohen thermischen und mechanischen Belastungen beim Gießen höherschmelzender Metalle standhält. Ein Stützbereich im Sinne der Erfindung meint mindestens zwei Stützschichten.
Ein silikatfreier Schlicker im Sinne der Erfindung meint eine Suspension aus Wasser, einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material oder einer Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien und mindestens einem Additiv, wobei sowohl die pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materialien als auch das mindestens eine Additiv silikatfrei sind. Silikatfrei meint dabei, dass das keramische, pulverförmige Material oder die Mischung pulverförmiger, keramischer Materialien und das mindestens eine Additiv keine siliziumhaltigen Verbindungen enthalten. In einer Ausführungsform erfolgt der Schlickerauftrag mittels eines silikatfreien Schlickers, der suspendierte, pulverförmige, keramische, silikatfreie Materialien mit einer maximalen Korngröße im Bereich von 45 µm bis 10 mm, bevorzugt im Bereich von 45 µm bis 1000 µm enthält.
Bekannte Additive sind bspw. Dispergierhilfsmittel, temporäre Bindemittel, Netzmittel und/oder Entschäumer. In einer Ausführungsform enthält der silikatfreie Schlicker 4 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 7 Gew.-%, mindestens eines Additivs, bezogen auf den Feststoffgehalt des silikatfreien Schlickers.
Beispiele für Dispergierhilfsmittel sind anorganische Dispergierhilfsmittel, wie Polyphosphate oder organische Dispergierhilfsmittel wie Polycarbonate, Polyacrylate, Oxalate, Citrate, Polycarboxilat, Alkanolamine oder Carbonsäurezubereitungen. In einer Ausführungsform enthält der silikatfreie Schlicker 0,5 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 1,5 bis 2,5 Gew.-%, mindestens eines Dispergierhilfsmittels, bezogen auf den Feststoffgehalt des silikatfreien Schlickers.
Temporäre Bindemittel erhöhen die Grünfestigkeit der herzustellenden Feingussform. Vorteilhaft werden die temporären Bindemittel bei der thermischen Behandlung rückstandslos entfernt. Weiterhin vorteilhaft kann durch die temporären Bindemittel eine geeignete Porengrößenverteilung erzielt werden. Bekannte organische temporäre Bindemittel sind bspw. Celluloseether, Xanthan oder auch Polyvinylalkohol. In einer Ausführungsform enthält der silikatfreie Schlicker 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 6 Gew.-%, mindestens eines temporäres Bindemittels, bezogen auf den Feststoffgehalt des silikatfreien Schlickers.
Bekannte Entschäumer sind bspw. Alkylpolyalkylenglykolether oder Zubereitungen aus Kohlenwasserstoffen und Fettsäurederivaten. In einer Ausführungsform enthält der silikatfreie Schlicker, 0,01 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt 0,04 bis 0,1 Gew.-%, mindestens eines Entschäumers, bezogen auf den Feststoffgehalt des silikatfreien Schlickers.
Pulverförmige, keramische, silikatfreie Materialien umfassen dabei oxidische und nicht-oxidische, pulverförmige, keramische, silikatfreie Materialien. Oxidische, pulverförmige, keramische, silikatfreie Materialien sind beispielsweise Al₂O₃, ZrO₂, TiO₂, MgO, Cr₂O₃, CaO, La₂O₃, LaCrO₃, CaZrO₃, MgAl₂O₄, VO₂, Nb₂O₅, HfO, MoO₂, WO₃, Ta₂O₅. Nicht-oxidische, pulverförmige, keramische, silikatfreie Materialien sind Nitride, Karbide und Boride der Halbmetalle, Metalle oder Übergangsmetalle, wie beispielsweise B₄C, AIN, ZrB₂, TiN, TiC, WC, TiB₂, CrB₂, TaC, NbC.
Ein feinkörniger, alginathaltiger Schlicker im Sinne der Erfindung ist ein Schlicker, der suspendierte feinkörnige Materialien mit einer maximalen Korngröße < 63 µm und mindestens ein Alginat enthält. Alginate sind über Extraktionsprozesse gewonnene Salze der wasserunlöslichen Alginsäure und bestehen aus zwei Hauptbestandteilen, dem α-L-Guluronat (G) und dem β-D-Mannuronat (M). Beide Monomere bilden Homopolymere in Form von MM- und GG-Blöcken und Heteropolymere mit alternierenden M- und G-Blöcken (-MG-). Der wichtigste Bestandteil für die Gelierung von Alginaten sind die GG-Blöcke, da nur diese die sogenannte „egg-box“—Struktur bilden, welche durch eine zusätzliche Zufuhr von vorrangig divalenten Metallkationen zu einer Vernetzung der einzelnen Molekülketten in eine Gelstruktur führt.
Vorteilhaft bindet das mindestens eine Alginat die einzelnen Partikel des im Schlicker suspendierten pulverförmigen, feinkörnigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, feinkörniger, keramischer, silikatfreier Materialien. Ebenfalls vorteilhaft bedingt das mindestens eine Alginat die Ausbildung einer dichten Frontschicht mit homogen verteilten Partikeln. Weiterhin vorteilhaft agglomerieren beim Sprühen des feinkörnigen, alginathaltigen Schlickers die im Schlicker suspendierten pulverförmigen, keramischen feinkörnigen, silikatfreien Materialien, so dass vorteilhaft eine dichte Schlickerschicht und nach der thermischen Behandlung eine günstige Porenstruktur der Frontschicht ausgebildet wird. Das mindestens eine Alginat wird bei der thermischen Behandlung rückstandsfrei entfernt und bewirkt eine homogene Porenverteilung in der Frontschicht der thermisch behandelten Feingussform. Beides wirkt sich günstig auf die Oberflächenqualität und Korrosionsbeständigkeit der Frontschicht der Feingussform aus.
In einer Ausführungsform ist das mindestens eine Alginat im feinkörnigen, alginathaltigen Schlicker ausgewählt aus Natriumalginat, Kaliumalginat, Calciumalginat, Ammoniumalginat, Propylenglycolalginat und/oder Kombinationen daraus. In einer Ausführungsform wird die Frontschicht mittels Sprühen eines feinkörnigen, algniathaltigen Schlickers, der Natriumalginat oder Kaliumalginat enthält, Tauchen in eine wässrige Härterlösung, Besanden mit einem Material mit Korngrößen von ≤ 500 µm und Trocknen aufgebracht.
In einer Ausführungsform erfolgt das Sprühen des feinkörnigen, alginathaltigen Schlickers mit einer Schichtdicke von 50 µm bis 150 µm, bevorzugt 80 µm bis 120 µm, auf das Model. Bekannt ist die Gelierung und Verfestigung von alginathaltigen Suspensionen mittels Änderung des pH-Wertes oder lonenaustausch bspw. aus Imeson2010, wobei der Fokus auf Anwendungen für die Lebensmittelindustrie liegt.
Die Gelierung des auf das Modell gesprühten feinkörnigen, alginathaltigen Schlickers erfolgt, erfindungsgemäß durch Tauchen in eine wässrige Härterlösung, die zweiwertige Metallkationen enthält. In einer Ausführungsform erfolgt das Tauchen in eine wässrige Härterlösung, die Ca²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺, Sr²⁺ oder Fe²⁺-lonen oder Kombinationen daraus mit einem Gehalt von 0,5 bis 10 Masse-%, bevorzugt 0,5 bis 2 Masse-%, enthält. Als Salze eignen sich bevorzugt aufgrund der guten Löslichkeit und der guten Gelbildungseigenschaften Calciumchlorid CaCl₂ und Bariumnitrat Ba(NO₃)₂.
Vorteilhaft weist eine derart hergestellte Feingussform bereits nach dem Aufbringen der Frontschicht eine erhöhte Grünfestigkeit auf, wodurch die Handhabung und weitere Bearbeitbarkeit des mit der Frontschicht beschichteten Modells verbessert wird. Weiterhin vorteilhaft wird die Rissempfindlichkeit insbesondere an den Kanten der Feingussform verbessert.
Das Besanden erfolgt erfindungsgemäß jeweils mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material oder einer Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien auch als Besandungsmaterial bezeichnet. In einer Ausführungsform erfolgt das Besanden mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material oder einer Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien mit Korngrößen bis zu 1000 µm. Vorteilhaft lagert sich das Besandungsmaterial in den noch feuchten Schlicker ein und verbessert die Schichtverbindung/Schichthaftung zu nachfolgend aufgebrachten weiteren Schichten.
Vorteilhaft wird durch das Besanden der Zwischenschicht mit einem Material mit Korngrößen von 500 µm bis 1000 µm erreicht, dass aufgrund der reduzierten Schwindung des Besandungsmaterials der Zwischenschicht bei der thermischen Behandlung Druckspannungen aufgebaut und Brücken zur Ableitung und Verzweigung von Rissen gebildet werden, die eine rissfreie Frontschicht ermöglichen. Gerade Risse in der Frontschicht der Feingussform wirken sich negativ aus, da diese die Oberflächenqualität der Frontschicht und die Beständigkeit der Feingussform beeinträchtigen.
Der Schlickerauftrag zur Bildung der Zwischenschicht und der Stützschichten erfolgt mittels eines kalten Beschichtungsverfahrens. Ein kaltes Beschichtungsverfahren im Sinne der Erfindung ist ein Verfahren bei dem der aufzubringende Schlicker eine Temperatur von maximal 30°C, bevorzugt Raumtemperatur aufweist, wie bspw. Tauchen, Sprühen oder Zentrifugieren. In einer Ausführungsform erfolgt der Schlickerauftrag der Zwischenschicht und der Stützschichten mittels Tauchen oder Zentrifugieren.
Das Bilden aufeinanderfolgender Stützschichten unter Verwendung von Schlickern, die sich hinsichtlich der maximalen Korngröße des suspendierten, pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien unterscheiden und abwechseln, erfolgt in einer Ausführungsform derart, dass für eine erste Stützschicht ein Schlicker verwendet wird, der ein suspendiertes, keramisches, silikatfreies Material oder eine Mischung keramischer, silikatfreier Materialien mit einer maximalen Korngröße von ≤ 500 µm enthält. Eine folgende zweite Stützschicht wird gebildet, indem ein Schlicker verwendet wird, der ein suspendiertes, keramisches, silikatfreies Material oder eine Mischung keramischer, silikatfreier Materialien mit einer maximalen Korngröße von ≤ 1000 µm enthält. Eine darauffolgende dritte Stützschicht wird gebildet, indem ein Schlicker verwendet wird, der ein suspendiertes, keramisches, silikatfreies Material oder eine Mischung keramischer, silikatfreier Materialien mit einer maximalen Korngröße von ≤ 500 µm enthält. In einer Ausführungsform werden zum Bilden aufeinanderfolgender Stützschichten abwechselnd Schlicker verwendet, die eine maximale Korngröße des suspendierten, pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien von ≤ 500 µm und ≤ 1000 µm enthalten.
Vorteilhaft werden durch die Verwendung von Schlickern zur Bildung aufeinanderfolgender Stützschichten, die sich in der maximalen Korngröße des suspendierten, pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien unterscheiden und abwechseln über den Querschnitt der Feingussform die unterschiedlichen Schwindungen der keramischen Materialien unterschiedlicher Korngröße bei der thermischen Behandlung angepasst und die Gefahr von Schwindungsrissen, wie sie bspw. durch starke Gradienten der Korngröße bzw. Schwindungen über den Querschnitt auftreten können, minimiert.
In einer Ausführungsform werden vier bis sechs Stützschichten aufgebracht, um den Stützschichtbereich zu bilden und die gewünschte Enddicke der Feingussform aufzubauen. Das Befreien des Grünkörpers vom Modell erfolgt mit dem Fachmann bekannten thermischen Verfahren, bspw. durch Ausbrennen oder Ausschmelzen. Dabei wird das verlorene Modell thermisch zerstört, um den Grünkörper der Feingussform zu erhalten. Anschließend wird der Grünkörper thermisch behandelt, um die Feingussform zu erhalten.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen, siikatfreien Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen mindestens die Schritte:

a) Aufbringen einer Frontschicht auf ein Modell,
b) Eintauchen des mit der Frontschicht beschichteten Modells in eine wässrige Härterlösung,
c) Besanden der in die Härterlösung getauchten Frontschicht,
d) Trocknen der besandeten Frontschicht,
e) Aufbringen einer Zwischenschicht auf die getrocknete und besandete Frontschicht,
f) Besanden der aufgebrachten Zwischenschicht,
g) Trocknen der besandeten Zwischenschicht,
h) Aufbringen einer Stützschicht,
i) Besanden der aufgebrachten Stützschicht,
j) Trocknen der besandeten Stützschicht, wobei die Schritte h), i) und j) mindestens einmal wiederholt werden, um einen Stützschichtbereich auszubilden,
k) Trocknung des mit Frontschicht, Zwischenschicht und Stützschichtbereich beschichteten Modells,
l) Entfernen des Modells, um einen Grünkörper zu erhalten,
m) Thermische Behandlung des Grünkörpers.

Dabei werden die Frontschicht, die Zwischenschicht und die Stützschichten jeweils aus einem silikatfreien Schlicker, und die Front- und die Zwischenschicht aus einem feinkörnigen, silikatfreien Schlicker mit gleicher Korngröße gebildet. Weiterhin wird in Schritt a) ein feinkörniger, silikatfreier, alginathaltiger Schlicker auf ein komplexes Modell gesprüht, und in Schritt b), das mit der Frontschicht beschichtete Modell in eine wässrige, zweiwertige Metallkationen enthaltende Härterlösung getaucht. In einer Ausführungsform wird die Zwischenschicht mit einem Material mit einer Korngröße größer als die Korngröße im Schlicker der Front- und der Zwischenschicht und größer als die Korngröße des keramischen Materials beim Besanden der Frontschicht besandet. Aufeinanderfolgende Stützschichten werden aus silikatfreien Schlickern mit unterschiedlichen, sich abwechselnden maximalen Korngrößen gebildet In einer Ausführungsform erfolgt das Besanden aufeinanderfolgender Stützschichten mit pulverförmigen, keramischen, siikatfreien Material oder einer Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien unterschiedlicher Korngröße. In einer Ausführungsform werden die Front- und die Zwischenschicht aus einem feinkörnigen, silikatfreien Schlicker gleicher Korngröße gebildet, d.h. die im Schlicker suspendierten pulverförmigen, keramischen Materialien weisen die gleiche maximale Korngröße auf. Ein feinkörniger, keramischer, silikatfreier Schlicker ist ein keramischer, silikatfreier Schlicker, der als suspendiertes, pulverförmiges Material ein feinkörniges, keramisches, silikatfreies Material oder eine Mischung feinkörniger, keramischer, silikatfreier Materialien mit einer maximalen Korngröße von < 63 µm enthält. Vorteilhaft wird dadurch gerade bei komplexen Modellen mit komplexen Modellteilen mit Löchern, Sacklöchern und/oder Reliefs mit Durchmessern bzw. Strukturtiefen von < 1 mm, bevorzugt < 500 µm eine hohe Abbildungsgenauigkeit erreicht. In Schritt a) wird ein feinkörniger, keramischer, silikatfreier, alginathaltiger Schlicker auf ein komplexes Modell gesprüht, um eine Frontschicht aufzubringen.
In einer Ausführungsform erfolgt das Besanden in Schritt c) mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Besandungsmaterial mit Korngrößen bis maximal 500 µm. In Schritt f) wird die aufgebrachte Zwischenschicht mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material besandet, dessen Korngröße größer als die maximale Korngröße des pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials im Schlicker der Front- und der Zwischenschicht ist und dessen Korngröße größer als die Korngröße des Besandungsmaterials in Schritt c) ist.
In einer Ausführungsform unterscheiden sich die maximalen Korngrößen der im Schlicker suspendierten, pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materialien, aus denen die einzelnen Stützschichten in Schritt h) und den Wiederholungen von Schritt h) gebildet werden. Es ist vorteilhaft, wenn in Schritt h) und den Wiederholungen von Schritt h) Stützschichten aus einem Schlicker gebildet werden, in denen sich die maximalen Korngrößen des im Schlicker suspendierten pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials unterscheiden und abwechseln. Dadurch werden vorteilhaft über den Querschnitt der Feingussform die unterschiedlichen Schwindungen der keramischen Materialien unterschiedlicher Korngröße in Schritt m) angepasst und die Gefahr von Schwindungsrissen, wie sie bspw. durch starke Gradienten der Schwindungen über den Querschnitt auftreten können, minimiert. Wird bspw. in Schritt h) eine Stützschicht aufgebracht, die aus einem Schlicker, der suspendiertes, keramisches, silikatfreies Material mit einer maximalen Korngröße von ≤ 500 µm enthält, gebildet wird, so ist es vorteilhaft, wenn eine weitere Stützschicht durch eine erste Wiederholung von Schritt h) mit einem Schlicker mit einer maximalen Korngröße von ≤ 1000 µm des supsendierten, keramischen, silikatfreien Materials erfolgt. Eine zweite Wiederholung von Schritt h) erfolgt vorteilhafterweise mit einem Schlicker mit einer maximalen Korngröße von ≤ 500 µm. Eine dritte Wiederholung von Schritt h) erfolgt dann mit einem Schlicker mit einer maximalen Korngröße von ≤ 1000 µm. In einer Ausführungsform wird die Stützschicht in Schritt h) aufgebracht, indem ein keramischer, silikatfreier Schlicker aufgebracht wird, der ein suspendiertes pulverförmiges, keramisches, silikatfreies Material mit einer maximalen Korngröße ≤ 500 µm enthält. In einer ersten Wiederholung von Schritt h) wird eine weitere Stützschicht aufgebracht, indem ein keramischer, silikatfreier Schlicker aufgebracht wird, der ein suspendiertes pulverförmiges, keramisches, silikatfreies Material mit einer maximalen Korngröße ≤ 1000 µm enthält. Weiterhin unterscheiden sich die Korngrößen des pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials, mit dem das Besanden der Stützschichten in Schritt i) und den Wiederholungen von Schritt i) erfolgt und wechseln sich ab. In einer Ausführungsform wird in Schritt i) die Stützschicht mit einem pulverförmigen, keramischen, silkatfreien Material besandet, welches eine Korngröße von ≤ 500 µm aufweist. In einer ersten Wiederholung von Schritt i) wird eine weitere, in einer ersten Wiederholung von Schritt h), aufgebrachte Stützschicht mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material besandet, welches eine Korngröße von 500 µm bis 1000 µm aufweist.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Korngröße des Besandungsmaterials in Schritt i) entsprechen der Korngröße des im Schlicker suspendierten keramischen Materials im vorangegangen Schritt h) gewählt wird. Ebenfalls vorteilhaft ist es, die Korngröße des Besandungsmaterials in einer Wiederholung von Schritt i) entsprechend der Korngröße des im Schlicker suspendierten keramischen Materials in der jeweils direkt vorangegangenen Wiederholung von Schritt h) zu wählen. Wird bspw. in Schritt h) eine Stützschicht aufgebracht, die aus einem Schlicker, der suspendierte keramische, silikatfreie Materialien mit einer maximalen Korngröße von ≤ 500 µm enthält, gebildet wird, so ist es vorteilhaft, wenn anschließend das Besanden in Schritt i) mit einem pulverförmigen keramischen Material mit einer Korngröße ≤ 500 µm erfolgt. Wird bspw. in einer Wiederholung von Schritt h) eine Stützschicht aufgebracht, die aus einem Schlicker, der suspendierte keramische, silikatfreie Materialien mit einer maximalen Korngröße von ≤ 1000 µm enthält, gebildet wird, so ist es vorteilhaft, wenn anschließend das Besanden in einer Wiederholung von Schritt i) mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material mit einer Korngröße von 500 µm bis 1000 µm erfolgt. In einer Ausführungsform werden die Schritte h), i) und j) vier- bis sechsmal wiederholt, um den Stützschichtbereich zu bilden und die gewünschte Enddicke der Feingussform aufzubauen. In einer Ausführungsform erfolgt die letztmalige Wiederholung von Schritt h) mit dem gleichen Schlicker, wie die vorausgegangene Wiederholung von Schritt h). In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die letztmalige Wiederholung von Schritt i) mit einem Besandungsmaterial gleicher Korngröße wie die vorausgegangene Wiederholung von Schritt i). In einer Ausführungsform werden die Schritte h), i) und j) mindestens einmal wiederholt, wobei bei der letztmaligen Wiederholung anstelle von Schritt j) Schritt k) durchgeführt wird. Ist die Enddicke der Feingussform erreicht, erfolgt anschließend in Schritt k) die Trocknung des mit Frontschicht, Zwischenschicht und Stützschichtbereich beschichteten Modells. Nachfolgend wird in Schritt I) das Modell entfernt, um einen Grünkörper zu erhalten. Dies erfolgt mit dem Fachmann bekannten thermischen Verfahren, bspw. durch Ausbrennen oder Ausschmelzen. Anschließend wird in Schritt m) der erhaltene Grünkörper thermisch behandelt, um die Feingussform zu erhalten. In einer Ausführungsform erfolgt das Trocknen in den Schritten d), g) und j) jeweils für eine Dauer von 2 bis 7 Stunden, bevorzugt 3 bis 5 Stunden.
In einer Ausführungsform werden aufeinanderfolgende Stützschichten mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material oder einer Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien unterschiedlicher Korngröße besandet.
Vorteilhaft wird dadurch eine weitere Anpassung der Schwindungen bei der thermischen Behandlung erreicht und starke Schwindungsgradienten bzw. Korngrößengradienten über den Querschnitt der Feingussform vermieden.
Das Besanden aufeinanderfolgender Stützschichten mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material oder einer Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien unterschiedlicher Korngröße erfolgt in einer Ausführungsform derart, dass eine erste Stützschicht mit einem Besandungsmaterial mit einer Korngröße ≤ 500 µm besandet wird. Eine folgende zweite Stützschicht wird mit einem Besandungsmaterial mit einer Korngröße ≤ 1000 µm besandet. Eine darauffolgende dritte Stützschicht wird wiederrum mit einem Besandungsmaterial mit einer Korngröße ≤ 500 µm besandet. In einer Ausführungsform werden aufeinanderfolgende Stützschichten mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material oder einer Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien unterschiedlicher und sich abwechselnder Korngröße besandet. In einer weiteren Ausführungsform werden aufeinanderfolgende Stützschichten abwechselnd mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material oder einer Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien mit Korngrößen von ≤ 500 µm und ≤ 1000 µm besandet.
In einer Ausführungsform wird die Korngröße des pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien beim Besanden einer Stützschicht entsprechend der maximalen Korngröße des suspendierten, pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien im jeweils zuvor aufgetragenen Schlicker einer Stützschicht gewählt.
Vorteilhaft trägt auch dies zur Vermeidung von Korngrößen- bzw. Schwindungsgradienten über den Querschnitt der Feingussform bei, so dass die Rissempfindlichkeit während der thermischen Behandlung minimiert wird.
Die Korngröße des pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien beim Besanden einer Stützschicht wird in einer Ausführungsform derart entsprechend der maximalen Korngröße des suspendierten, pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien im jeweils zuvor aufgetragenen Schlickereiner Stützschicht gewählt, dass eine Stützschicht mittels Auftrag eines Schlickers mit einer maximalen Korngröße von ≤ 500 µm und Besanden mit einem Material mit einer Korngröße ≤ 500 µm und Trocknen aufgebracht wird. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Stützschicht mittels Auftrag eines Schlickers mit einer maximalen Korngröße von ≤ 1000 µm und Besanden mit einem Material mit einer Korngröße ≤ 1000 µm und Trocknen aufgebracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das pulverförmige, keramische, silikatfreie Material ein Perowskit oder ein Spinell. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Perowskit ein Perowskit auf Basis von CaZrO₃. Vorteilhaft ist CaZrO₃ korrosionsbeständig gegenüber höherschmelzenden Metallen, wie hochreaktiven Titanschmelzen, und ermöglicht die Herstellung einer keramischen, silikatfreien Feingussform mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit gegenüber hochschmelzenden Metallen. Weiterhin vorteilhaft wird somit eine vollständig silikatfreie Feingussform hergestellt, in der die Diffusion von siliziumhaltigen Bestandteilen in den Frontschichtbereich vermieden wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein feinkörniger, alginathaltiger Schlicker enthaltend 0,25 bis 1 Masse-% mindestens eines Alginats, bezogen auf den Feststoffanteil des Schlickers, aufgesprüht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein feinkörniger, alginathaltiger Schlicker enthaltend 0,3 bis 0,5 Masse-% mindestens eines Alginats, bezogen auf den Feststoffanteil des Schlickers aufgesprüht. Vorteilhaft weist ein derartiger Schlicker geeignete Verarbeitungseigenschaften auf. Für das Aufbringen des Schlickers relevante Verarbeitungseigenschaften sind bspw. der Wasserbedarf und die Viskosität des Schlickers. Vorteilhaft weist ein derartiger Schlicker strukturviskoses Verhalten auf. Gerade die Viskosität des Schlickers ist für die Verarbeitung von Bedeutung. So ist es vorteilhaft für Schlicker die erfindungsgemäß mittels Sprühen aufgebracht werden, dass diese ein stark scherverdünnendes Schlickerverhalten (auch als strukturviskoses Verhalten bezeichnet) über einen breiten Scherratenbereich aufweisen. Beim Sprühen eines Schlickers werden üblicherweise Scherraten von 1000 bis 10⁴ S^-1 erreicht. Alginate tragen vorteilhaft zum gewünschten scherverdünnenden Verhalten bei, höhere Alginatkonzentrationen im Schlicker erhöhen die Strukturviskosität und die Viskosität in Ruhe, allerdings auch den benötigten Wasserbedarf für eine gute Verarbeitung der Schlicker. Zudem ist der Alginat- und Wassergehalt des mittels Sprühen aufgebrachten Schlickers von der Art der im Schlicker suspendierten Materialien, deren Korngröße und den Additiven abhängig.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Tauchen in die wässrige Härterlösung für 1 bis 30 Sekunden. Dabei erfolgt vorteilhaft ein lonenaustausch der in dem mindestens einen Alginat enthaltenen Ionen mit den in der wässrigen Härterlösung gelösten zweiwertigen Kationen und eine Gelierung und Verfestigung des mittels Sprühen aufgebrachten feinkörnigen, alginathaltigen Schlickers. Weiterhin vorteilhaft erreicht der derart verfestigte alginathaltige Schlicker eine bessere Grünfestigkeit als nicht alginathaltige Schlicker, so dass die nachfolgende, maschinelle Handhabung zum Aufbringen weiterer Schichten verbessert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Trocknen jeweils bei 20 bis 110°C und bei 30 bis 60% relativer Luftfeuchte. In einer Ausführungsform erfolgt das Trocknen jeweils für eine Dauer von 2 bis 7 Stunden, bevorzugt 3 bis 5 Stunden. In einer Ausführungsform erfolgt das Trocknen der zuletzt aufgebrachten Stützschicht für eine Dauer von 5 bis 10 Tagen, bevorzugt 6 bis 8 Tagen. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Trocknen der zuletzt aufgebrachten Stützschicht zusätzlich durch Trocknen im Exsikkator für eine Dauer von 5 bis 10 Tagen, bevorzugt 6 bis 8 Tagen. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Trocknen der zuletzt aufgebrachten Stützschicht bei einer Temperatur von 20 bis 110°C und bei 30 bis 60% relativer Luftfeuchte für eine Dauer von 6 bis 8 Tagen und zusätzlich für 6 bis 8 Tage im Exsikkator. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die thermische Behandlung bei 600°C bis 1900°C, bevorzugt bei 900°C bis 1650°C. Dabei kann die thermische Behandlung in oxidierender Atmosphäre, reduzierender Atmosphäre, Schutzgas-Atmosphäre oder Vakuum durchgeführt werden.
Weiterhin zur Erfindung gehört eine keramische, silikatfreie Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen. Erfindungsgemäß umfasst eine keramische, silikatfreie Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen mindestens einen Modellbereich und mindestens einen Gießsystembereich, wobei die keramische, silikatfreie Feingussform aufgebaut ist aus mindestens einer Frontschicht und mindestens zwei Stützschichten, die einen stabilisierenden Stützschichtbereich bilden. Weiterhin erfindungsgemäß weisen die einzelnen Schichten der Feingussform jeweils ein keramisches, silikatfreies Material oder eine Mischung keramischer, silikatfreier Materialien auf. Ebenfalls erfindungsgemäß gibt die Frontschicht in dem mindestens einen Modellbereich eine Geometrie eines herzustellenden Feingussteils wieder und weist eine innere Oberfläche mit Löchern, Sacklöchern und/oder Reliefs mit einem Durchmesser und/oder einer Strukturtiefe von < 1 mm auf. Weiterhin erfindungsgemäß weist die Feingussform eine Zwischenschicht zum Ausgleich der Schwindung und Reduzierung der Rissbildung auf, die zwischen der Frontschicht und dem Stützschichtbereich angeordnet ist. Die Frontschicht der Feingussform ist erfindungsgemäß mittels Sprühen eines silikatfreien, feinkörnigen, keramischen, alginathaltigen Schlickers, Härten, Besanden und Trocknen gebildet. Weiterhin erfindungsgemäß sind die Stützschichten abwechselnd aus silikatfreien Schlickern mit unterschiedlichen maximalen Korngrößen, Besanden und Trocknen gebildet. Vorteilhaft weist die Frontschicht dadurch gerade im mindestens einen Modellbereich einer derartigen Feingussform eine sehr gute Oberflächenqualität ohne Risse auf und ermöglicht die Herstellung von Feingussteilen mit komplexen Geometrien und sehr guter Oberflächenqualität. Weiterhin vorteilhaft weist eine derartige Feingussform eine homogene Korngrößenverteilung ohne Korngrößengradienten über den Querschnitt der Feingussform auf.
Ein Modellbereich im Sinne der Erfindung meint einen Bereich der keramischen, silikatfreien Feingussform, dessen innere Oberfläche, die bei der Herstellung von Feingussteilen mit der Metallschmelze in Kontakt steht, ein Modellteil abbildet und der Form des herzustellenden Feingussteils entspricht. Mindestens ein Gießsystembereich im Sinne der Erfindung meint einen Bereich der keramischen, silikatfreien Feingussform, dessen innere Oberfläche ein Gießsystem abbildet. Eine innere Oberfläche im Sinne der Erfindung meint die Oberfläche der keramischen, silikatfreien Feingussform, die bei der Herstellung von Feingussteilen mit der Metallschmelze in Kontakt steht und die im mindestens einen Modellbereich die Form eines herzustellenden Feingussteils wiedergibt und durch die Frontschicht gebildet wird. In einer Ausführungsform weist die Feingussform eine Dicke von 5 mm bis 10 mm, bevorzugt 6 mm bis 8 mm auf.
In einer Ausführungsform weist die Frontschicht eine innere Oberfläche mit Löchern, Sacklöchern und/oder Reliefs mit einem Durchmesser und/oder einer Strukturtiefe von < 500 µm auf In einer Ausführungsform weist die Frontschicht der keramischen, silikatfreien Feingussform eine Oberflächenrauheit R_a von < 4,5 µm, bevorzugt < 3 µm, besonders bevorzugt < 2 µm auf. Dabei wird die Oberflächenrauheit R_a mittels Linienrauheitsmethode mit einem konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop gemessen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Feingussform als keramisches, silikatfreies Material einen Perowskit oder einen Spinell auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Perowskit ein Perowskit auf der Basis von CaZrO₃. Vorteilhaft weist eine derartige Feingussform eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit gegenüber hochschmelzenden Metallen, wie bspw. hochreaktiven Titanschmelzen auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die keramische, silikatfreie Feingussform eine offene Porosität von 20 bis 30 Vol.-% auf. Vorteilhaft weist eine derartige Feingussform eine gute Temperaturwechselbeständigkeit auf und gewährleistet die Gasdurchlässigkeit. Die offene Porosität wird durch Wasseraufnahme nach dem Archimedes-Prinzip bestimmt. In einer Ausführungsform umfasst die Porengrößenverteilung der Feingussform kleine und mittlere Porendurchmesser mit einen Median im Bereich von 2 µm bis 10 µm, bevorzugt von 2 µm bis 5 µm. Die Porengrößenverteilung und der mittlere Porendurchmesser werden mittels Quecksilberporosometrie bestimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die innere Oberfläche des mindestens einen Modellbereichs der keramischen, silikatfreien Feingussform Abmessungen von 1 mm bis 10 cm, bevorzugt 1 mm bis 5 cm in allen Raumrichtungen auf. Vorteilhaft können Feingussformen mit derartig kleinen und komplexen Modellbereichen bspw. in der Schmuckindustrie oder Feinwerktechnik zur Anfertigung von Schmuckstücken oder Bauteilen verwendet werden. Eine innere Oberfläche des mindestens einen Modellbereichs der keramischen, silikatfreien Feingussform im Sinne der Erfindung meint die Oberfläche, die bei der Herstellung von Feingussteilen in Kontakt mit der Metallschmelze steht und die Oberfläche des herzustellenden Feingussteils abbildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine erfindungsgemäße keramische, silikatfreie Feingussform zur Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen in der Schmuckindustrie und/oder in der Feinwerktechnik verwendet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer keramischen, silikatfreien Feingussform in der Schmuckindustrie oder in der Feinwerktechnik verwendet.
Für die Realisierung der Erfindung ist es auch zweckmäßig, die vorbeschriebenen Ausführungsformen und Merkmale der Ansprüche zu kombinieren.
Figurenliste
Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele und zugehöriger Figuren eingehender erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele sollen dabei die Erfindung beschreiben ohne diese zu beschränken. Dabei zeigen

1 ein Verfahrensschema zur Herstellung einer keramischen, silikatfreien Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen.
2 ein schematisches Wachsmodell mit einen Gießsystem und drei Modellteilen.
3 eine schematische Feingussform mit einem Gießsystembereich und drei Modellbereichen und schematisch den Querschnitt einer Feingussform entlang der Linie AA

Beispiel 1: Herstellung einer keramischen, silikatfreien Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus Titan
Eine keramische, silikatfreie Feingussform zum Gießen von hochschmelzenden und hochreaktiven Titanlegierungen wird mit einem Verfahren entsprechend dem Verfahrensschema in 1 hergestellt.
Im Schritt S1 wird auf ein verlorenes Modell aus Wachs eine Frontschicht aufgebracht, die aus einem feinkörnigen, keramischen, silikatfreien, alginathaltigen Schlicker gebildet wird. 2 zeigt schematisch das Wachsmodell 1 mit einem Gießsystem 1.1 und drei ringförmigen Modellteilen 1.2. Die Modellteile 1.2 weisen jeweils einen Durchmesser von 25 mm und eine komplexe Geometrie mit Löchern, Sacklöchern oder Reliefs 1.3 (schematisiert dargestellt) auf.

Der Schlicker wird in S1 mit einer Schichtdicke von 80±20 µm auf das Modell gesprüht. Der feinkörnige, keramische, silikatfreie, alginathaltige Schlicker enthält keramisches, silikatfreies, pulverförmiges CaZrO₃-Material mit maximalen Korngrößen von ≤ 63 µm, Natriumalginat, Dispergier- und Netzmittel, Entschäumer und Binder entsprechend Tabelle 1. Das keramische CaZrO₃-Material liegt in zwei unterschiedlichen Kornfraktionen vor, wobei alle keramischen Partikel eine Korngröße von < 63 µm aufweisen. Tabelle 1: Versatz des feinkörnigen, keramischen, silikatfreien, alginathaltigen Schlickers für die Frontschicht

Keramisches, silikatfreies, pulverförmiges Material	Anteil in Gew.-%
CaZrO₃; 0-0,045 mm (Imerys Fused Minerals GmbH)	70
CaZrO₃; < 0,063 mm (stöchiometrische Synthese)	30
Additive, bezogen auf den Feststoffgehalt des Schlickers	6,35
Natriumalginat (Roth GmbH)	0,3
Dispergier- und Netzmittel (BYK LP-C 22134, BYK-Chemie GmbH)	2
Entschäumer (BYK LP-C 22787, BYK-Chemie GmbH)	0,05
Binder (BYK LP-C 22893, BYK-Chemie GmbH)	4
Entionisiertes Wasser	20

In Schritt S2 wird anschließend das mit der Frontschicht beschichtete Wachsmodell für die Dauer von 2 Sekunden in eine wässrige Härterlösung, eine 1 Gew.-% wässrige Calciumchloridlösung mit einer Zusammensetzung entsprechend Tabelle 2, getaucht. Tabelle 2: wässrige Härterlösung

Material Anteil in Gew.-%

CaCI2 (Roth GmbH) 1

Entionisiertes Wasser 100

Nachfolgend wird in Schritt S3 die noch feuchte Frontschicht mit pulverförmigen, keramischen, silikatfreien CaZrO₃-Besandungsmaterial der Kornfraktion 0 bis 500 µm (Imerys Fused Minerals GmbH) besandet, um die Schichtverbindung zu nachfolgenden Schichten zu verbessern. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen einer mittels Sprühen eines feinkörnigen, keramischen, silikatfreien, alginathaltigen Schlickers entsprechend Tabelle 1 aufgebrachten und getrockneten Frontschicht zeigen, dass die einzelnen CaZrO₃-Partikel homogen verteilt und durch das im Schlicker enthaltene Alginat gebunden sind und eine dichte Schicht bilden. Anschließend wird in Schritt S4 die besandete Frontschicht für 3 Stunden bei 30°C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit getrocknet, um die gewünschte Grünfestigkeit der Frontschicht für das Aufbringen weiterer Schichten zu erreichen.
Im Anschluss erfolgt in Schritt S5 das Aufbringen einer Zwischenschicht, die durch Tauchen in einen feinkörnigen, keramischen, silikatfreien Schlicker mit maximalen Korngrößen von ≤ 63 µm entsprechend Tabelle 3 gebildet wird. Tabelle 3: Versatz der keramischen, silikatfreien Schlicker zum Aufbringen der Zwischenschicht und der Stützschichten

Material
Versatz	Anteil in Ma.-%	Anteil in Ma.-%	Anteil in Ma.-%
CaZrO₃; 0,5-1 mm (Imerys Fused Minerals GmbH)	0	0	25
CaZrO₃; 0-0,5 mm (Imerys Fused Minerals GmbH)	0	59	30
CaZrO₃; 0-0,045 mm (Imerys Fused Minerals GmbH)	70	12	25
CaZrO₃; < 0,063 mm (stöchiometrische Synthese)	30	29	20
Maximale Korngröße	< 63 µm	≤ 500 µm	≤ 1000 µm
Additiv, davon	6,12	6,09	6,15
Xanthan (Axilat RH 50 MD, CH, Erbslöh GmbH & Co. KG	0,07	0,02	0,05
Guarkernmehl (Dragonspice Naturwaren)	0	0,02	0,05
Dispergier- und Netzmittel (BYK LP-C 22134, BYK-Chemie GmbH)	2	2	2
Entschäumer (BYK LP-C 22787, BYK-Chemie GmbH)	0,05	0,05	0,05
Binder (BYK LP-C 22893, BYK-Chemie GmbH)	4	4	4
Entionisiertes Wasser	20	7,5	7,5

Anschließend wird in Schritt S6 die feuchte Zwischenschicht mit CaZrO₃ mit Korngrößen von 500 µm bis 1000 µm besandet und in Schritt S7 für 3 Stunden bei 30°C und 60% relativer Luftfeuchte getrocknet.
Nachfolgend wird in Schritt S8 eine Stützschicht aufgebracht, die durch Tauchen in einen keramischen, silikatfreien Schlicker mit maximalen Korngrößen von ≤ 500 µm entsprechend Tabelle 3 gebildet wird. Anschließend wird in Schritt S9 die Stützschicht mit CaZrO₃ mit Korngrößen ≤ 500 µm besandet und in Schritt S10 für 4 bis 5 Stunden bei 30°C und 60% relativer Luftfeuchte getrocknet.
Im Anschluss erfolgt in Schritt S11 die erste Wiederholung des Aufbringens einer Stützschicht (Schritt S8), um einen Stützschichtbereich zu bilden. Dabei wird eine zweite Stützschicht durch Tauchen in einen keramischen, silikatfreien Schlicker mit maximalen Korngrößen von ≤ 1000 µm entsprechend Tabelle 3 aufgebracht. Anschließend erfolgt in Schritt S12 die erste Wiederholung von Schritt S9, das Besanden mit CaZrO₃ mit Korngrößen von 500 µm bis 1000 µm. Anschließend erfolgt in Schritt S13 die erste Wiederholung von Schritt S10, die Trocknung für 4 bis 5 Stunden bei 30°C und 60% relativer Luftfeuchte.
Nachfolgend erfolgt in S14 die zweite Wiederholung des Schritts S8. Dabei wird eine dritte Stützschicht durch Tauchen in einen keramischen, silikatfreien Schlicker mit maximalen Korngrößen von ≤ 500 µm entsprechend Tabelle 3 gebildet. Anschließend wird in S15, der zweiten Wiederholung von Schritt S9, die dritte Stützschicht mit CaZrO₃ mit Korngrößen ≤ 500 µm besandet. Nachfolgend erfolgt in Schritt S16 die zweite Wiederholung von Schritt S10, die Trocknung für 4 bis 5 Stunden bei 30°C und 60% relativer Luftfeuchte.
Im Anschluss erfolgt in Schritt S17 die dritte Wiederholung von Schritt S8. Dabei wird eine vierte Stützschicht durch Tauchen in einen keramischen, silikatfreien Schlicker mit maximalen Korngrößen von ≤ 1000 µm entsprechend Tabelle 3 gebildet. Anschließend wird in Schritt S18, der dritten Wiederholung von Schritt S9, die vierte Stützschicht mit CaZrO₃ mit Korngrößen von 500 µm bis 1000 µm besandet. Nachfolgend erfolgt in Schritt S19 die dritte Wiederholung von Schritt S10, die Trocknung für 4 bis 5 Stunden bei 30°C und 60% relativer Luftfeuchte. Nachfolgend erfolgt in Schritt S20 die vierte Wiederholung von Schritt S8, um den Stützbereich abschließend auszubilden. Dabei wird eine fünfte Stützschicht durch Tauchen in einen keramischen, silikatfreien Schlicker mit maximalen Korngrößen von ≤ 1000 µm entsprechend Tabelle 3 gebildet. Anschließend wird in Schritt S21, der vierten Wiederholung von Schritt S20, die Stützschicht mit CaZrO₃ mit Korngrößen von 500 µm bis 1000 µm besandet.
In Schritt S22 erfolgt die Trocknung des mit Frontschicht, Zwischenschicht und Stützschichtbereich beschichteten Modells erfolgt für 7 Tage bei 30°C und 60% relativer Luftfeuchte und zusätzlich für 7 Tage im Exsikkator.
Anschließend wird in Schritt S23 das verlorene Modell in einem Ausschmelzverfahren bei 235°C im Trockenschrank entfernt, um einen Grünkörper zu erhalten. Abschließend wird in Schritt S24 der Grünkörper bei 1200°C in oxidierender Atmosphäre thermisch behandelt, um eine Feingussform zu erhalten und deren Endfestigkeit einzustellen. Dabei wird der Grünkörper mit einer Aufheizrate von 1 K min^-1 aufgeheizt, wobei die Temperatur für 1 h jeweils bei 250°C, 660°C und 900°C und für 3 h bei 1200°C gehalten wird, die Abkühlung erfolgt frei.
Die Frontschicht, welche die innere Oberfläche der Feingussform bildet und beim Gießen in Kontakt mit der Metallschmelze steht, zeigt nach der thermischen Behandlung eine sehr gute Oberflächenqualität ohne Risse, die die Herstellung von Feingussteilen mit hoher Oberflächenqualität ermöglicht. Rasterelektronische Aufnahmen der Frontschicht nach der thermischen Behandlung zeigen die zusammengesinterten CaZrO₃-Partikel und die durch das Verbrennen der Additive und des Alginats entstandenen Poren, sowie die homogene Verteilung von CaZrO₃-Partikel und Poren.
Beispiel 2: keramische, silikatfreie Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus Titan
3 zeigt eine keramische, silikatfreie Feingussform 2 für die Herstellung von drei Schmuckringen aus Titan und umfasst drei Modellbereiche 2.1 und einen Gießsystembereich 2.2. Die Feingussform 2 weist eine innere Oberfläche 2.5 auf, die durch die Frontschicht 2.3 gebildet ist und die in den Modellbereichen 2.1 die Form der herzustellenden Feingussteile wiedergibt. Die innere Oberfläche 2.5 eines einzelnen Modellbereichs 2.1 weist Abmessungen von bis zu 25 mm in allen drei Raumrichtungen und eine komplexe Geometrie mit Löchern, Sacklöchern oder Reliefs 2.6 (schematisiert dargestellt) auf. Die Feingussform 2 ist aufgebaut aus einer Frontschicht 2.1, einer Zwischenschicht 2.7 und einem, aus mindestens zwei Stützschichten gebildeten, stabilisierenden Stützschichtbereich 2.4, wobei die Zwischenschicht 2.7 zwischen der Frontschicht 2.3 und dem Stützschichtbereich 2.4 angeordnet ist (siehe Querschnitt der Feingussform entlang der Linie AA). Die einzelnen Schichten der Feingussform 2 weisen jeweils ein keramisches, silikatfreies Material CaZrO₃ auf. Die Feingussform 2 hat eine Dicke 2.8 von etwa 6-8 mm und besitzt eine offene Porosität von 27,7 %. Die Porengrößenverteilung umfasst geringe und mittlere Porengrößen mit einem Median von 4,2 µm. Die Frontschicht 2.3 in den einzelnen Modellbereichen 2.1 der Feingussform 2 gibt eine komplexe Geometrie der herzustellenden Feingussteile wieder und weist eine innere Oberfläche 2.5 mit Löchern und/oder Sacklöchern 2.6 mit einem Durchmesser von < 1 mm und Reliefs 2.6 mit einer Strukturtiefe von < 0,5 mm auf und gibt die Geometrie der herzustellenden Schmuckringe wieder. Weiterhin ist die Frontschicht 2.3 mittels Sprühen eines silikatfreien, feinkörnigen, keramischen, alginathaltigen Schlickers, Härten, Besanden und Trocknen gebildet. Die Frontschicht 2.3 weist eine sehr gute Oberflächenqualität ohne Risse auf, wodurch die mittels dieser Feingussform hergestellten Schmuckringe eine hohe Oberflächenqualität direkt nach dem Gießen aufweisen und der Nachbearbeitungsaufwand teurer Titanmaterialien reduziert wird.
Bezugszeichenliste

1: Verlorenes Modell
1.1: Gießsystem
1.2: Modellteil
1.3: Löcher, Sacklöcher und/oder Relief
2: Keramische, silikatfreie Feingussform
2.1: Modellbereich
2.2: Gießsystembereich
2.3: Frontschicht
2.4: Stützschichtbereich
2.5: Innere Oberfläche der Feingussform
2.6: Löcher, Sacklöcher und/oder Relief
2.7: Zwischenschicht
2.8: Dicke der Feingussform

Zitierte Nicht-Patentliteratur

[Freitag2017] Freitag, L. et al, „Silica-free investment casting molds based on calcium zirconate", Ceramics International 43, 2017, 6807-6814
[Imeson2010] Imeson A., „Food Stabilisers, Thickeners and Gelling Agents", Wiley-Blackwell, 2010, ISBN 978-1-4051-3267-1
[Xie2001] Xie et al., „A new gel casting of ceramics by reaction of sodium alginate and calcium iodate at increased temperatures", J. Mater. Sci. Lett. 20, 2001, 1255-1257
[Freitag2018] Freitag, L. et. al, „Functional coatings for titanium casting molds using the replica technique", J. Eur. Ceram. Soc. 38, 2018, 4560-4567

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 112013004948 T5 [0004]
DE 102006005057 A1 [0005]
DE 68915861 T2 [0006]
DE 10317473 B3 [0007]
DE 102007001724 A1 [0008]
WO 2017/077024 A1 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Freitag, L. et al, „Silica-free investment casting molds based on calcium zirconate“, Ceramics International 43, 2017, 6807-6814 [0072]
Imeson A., „Food Stabilisers, Thickeners and Gelling Agents“, Wiley-Blackwell, 2010, ISBN 978-1-4051-3267-1 [0072]
Xie et al., „A new gel casting of ceramics by reaction of sodium alginate and calcium iodate at increased temperatures“, J. Mater. Sci. Lett. 20, 2001, 1255-1257 [0072]
Freitag, L. et. al, „Functional coatings for titanium casting molds using the replica technique“, J. Eur. Ceram. Soc. 38, 2018, 4560-4567 [0072]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer keramischen, silikatfreien Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen, wobei auf ein Modell aufeinanderfolgend mindestens eine Frontschicht und mindestens zwei Stützschichten, die einen Stützschichtbereich bilden, jeweils mittels Schlickerauftrag, Besanden und Trocknen aufgebracht werden, um einen Grünkörper zu bilden, der so gebildete Grünkörper vom Modell befreit, und anschließend thermisch behandelt wird, wobei der Schlickerauftrag mittels eines silikatfreien Schlickers, der als suspendiertes, pulverförmiges Material ein keramisches, silikatfreies Material oder eine Mischung keramischer, silikatfreier Materialien enthält, erfolgt, und das Besanden mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material oder einer Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontschicht mittels Sprühen eines feinkörnigen, alginathaltigen Schlickers, der suspendierte Materialien mit einer maximalen Korngröße < 63 µm enthält, Tauchen in eine wässrige Härterlösung, Besanden mit einem Material mit Korngrößen von ≤ 500 µm, und Trocknen aufgebracht wird, dass anschließend eine Zwischenschicht zum Ausgleich der Schwindung und Reduzierung der Rissbildung zwischen Frontschicht und Stützschichtbereich mittels Auftrag eines feinkörnigen Schlickers, Besanden mit einem Material mit Korngrößen von 500 µm bis 1000 µm, und Trocknen aufgebracht wird, und dass anschließend zur Bildung aufeinanderfolgender Stützschichten Schlicker verwendet werden, die sich in der maximalen Korngröße des suspendierten, pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien unterscheiden und abwechseln.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Stützschichten mit einem pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Material oder einer Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien unterschiedlicher Korngröße besandet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße des pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien beim Besanden einer Stützschicht entsprechend der maximalen Korngröße des suspendierten, pulverförmigen, keramischen, silikatfreien Materials oder der Mischung pulverförmiger, keramischer, silikatfreier Materialien im jeweils zuvor aufgetragenen Schlicker einer Stützschicht gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige, keramische, silikatfreie Material ein Perowskit oder ein Spinell ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Perowskit ein Perowskit auf der Basis von CaZrO₃ ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein feinkörniger, alginathaltiger Schlicker enthaltend 0,25 bis 1 Masse-% mindestens eines Alginats, bezogen auf den Feststoffanteil des Schlickers, aufgesprüht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tauchen in die wässrige Härterlösung für 1 bis 30 Sekunden erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen jeweils bei 20 bis 110°C und bei 30 bis 60% relativer Luftfeuchte erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Behandlung bei 600 bis 1900°C erfolgt.
Keramische, silikatfreie Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen, umfassend mindestens einen Modellbereich und mindestens einen Gießsystembereich, wobei die keramische, silikatfreie Feingussform aufgebaut ist aus mindestens einer Frontschicht und mindestens zwei Stützschichten, die einen stabilisierenden Stützschichtbereich bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schichten der Feingussform jeweils ein keramisches, silikatfreies Material oder eine Mischung keramischer, silikatfreier Materialien aufweisen, dass die Frontschicht in dem mindestens einen Modellbereich eine Geometrie eines herzustellenden Feingussteils wiedergibt und eine innere Oberfläche mit Löchern, Sacklöchern und/oder Reliefs mit einem Durchmesser und/oder einer Strukturtiefe von < 1 mm aufweist, dass die Feingussform eine Zwischenschicht zum Ausgleich der Schwindung und Reduzierung der Rissbildung aufweist, die zwischen der Frontschicht und dem Stützschichtbereich angeordnet ist, dass die Frontschicht mittels Sprühen eines silikatfreien, feinkörnigen, keramischen, alginathaltigen Schlickers, Härten, Besanden und Trocknen gebildet ist, und dass die Stützschichten abwechselnd aus silikatfreien Schlickern mit unterschiedlichen maximalen Korngrößen, Besanden und Trocknen gebildet sind.
Feingussform nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische, silikatfreie Material ein Perowskit oder ein Spinell CaZrO₃ ist.
Feingussform nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Perowskit ein Perowskit auf Basis von CaZrO₃ ist.
Feingussform nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische, silikatfreie Feingussform eine offene Porosität von 20 bis 30 Vol.-% aufweist.
Feingussform nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche des mindestens einen Modellbereichs der Feingussform Abmessungen im Bereich von jeweils 1 mm bis 10 cm in allen Raumrichtungen aufweist.
Verwendung einer keramischen, silikatfreien Feingussform nach einem der Ansprüche 10 bis 14 oder eines Verfahrens zur Herstellung einer keramischen, silikatfreien Feingussform für die Herstellung von Feingussteilen aus höherschmelzenden Metallen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in der Schmuckindustrie und/oder Feinwerktechnik.