Im DFG-Projekt “Mineralisch gebundene und mehrfach verwendbare Formwerkstoffe für die gießtechnische Herstellung von Aluminiumbauteilen” (WE 5978/8-1) geht es um den Einsatz von Ultrahochleistungsbetonen (UHPC) aus alkalisch aktivierten Bindemitteln (AAM = alkali-activated materials) unter thermomechanischer Belastung. Damit sollen wiederverwendbare Formen für den Leichtmetallguss hergestellt werden. Aufgrund ihrer von Natur aus geringeren chemischen Reaktivität gegenüber geschmolzenen Metallen und ihrer im Vergleich zu Metallformen geringeren Wärmeleitfähigkeit bieten AAM das Potenzial, die Gussqualität zu steigern, die Prozesseffizienz zu verbessern und neue Anwendungen im Aluminiumguss zu ermöglichen.

Unter anderem soll die Reaktivität und Wärmeleitfähigkeit gegenüber metallischen Formen reduziert werden. Für Spezialanwendungen wie dünnwandige Bauteile ist eine geringe Wärmeleitfähigkeit der Form von Vorteil, damit die Schmelze die Kavität vollständig füllen kann, bevor sie erstarrt. 

Ein zentraler Forschungsschwerpunkt liegt im Verständnis des Zusammenhangs zwischen der Phasenzusammensetzung der Bindemittelmatrix und ihrer Entwicklung unter zyklischer thermischer Belastung. Hierfür wird die Zusammensetzung des AAM-UHPC gezielt variiert und mittels Phasenanalyse und Mikrostrukturuntersuchungen Rückschlüsse auf die Phasenzusammensetzung gezogen. Diese werden wiederum mit mechanischen Prüfungen nach Temperaturbelastung in Zusammenhang gesetzt.

Es wird außerdem untersucht, wie die Dauerhaftigkeit der mineralischen Formwerkstoffe gesteigert werden kann. Dafür werden u.a. verschiedene Gesteinskörnungen und Faserzusätze getestet. Formfüllsimulationen werden mit experimentellen Daten abgeglichen, um den Verlauf der Spannungen während des Gießprozesses zu ermitteln und die Lebensdauer der Betonformen vorherzusagen. 

Das Projekt ist eine Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Gießereitechnik (Prof. Dr. Sebastian Müller) an der Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen (FAU).