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Urformen Gießen und Pulvermetallurgie – Erstarrung und Schwindung erklären

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Urformen Gießen und Pulvermetallurgie – Erstarrung und Schwindung erklären

Kurzbeschreibung: Du untersuchst, wie beim Gießen durch Erstarrung, Schwindung und unzureichende Speisung Hohlräume entstehen und wie sich Maßänderungen bei der Pulvermetallurgie erklären lassen. Du arbeitest mit Ablaufanimationen, Werkzeugbildern und sicheren digitalen Fertigungssimulationen.

Zielgruppe: Ausbildung in Metall-, Fertigungs- und Gießereitechnik.

Sicherheitsprinzip: Alle praktischen Tätigkeiten mit Schmelzen, heißen Formen, Öfen, Metallpulvern, Schutzgasen, Abgasen oder exothermen Speisern gehören ausschließlich in fachlich angeleitete betriebliche oder schulische Arbeitsplätze mit Gefährdungsbeurteilung. Keine unbeaufsichtigten Versuche. Die Aufgaben dieses Kurses sind Beobachtungs-, Analyse- und Simulationsaufgaben.

Einleitung

Beim Urformen entsteht aus einem formlosen Ausgangsstoff ein fester Körper. Beim Metallgießen ist der Ausgangsstoff eine Schmelze. In der klassischen Pulvermetallurgie wird Pulver verdichtet und anschließend gesintert.

Für die Ausbildung ist ein Unterschied besonders wichtig: Beim Gießen muss ein Volumendefizit während des Erstarrens möglichst lange durch flüssiges Metall aus einem Speiser ausgeglichen werden. Bei pulvermetallurgischen Bauteilen verändern Pressen und Sintern dagegen Porenraum, Dichte und Abmessungen. Eine Maßänderung beim Sintern kann je nach Werkstoff und Prozess Schwindung, nahezu null oder auch Wachstum sein. Sie muss deshalb gemessen und beherrscht werden.

Medienauftrag 1: Sieh Dir die Animation zweimal an. Notiere nur die Prozessschritte, die Du sicher erkennst. Markiere danach, ab wann die Form gefüllt ist und die Erstarrung beginnt.

Lernziele

Nach dem Kurs kannst Du:

Urformen: Gießen und pulvermetallurgisches Pressen/Sintern in den Fertigungsablauf einordnen.
Erstarrung: erklären, warum dicke Bereiche und Materialanhäufungen meist später erstarren.
Speiser: erklären, warum ein Speiser länger flüssig bleiben muss als der zu speisende Bereich.
Lunker: schwindungsbedingte Hohlräume von gasbedingten Poren unterscheiden.
Pulvermetallurgie: Grünling, Sintern, Sinterbrücke, Porosität und Maßänderung fachlich verbinden.
Arbeitsschutz: Gefahren durch heiße Werkstoffe, Feuer, Abgase, Metallpulver und Brand- bzw. Explosionsgefahren benennen.
Gießsimulation: digitale Ergebnisse zu Formfüllung, Erstarrung und Hotspots auswerten, ohne reale Anlagen zu verändern.

Ausbildungsfall: Pumpengehäuse und Sinterbuchse

Du arbeitest in der Ausbildung in einem Betrieb, der eine kleine Pumpenbaugruppe fertigt.

Teil A – Gussgehäuse: Bei einem Aluminium-Gussgehäuse wird nach der Bearbeitung nahe einer dicken Lageraufnahme ein innerer Hohlraum sichtbar. Die dünne Gehäusewand ist fehlerfrei. Eine digitale Erstarrungsauswertung zeigt, dass die Lageraufnahme zu den zuletzt erstarrenden Bereichen gehört.

Teil B – Sinterbuchse: Eine pulvermetallurgische Lagerbuchse wird gepresst und gesintert. In einem didaktischen Datensatz misst Du am Grünling 20,00 mm Außendurchmesser und nach dem Sintern 19,90 mm. Das ist ein Lernwert, keine Produktionsvorgabe.

Dein Auftrag: Erkläre für beide Bauteile, woher die Maß- bzw. Volumenänderung kommt, welche Hohlräume kritisch sind und welche Maßnahmen nur virtuell geplant werden dürfen, bevor Fachpersonal über reale Änderungen entscheidet.

Lerneinheit 1: Gießen – vom flüssigen Metall zum festen Bauteil

Bildauftrag: Zeige am Bild Oberkasten, Unterkasten und Kerne. Erkläre anschließend in einem Satz, warum der Formhohlraum vor dem Erstarren vollständig gefüllt sein soll.

Beim Formguss fließt Schmelze durch das Gießsystem in den Formhohlraum. An der Formwand wird Wärme abgeführt. Dort beginnt typischerweise die Erstarrung früher als in massiven, wärmeren Innenbereichen.

Merksatz: Wärmeabfuhr steuert die Erstarrungsreihenfolge. Dicke Querschnitte und Materialanhäufungen können Warmstellen bilden.

Bildauftrag: Unterscheide Gussstück, Lauf bzw. Einguss und Speiser. Formuliere die Funktion des Speisers ohne das Wort „Loch“.

Drei Arten der Volumenänderung beim Gießen

Abschnitt	Was ändert sich?	Bedeutung für die Fertigung
Flüssige Abkühlung	Die Schmelze zieht sich beim Abkühlen zusammen.	Nachströmendes Metall kann das Volumendefizit ausgleichen.
Erstarrung	Beim Übergang flüssig zu fest verändert sich das Volumen.	Speisung ist nur möglich, solange ein geeigneter flüssiger bzw. speisefähiger Weg vorhanden ist.
Abkühlung des Festkörpers	Das bereits feste Gussteil zieht sich thermisch weiter zusammen.	Diese Maßänderung wird konstruktiv und im Modell-/Werkzeugmaß berücksichtigt; ein Speiser kann sie nicht mehr „auffüllen“.

Wichtig: Die tatsächliche Volumenänderung hängt vom Werkstoff und seiner Gefügeentwicklung ab. Deshalb werden industrielle Speiser nicht nach einer einzigen Faustzahl ausgelegt.

Lerneinheit 2: Speisung – warum ein Speiser Hohlräume verhindern kann

Bildauftrag: Vergleiche Kopf- und Seitenspeiser. Welche Gemeinsamkeit ist für die Funktion entscheidend? Antwort: Beide müssen mit dem zu speisenden Bereich verbunden bleiben, solange dort noch Volumendefizit ausgeglichen werden kann.

Ein Speiser ist ein zusätzliches Metallreservoir. Er soll an eine kritische Zone angebunden sein und später erstarren als der Bereich, den er speist. Ziel ist eine gerichtete Erstarrung vom weiter entfernten Gussteilbereich in Richtung Speiser.

Warmstelle: Bereich mit später Erstarrung, häufig an großen Wanddicken oder Querschnittsanhäufungen.
Speisungsweg: Bereich, über den flüssiges oder speisefähiges Metall zur schrumpfenden Zone nachströmen kann.
Enderstarrung: Letzte flüssige Bereiche sollen möglichst im Speiser und nicht im Funktionsbereich des Gussteils liegen.

Beobachtungsauftrag: Beschreibe die sichtbare Einsenkung zuerst nur geometrisch. Deute sie danach als Folge von Volumendefizit während der Erstarrung.

Wann entsteht ein Lunker?

Ein Lunker ist ein schwindungsbedingter Hohlraum. Kritisch wird die Erstarrung, wenn ein noch schrumpfender Bereich vom flüssigen Reservoir abgeschnitten wird. Dann fehlt Metall zum Ausgleich des Volumendefizits. Ein isolierter spät erstarrender Bereich kann so einen Makrolunker oder verteilte Schwindungsporosität bilden.

Nicht verwechseln: Nicht jede Pore ist ein Lunker. Gas kann während der Formfüllung eingetragen oder aus der Schmelze ausgeschieden werden. Gasporen und Schwindungsporosität haben deshalb unterschiedliche Entstehungsmechanismen und verlangen unterschiedliche Gegenmaßnahmen.

Lerneinheit 3: Sichere Gießsimulation statt Heißversuch

Videoauftrag: Nutze besonders den Abschnitt mit dem Simulationsbeispiel ab etwa 13:15. Notiere drei Größen, die eine Gießsimulation sichtbar machen kann. Übertrage keine im Video gezeigten Parameter direkt auf eine reale Anlage.

Für eine sichere Lernsimulation genügt ein bereitgestelltes Ergebnisbild oder ein schulisch/betrieblich freigegebener Viewer. Ein Beispiel ist der offizielle MAGMAinteract-Viewer mit Demonstrationsdaten zu Formfüllung und Erstarrung.

Arbeitsauftrag Simulation A – Gießen:

Öffne nur die von der Lehrkraft bereitgestellte Simulation oder den freigegebenen Demonstrationsdatensatz.
Stoppe die Erstarrungsanimation bei etwa einem Viertel, der Hälfte und drei Vierteln des Ablaufs.
Markiere auf einer Skizze die Zone, die jeweils noch flüssig erscheint.
Kennzeichne den Bereich, der zuletzt erstarrt.
Zeichne einen möglichen Speiser nur als Planungsskizze ein und begründe, warum er dort thermisch sinnvoll sein könnte.
Nenne eine Information, die Dir für eine reale Freigabe noch fehlt, zum Beispiel Legierung, Gießtemperatur, Formstoff, Geometrie oder validierte Simulationsdaten.

Begründetes Feedback: Eine gute Lösung zeigt eine zusammenhängende Erstarrungsrichtung zum Speiser. Liegt die letzte flüssige Insel im Bauteil und wird der Speisungsweg vorher fest, steigt das Risiko schwindungsbedingter Hohlräume. Die endgültige Auslegung ist eine Fachaufgabe und darf nicht allein aus einer Lernsimulation abgeleitet werden.

Lerneinheit 4: Pulvermetallurgie – Pressen, Grünling, Sintern

Werkzeugauftrag: Benenne die Funktion von Matrize und Stempel in einer Pressaufgabe. Erkläre, warum gleichmäßige Verdichtung für Maße und Porenverteilung wichtig ist.

Videoauftrag Pressen: Erstelle eine Vier-Felder-Skizze: Pulver einfüllen – verdichten – Grünling ausstoßen – Maß prüfen. Beobachte nur. Keine eigene Pulverpresse aufbauen.

Animationsauftrag: Beschreibe, wie sich der für das Pulver verfügbare Raum beim Pressen verändert.

Der gepresste, noch ungesinterte Körper heißt Grünling. Er besitzt bereits eine Form, enthält aber noch Poren und hat erst eine begrenzte Grünfestigkeit. Beim Sintern werden Bindungen zwischen Partikeln aufgebaut und die Eigenschaften ändern sich.

Lerneinheit 5: Sintern – Sinterbrücken, Poren und Maßänderung

Mikroauftrag: Zeichne zwei Pulverteilchen vor und nach der Sinterbrückenbildung. Markiere die Kontaktzone.

Bildauftrag: Suche die Sinterbrücken zwischen Metallpulverpartikeln. Erkläre, warum „Sintern = vollständiges Schmelzen“ fachlich falsch ist.

Videoauftrag Sintern: Notiere drei Prozessziele: Teilchen verbinden, Festigkeit aufbauen und die gewünschte Maß-/Porenstruktur erreichen. Prüfe anschließend, welche dieser Ziele im Video sichtbar oder nur erklärt werden.

Diagrammauftrag: Lies nur den qualitativen Verlauf: Aufheizen – Halten – Abkühlen. Erkläre, warum Temperatur und Zeit kontrollierte Prozessgrößen sind, ohne daraus eigene Ofenparameter abzuleiten.

Beim Sintern laufen Diffusions- und Gefügeprozesse ab. Sinterbrücken wachsen, Poren können sich verändern und die Dichte kann zunehmen. Dadurch kann ein Bauteil schwinden. In der konventionellen Press-und-Sinter-Technik sind Maßänderungen jedoch oft klein und können je nach Materialsystem und Prozess auch nahezu null oder positiv sein. Bei Verfahren wie MIM kann die kontrollierte Sinterschwindung deutlich größer sein.

Merksatz: „Pulvermetallurgie schwindet immer“ ist falsch. Richtig ist: Maßänderung beim Sintern ist werkstoff-, dichte-, geometrie- und prozessabhängig und muss beherrscht werden.

Hohlräume in der Pulvermetallurgie

Poren sind bei Sinterteilen nicht automatisch Fehler. Bei manchen Bauteilen sind definierte Restporen zulässig oder funktional, etwa bei selbstschmierenden Sinterlagern. Kritisch werden Poren, wenn Lage, Größe oder Verteilung die geforderten Eigenschaften unterschreiten lassen.

Inhomogene Grünlingsdichte kann zu ungleichmäßiger Maßänderung und Verzug beitragen. Deshalb sind Pulverfüllung, Werkzeugreibung, Pressstrategie, Werkstoff und Sinterführung wichtige Einflussgrößen.

Lerneinheit 6: Vergleich Gießen und Pulvermetallurgie

Frage	Gießen	Pulvermetallurgie
Ausgangszustand	Metallschmelze	Metallpulver
Formgebung	Formhohlraum wird gefüllt	Pulver wird in Werkzeug verdichtet
Typische kritische Volumen-/Maßänderung	Flüssigabkühlung, Erstarrung, Festkörperschwindung	Maßänderung beim Pressen, Entlasten und Sintern
Hohlräume	Lunker, Schwindungsporosität, Gasporen	Restporen, Dichteinhomogenität, gegebenenfalls Risse/Verzug
Gegenprinzip	gerichtete Erstarrung und ausreichende Speisung	gleichmäßige Verdichtung und beherrschte Sintermaßänderung
Sicherheitsfokus	Schmelze, heiße Formen, Spritzer, Strahlungswärme, Feuer, Abgase	Metallpulver, Staub, Brand-/Explosionsgefahr, Pressen, heiße Öfen, Schutzatmosphäre

Sicherheit: Heiße Werkstoffe, Feuer, Abgase und Metallpulver

Sicherheitsauftrag: Nutze das Foto ausschließlich zur Gefährdungsanalyse. Nenne mindestens fünf Gefährdungen, ohne das gezeigte Vorgehen nachzumachen. Das Bild ist kein Sicherheitsstandard.

In Gießereien und Sinterbetrieben können mehrere Gefährdungen gleichzeitig auftreten. Für Lernende gilt:

Heiße Werkstoffe: Schmelzen, Gießpfannen, Formen, Gussteile und Ofenteile können schwere Verbrennungen verursachen. Abstand, Abschirmung, geeignete PSA und betriebliche Freigaben sind zwingend.
Feuchtigkeit und Schmelze: Kontakt von Wasser oder feuchten Stoffen mit sehr heißer Schmelze kann zu schlagartiger Dampfbildung und Metallspritzern führen. Keine improvisierten Demonstrationen.
Feuer und Brandgefahr: Brennbare Stoffe, heiße Oberflächen und Zündquellen müssen nach betrieblichem Brandschutzkonzept beherrscht werden. Löschmittel werden nur nach Unterweisung und passend zum Brandstoff eingesetzt.
Abgase und Gase: Beim Schmelzen, Verbrennen, Trocknen und Vergießen können gefährliche Gase und Dämpfe auftreten. Besonders Kohlenmonoxid kann unbemerkt gefährlich werden; technische Absaugung, Lüftung, Überwachung und Betriebsanweisungen haben Vorrang.
Metallpulver: Feine Metallstäube können gesundheitsschädlich, brennbar oder explosionsfähig sein. Offene Flammen, Funken und ungeeignete Staubsauger sind zu vermeiden; es gelten Gefährdungsbeurteilung, Explosionsschutz und geeignete Absaugtechnik.
Schutzgase: Inerte Gase können Sauerstoff verdrängen. Arbeiten in gefährdeten Bereichen erfolgen nur nach betrieblicher Freigabe und mit den vorgesehenen Schutzmaßnahmen.
Exotherme Speiser: Sie können zusätzliche thermische und stoffliche Gefährdungen erzeugen. Handhabung nur nach Sicherheitsdatenblatt, Betriebsanweisung und Unterweisung.
Keine Alleinarbeit: Praktische Demonstrationen mit heißen Werkstoffen, Öfen, Pulvern oder Gasen nur fachlich angeleitet. Keine unbeaufsichtigten Versuche.

Sicherheitsfeedback: Eine fachlich gute Gefährdungsanalyse nennt nicht nur PSA. Sie beginnt mit Vermeidung und technischen Maßnahmen, ergänzt organisatorische Regeln und erst danach personenbezogene Schutzmaßnahmen.

Sichere Fertigungssimulationen mit konkreten Arbeitsaufträgen

Simulation B – Erstarrungsfolge und Speiser

Material: Commons-Bilder aus diesem Kurs oder ein freigegebener digitaler Gießsimulationsdatensatz.

Auftrag:

Markiere im Pumpengehäuse den dicksten Bereich.
Zeichne drei angenommene Erstarrungsfronten in zeitlicher Reihenfolge.
Kennzeichne eine mögliche isolierte Restschmelze.
Platziere einen Speiser in der Skizze so, dass die letzte Erstarrung möglichst in Richtung Speiser wandert.
Schreibe darunter: „Planungshypothese – keine reale Freigabe“.

Feedback mit Begründung: Nur „Speiser größer machen“ reicht nicht. Entscheidend ist, ob der Speiser thermisch später erstarrt und ein wirksamer Speisungsweg zur kritischen Zone erhalten bleibt.

Simulation C – Pulvermetallurgische Maßänderung

Didaktische Messdaten:

Probe	Grünmaß	Sintermaß	Beobachtung
A	20,00 mm	19,90 mm	Maß nimmt ab
B	20,00 mm	20,00 mm	Maß bleibt gleich
C	20,00 mm	20,06 mm	Maß nimmt zu

Auftrag:

Berechne für A, B und C die relative Maßänderung mit ΔL/L × 100 %.
Ordne die Ergebnisse als Schwindung, keine Maßänderung oder Wachstum ein.
Begründe, warum aus einem einzigen Versuch keine allgemeine „Sinterschwindung“ für alle Werkstoffe festgelegt werden darf.
Formuliere eine Messgröße, die in einer Serie überwacht werden sollte.

Musterfeedback: A ergibt −0,5 %, B 0 % und C +0,3 %. Das zeigt, dass „Sintern“ nicht automatisch eine negative Maßänderung bedeutet. Werkstoff, Grünlingsdichte, Richtung, Temperatur-Zeit-Verlauf und Geometrie beeinflussen das Ergebnis.

Gestufte Hilfen zum Ausbildungsfall

Hilfe 1 – Orientierung

Beim Gussgehäuse: Suche zuerst die dickste Stelle. Beim Sinterteil: Vergleiche Grünmaß und Sintermaß.

Hilfe 2 – Prozessbezug

Beim Gussgehäuse: Frage, welche Zone zuletzt erstarrt und ob sie noch gespeist wird. Beim Sinterteil: Frage, ob Dichte und Porenraum während des Sinterns gleichmäßig geändert werden.

Hilfe 3 – Fachbegriff

Beim Gussgehäuse führt unzureichende Speisung eines spät erstarrenden Bereichs zu Schwindungshohlräumen bzw. Lunkern. Beim Sinterteil beschreibst Du die beobachtete Änderung als dimensionale Maßänderung; sie kann Schwindung, Nulländerung oder Wachstum sein.

Basis-, Anwendungs- und Transferaufgaben

Basisaufgaben

Basisaufgabe Erstarrung: Erkläre in zwei Sätzen, warum eine dicke Lageraufnahme später erstarren kann als eine dünne Wand. Feedback: Mehr Material speichert mehr Wärme und hat im Verhältnis weniger Oberfläche zur Wärmeabgabe. Deshalb kann die dicke Zone länger heiß bleiben.
Basisaufgabe Speiser: Formuliere den Satz „Der Speiser muss später erstarren als die kritische Zone“ mit eigenen Worten. Feedback: Der Satz ist richtig begründet, wenn Du erwähnst, dass während der Volumenabnahme noch Metall nachfließen können muss.
Basisaufgabe Sintern: Erkläre den Unterschied zwischen Grünling und Sinterteil. Feedback: Der Grünling ist gepresst, aber noch nicht gesintert; beim Sintern entstehen stärkere metallurgische Bindungen und die Poren-/Maßstruktur verändert sich.
Basisaufgabe Sicherheit: Nenne je zwei Gefahren beim Gießen und beim Umgang mit Metallpulvern. Feedback: Beim Gießen sind Hitze, Spritzer und Abgase zentral; bei Metallpulvern sind Einatmen sowie Brand-/Explosionsgefahr wichtige Punkte.

Anwendungsaufgaben

Anwendungsaufgabe Lunker: Ein Hohlraum liegt genau in einer massiven Nabe, die in der Simulation zuletzt erstarrt. Erkläre die wahrscheinlichste Fehlerkette. Feedback: Plausibel ist: Warmstelle → spätes Erstarren → Speisungsweg schließt → Volumendefizit kann nicht ausgeglichen werden → Schwindungshohlraum.
Anwendungsaufgabe Poren: Ein anderer Hohlraum ist klein, rund und nicht an der Warmstelle konzentriert. Begründe, warum Du nicht sofort „Lunker“ sagen solltest. Feedback: Form, Lage und Prozessbezug können auch auf Gasporen hindeuten; die Fehlerursache muss mit Prüf- und Prozessdaten abgesichert werden.
Anwendungsaufgabe Sintermaß: Eine Charge schrumpft stärker als die Referenz. Nenne drei Prozessinformationen, die Du vor einer Werkzeugänderung prüfen würdest. Feedback: Geeignet sind z. B. Grünlingsdichte, Pulver-/Legierungscharge, Temperatur-Zeit-Verlauf, Pressrichtung und Ofenatmosphäre. Erst Ursachen prüfen, dann Werkzeug entscheiden.
Anwendungsaufgabe Simulation: In einer virtuellen Variante sinkt die berechnete Schwindungsporosität, aber der Metallbedarf des Speisers steigt stark. Begründe, warum die Entscheidung eine Zielabwägung ist. Feedback: Qualität, Ausbringen, Energie- und Materialeinsatz müssen gemeinsam betrachtet werden; „größer“ ist nicht automatisch optimal.

Transferaufgaben

Transferaufgabe Konstruktion: Entwirf zwei Geometrievarianten für die Lageraufnahme des Pumpengehäuses, die Materialanhäufungen reduzieren könnten. Begründe jeweils die erwartete Wirkung auf die Erstarrung. Feedback: Gute Entwürfe reduzieren lokale Wärmeknoten und erleichtern eine gerichtete Erstarrung, ohne Funktion und Festigkeit unbegründet zu opfern.
Transferaufgabe Qualitätsplanung: Erstelle einen Prüfplan, der Gussfehlerursachen und pulvermetallurgische Maßänderung trennt. Feedback: Ein guter Plan verbindet Geometrie-/Maßprüfung, geeignete zerstörungsfreie Prüfung, Prozessdaten und Vergleich mit Simulations- bzw. Referenzdaten.
Transferaufgabe Sicherheit: Übertrage das STOP-Prinzip auf einen Arbeitsplatz mit Metallpulver. Feedback: Die Begründung ist stark, wenn technische und organisatorische Maßnahmen vor persönlicher Schutzausrüstung betrachtet werden.
Transferaufgabe Fertigungswahl: Entscheide für ein neues kleines Serienbauteil, welche Merkmale eher für Gießen und welche eher für Pressen/Sintern sprechen. Begründe mit Geometrie, Stückzahl, Werkstoff, Porosität, Maßänderung und Nacharbeit. Feedback: Es gibt keine pauschale Siegertechnik; die Entscheidung muss Anforderungen und Prozessgrenzen abgleichen.

Medienrechte und Quellenprüfung

Prüfstand: 05.10.2026. Die Commons-Dateien wurden über ihre Dateibeschreibungsseiten auf Urheber und Lizenz geprüft. Die YouTube-Videos sind als Originaluploads der genannten Kanäle eingebettet; für sie wird keine freie OER-Lizenz behauptet. Sie werden nicht kopiert, sondern nur über die YouTube-Einbettung genutzt. Verfügbarkeit und Rechtehinweise können sich ändern.

Medium	Geprüfte Lizenz bzw. Status	Lernfunktion
Afgietsel proces animatie.gif	CC BY-SA 3.0 bzw. dort angegebene kompatible freie Lizenzen	Ablaufanimation verlorene Form
SandMoldCopeDragCores.jpg	CC BY-SA 2.0	Werkzeug-/Formbild
Casting riser types.svg	CC BY-SA 3.0 / GFDL	Speisertypen
BronzeSprueRisersSideView.jpg	CC BY-SA 2.5	Speiser und Gießsystem
BronzeSprueShrinkage.jpg	CC BY-SA 2.5	sichtbare Schwindung
Production of aluminium pot cover sand mold casting 1.jpg	CC BY-SA 4.0	Gefährdungsanalyse heiße Schmelze
Powder Compaction Press.jpg	CC BY-SA 4.0	Pressenwerkzeug
Osterwalder-press.gif	CC BY-SA 3.0	Ablauf Pulverpressen
Frittage 2 grains.svg	Public Domain	Sinterbrückenmodell
Mimplus - Sinterbruecken.jpg	CC BY-SA 4.0	REM-Bild Sinterbrücken
Mimplus - Sintern.jpg	CC BY-SA 4.0	Temperatur-Zeit-Verlauf

YouTube – geprüft:

Fachliche Quellen – geprüft:

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Warum soll ein Speiser später erstarren als der zu speisende Gussteilbereich? (Damit während der Volumenabnahme noch Metall nachfließen kann) (!Damit die Form schneller geöffnet werden kann) (!Damit Gasporen grundsätzlich verschwinden) (!Damit das Gussteil leichter wird)

Wo entsteht bei unzureichender Speisung besonders häufig Schwindungsporosität? (In spät erstarrenden isolierten Bereichen) (!Nur an der kältesten Formwand) (!Nur am Anschnitt) (!Ausschließlich an bearbeiteten Flächen)

Was bezeichnet ein Lunker im Metallguss? (Einen schwindungsbedingten Hohlraum) (!Eine Schutzgasschicht) (!Ein Presswerkzeug) (!Eine Sinterbrücke)

Welche Aussage zu Gasporen und Lunkern ist richtig? (Sie können unterschiedliche Entstehungsursachen haben) (!Sie sind immer derselbe Fehler) (!Beide entstehen nur beim Sintern) (!Beide werden immer durch größere Speiser beseitigt)

Was ist ein Grünling in der Pulvermetallurgie? (Ein gepresstes noch ungesintertes Pulverbauteil) (!Ein vollständig geschmolzenes Metallbad) (!Ein fertiger Speiser) (!Ein Gussstück direkt nach dem Ausformen)

Was entsteht beim Sintern zwischen Pulverpartikeln? (Sinterbrücken und stärkere stoffliche Bindungen) (!Gießläufe) (!Speiserhälse) (!Formkästen)

Welche Aussage zur Maßänderung beim Sintern ist fachlich richtig? (Sie kann je nach Werkstoff und Prozess negativ null oder positiv sein) (!Sie beträgt bei allen Metallen genau zehn Prozent) (!Sie ist immer gleich groß wie beim Gießen) (!Sie hängt nur von der Farbe des Pulvers ab)

Welche Maßnahme ist für Lernende bei heißen Werkstoffen richtig? (Nur fachlich angeleitete Arbeit nach Gefährdungsbeurteilung) (!Unbeaufsichtigte Kleinversuche sind immer erlaubt) (!Wasser ist bei jeder Metallschmelze das richtige Löschmittel) (!Abgase sind nur sichtbar gefährlich)

Warum können feine Metallpulver besondere Brandgefahren verursachen? (Feine brennbare Stäube können mit Luft explosionsfähige Gemische bilden) (!Metallpulver ist grundsätzlich nicht brennbar) (!Nur grobe Metallblöcke können explodieren) (!Pulver wird durch Aufwirbeln immer ungefährlicher)

Was ist der wichtigste Zweck einer Lernsimulation zur Erstarrung? (Erstarrungsfolge und mögliche kritische Zonen sicher analysieren) (!Reale Anlagen ohne Fachfreigabe direkt umstellen) (!Schutzmaßnahmen durch Software ersetzen) (!Gießtemperaturen ohne Werkstoffdaten festlegen)

Memory

Speiser	Flüssiges Reservoir zum Nachspeisen
Lunker	Schwindungsbedingter Hohlraum
Warmstelle	Spät erstarrender Bereich
Grünling	Gepresstes ungesintertes Pulverteil
Sinterbrücke	Verbindung zwischen Pulverpartikeln
Diffusion	Stofftransport auf atomarer Ebene
Porosität	Anteil und Verteilung von Hohlräumen
Explosionsschutz	Maßnahmen gegen zündfähige Staubgemische

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Formfüllung	Schmelze erreicht den Formhohlraum
Speisung	Flüssiges Metall gleicht Volumendefizit aus
Grünling	Gepresstes Teil vor dem Sintern
Sinterbrücke	Verbindung wächst zwischen Pulverteilchen
Lunker	Hohlraum durch unzureichend ausgeglichene Schwindung

Kreuzworträtsel

Speiser	Welches Reservoir liefert beim Erstarren nachströmendes Metall?
Lunker	Wie heißt ein schwindungsbedingter Hohlraum im Guss?
Grünling	Wie heißt das gepresste noch ungesinterte Pulverteil?
Sintern	Wie heißt die Wärmebehandlung zum Verbinden von Pulverpartikeln?
Diffusion	Welcher atomare Stofftransport trägt zur Sinterbrückenbildung bei?
Schwindung	Wie heißt die Maß- oder Volumenabnahme eines Werkstoffs?

LearningApps

Lückentext

Beim Gießen beginnt die

nach der Formfüllung und wird durch die Wärmeabfuhr bestimmt.

Ein zusätzliches Metallreservoir zur Versorgung einer schrumpfenden Zone heißt

.

Ein schwindungsbedingter Hohlraum im Gussteil wird

genannt.

Ein gepresstes, aber noch nicht gesintertes Pulverteil heißt

.

Beim Sintern wachsen zwischen benachbarten Pulverpartikeln

.

Die Maßänderung beim Sintern kann als Schwindung, Nulländerung oder

auftreten.

Feine Metallstäube können eine Brand- und

darstellen.

Praktische Heißversuche dürfen nur fachlich

durchgeführt werden.

Eine Gießsimulation kann spät erstarrende

sichtbar machen.

Eine gute Fehleranalyse trennt Schwindungsporosität von

.

Offene Aufgaben

Leicht

Prozessskizze Gießen: Zeichne Formhohlraum, Anschnitt, Gussteil und Speiser. Kennzeichne die vermutete Erstarrungsrichtung.
Bildanalyse Speiser: Wähle eines der Commons-Bilder aus dem Kurs und beschrifte fünf erkennbare Elemente.
Pulvermetallurgie Ablaufkarte: Gestalte vier Bildkarten zu Pulver – Pressen – Grünling – Sintern.
Sicherheitsplakat: Erstelle ein A4-Plakat mit den vier Begriffen heiße Werkstoffe, Feuer, Abgase und Metallpulver.

Standard

Fehlervergleich: Erstelle eine Tabelle mit Merkmalen von Schwindungshohlraum, Gasporen und Restporosität eines Sinterteils.
Simulationsprotokoll: Werte eine von der Lehrkraft bereitgestellte Erstarrungsanimation aus und dokumentiere drei Zeitpunkte mit Skizzen.
Messreihe Sintermaß: Werte einen bereitgestellten Datensatz aus Grün- und Sintermaßen aus und stelle die relativen Maßänderungen grafisch dar.
Ausbildungsinterview: Befrage eine Fachkraft zu Speiserauslegung, Prüfmethoden und Arbeitsschutz. Keine Betriebsgeheimnisse oder personenbezogenen Daten veröffentlichen.

Schwer

Gussgerechte Variante: Entwickle zwei konstruktive Varianten der Lageraufnahme im Ausbildungsfall und begründe, welche Variante Warmstellen reduzieren könnte.
Virtueller Versuchsplan: Plane eine rein digitale Variantenstudie mit Speiserposition und Speisergröße als Einflussgrößen sowie Porositätsrisiko und Ausbringen als Zielgrößen.
Pulvermetallurgische Ursachenanalyse: Entwickle ein Ishikawa-Diagramm für unerwartete Sintermaßänderung mit den Gruppen Werkstoff, Werkzeug, Pressen, Ofen, Messung und Umgebung.
Sicherheitsunterweisung Medienprojekt: Produziere ein kurzes Erklärvideo, das ausschließlich sichere Beobachtung und digitale Simulation zeigt und ausdrücklich vor unbeaufsichtigten Heiß- oder Pulverversuchen warnt.

Lernkontrolle

Ursache-Wirkung Guss: Erkläre die Kette von Materialanhäufung über Warmstelle und geschlossenen Speisungsweg bis zum Lunker. Verwende ein selbst gezeichnetes Ursache-Wirkungs-Diagramm.
Entscheidung Speiser: Zwei Simulationsvarianten zeigen unterschiedliche letzte Erstarrungsorte. Entscheide, welche günstiger ist, und begründe mit Speisungsweg und Enderstarrung.
Transfer Poren: Ein Bauteil zeigt Hohlräume, aber die Warmstellenanalyse ist unauffällig. Entwickle zwei alternative Hypothesen und nenne Daten, mit denen Du sie prüfen würdest.
Transfer Pulvermetallurgie: Ein Sinterteil wächst statt zu schrumpfen. Erkläre, warum dies nicht automatisch ein Messfehler sein muss, und formuliere einen Prüfplan.
Sicherheitsbewertung: Eine Gruppe schlägt einen kleinen Schmelzversuch ohne Aufsicht vor. Begründe fachlich, warum er abzulehnen ist, und entwickle eine sichere digitale Ersatzaufgabe.
Fertigungsvergleich: Beurteile für ein Funktionsbauteil, ob Restporosität ein Fehler, tolerierbar oder sogar funktional sein kann. Begründe abhängig von der Anwendung.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig:

Erstarrung erklären: Wärmeabfuhr, Warmstellen und Erstarrungsfolge verständlich darstellen.
Speisung begründen: Zusammenhang zwischen Speiser, Speisungsweg und Schwindungshohlräumen erklären.
Fehler unterscheiden: Lunker, Schwindungsporosität und Gasporen nicht gleichsetzen.
Pulvermetallurgie erklären: Grünling, Sinterbrücke, Porosität und Maßänderung verbinden.
Messdaten auswerten: relative Maßänderung berechnen und richtig als Schwindung, Nulländerung oder Wachstum einordnen.
Simulation auswerten: digitale Ergebnisse begründet interpretieren, ohne daraus unzulässige reale Prozessfreigaben abzuleiten.
Sicherheit beurteilen: heiße Werkstoffe, Feuer, Abgase, Brand-/Explosionsgefahr und Metallpulver als zentrale Gefährdungen behandeln.
Transfer leisten: für den Ausbildungsfall eine fachlich begründete Verbesserungsstrategie formulieren.

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