Leichtbaukonzepte erfordern Werkstoffe mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften verbunden mit
schnellen und wirtschaftlichen Herstellungsverfahren. Vor
allem für die Topologieoptimierung sind Werkstoffe mit
guten lokalen Festigkeitseigenschaften von großer Bedeutung. Im Zuge dieser Arbeit wurden Versuche zur gezielten
Beeinflussung der lokalen Eigenschaften von Gusseisen
mit Kugelgraphit unter Verwendung von 3D-gedruckten
Kernen durchgeführt. Dafür wurde ein Probekörper mit
innenliegendem Kern und unterschiedlichen Wandstärken konstruiert, simuliert sowie gießtechnisch berechnet
und abgegossen. Durch den Einsatz von 3D-gedruckten
Kernen und gezielten aktiven Kühlmaßnahmen wurde das
Gefüge von Sphäroguss lokal beeinflusst. Die Zugfestigkeit
konnte direkt aus dem Gusszustand mit einfacher Pressluftkühlung um über 60 % und mit Sprühnebel aus Wasser
sogar um 140 % erhöht werden. Durch gezielte Steuerung
der lokalen Temperaturgradienten wurden hohe Festigkeiten in Kombination mit guten Dehnungseigenschaften
in einem Bauteil vereint und hohe Wärmebehandlungskosten vermieden. Die in den Versuchen gewonnenen
Erkenntnisse bilden die Grundlage zur Gestaltung und
Topologieoptimierung von realen Bauteilen unter Berücksichtigung der lokalen Eigenschaften von Sphäroguss, die
durch aktive Kühlungen verbessert wurden.