Fachartikel

Fahrzeugleichtbau mit Gusseisen und Aluminium
VON ACHIM KEIDIES UND WOLFGANG KNOTHE, KITZINGEN

Die Zielstellung der E-Mobilität mit der fundamentalen Änderung der Antriebssysteme setzt die Entwicklung des heute schon fortgeschrittenen Leichtbaus in besonderem Maße fort. Der Leichtbau erstreckt sich jetzt über das gesamte Spektrum des Fahrzeugbaus. So werden Module im Fahrwerksbereich von Nutzfahrzeugen zunehmend von gegossenen Bauteilen bestimmt. Die gießtechnischen Verfahren ermöglichen einerseits eine lastoptimierte Auslegung, da kaum Einschränkungen für die Geometrie bestehen, aber andererseits auch den Einsatz hochfester Gusseisenwerkstoffe oder des klassischen Leichtbauwerkstoffes Aluminium.

Leichtbau am Beispiel eines Pkw-Radträgers, Werkstoff: EN AC-Al Si10Mg T6. FOTO: FRANKEN GUSS

Die Franken Guss GmbH & Co. KG hat mit den am Standort Kitzingen vorhandenen Fertigungstechniken exzellente Möglichkeiten, eine Entscheidung zwischen Gusseisen- oder Aluminiumwerkstoffen bei Leichtbaukonstruktionen zu treffen und daraus selbst einen Anwendungsvorschlag zu erarbeiten.

In der Aluminiumgießerei werden Bauteile für die Automotive- sowie Luft- und Raumfahrt-Industrie gegossen, bearbeitet und teilweise vormontiert. Im Wesentlichen kommen zwei Gießverfahren zum Einsatz: Im konventionellen Druckgießverfahren werden überwiegend Teile für Automatikgetriebe hergestellt, im laminaren Druckgießverfahren vor allem Fahrwerks- und Karosserieteile. Mit dem letztgenannten Sonderverfahren, das auch unter dem Namen Poral-Guss bekannt ist, war die Gießerei bereits vor 30 Jahren der Pionier für wärmebehandelbaren Druckguss. Beim laminaren Druckgießen handelt es sich um ein modifiziertes Kaltkammer-Druckgießverfahren, das bei Franken Guss auf allen Maschinen mit 500 bis 2000 t Zuhaltekraft anwendbar ist. Es können alle gängigen Aluminiumlegierungen vergossen werden. Das Verfahren ist für Bauteil-Wanddicken von 4 bis 60 mm einsetzbar. Alle Bauteile werden mittels Formfüll- und Erstarrungssimulation konstruiert. Durch die laminare Formfüllung entstehen Bauteile mit einem porenarmen, feinkörnigen und homogenen Gussgefüge. Das feinkörnige Gefüge verfügt bereits im Gusszustand über hohe mechanische Kennwerte, die in einer nachgeschalteten Wärmebehandlung noch gezielt gesteigert werden können. Durch dieses hochproduktive Verfahren lassen sich Kokillenguss- bzw. Schmiedeteile durch druckgegossene ersetzen. Wegen des porenarmen Gefüges sind die Bauteile zudem mit allen gängigen Verfahren gut schweißbar.

Für einen Kunden aus dem Pkw-Bereich wurden durch laminares Druckgießen bereits mehr als 10 Mio. Stück eines vorderen Lagerbocks produziert. Für einen Kunden aus dem Nutzfahrzeugbereich wird der sogenannte vordere Federbock hergestellt. Durch den Einsatz von Aluminium ergibt sich im Vergleich zur Eisengussvariante eine Gewichtsersparnis von 50 %!

Neben hochbelasteten Fahrwerksteilen wie Radträger für Hochleistungssportwagen können durch laminares Druckgießen aber auch zukunftsträchtige Bauteile für den Bereich der E-Mobilität gegossen werden, wie z. B. Statorträger für Hybridanwendungen im Automatikgetriebe für Pkw.

Die Gießerei von heute hat sich vom Dienstleister zum Entwicklungspartner verändert. Die Entwicklungskompetenz besteht in der Anwendung von Simulationstechniken auch für unterschiedliche Lastfälle wie auch Methoden der Bewertung des Werkstoffverhaltens im Betriebszustand oder sogar im Crashfall. Anhand vorliegender Serienteile aus Gusseisen mit Kugelgrafit oder Aluminiumwerkstoffen kann die praktische Anwendbarkeit solcher Konzepte gezeigt werden.


Dr.-Ing. Achim Keidies und Dr.-Ing. Wolfgang Knothe, Franken Guss GmbH & Co. KG, Kitzingen

 

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pdf-Datei aus "GIESSEREI" Heft 10/2017 Seiten 48-50
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