Forschung und Innovation

Salzkerne im Druckguss
von Lothar Kallien, Aalen

Die Herstellung und der Umguss von Salzkernen, um Hohlräume in Druckgussteilen herzustellen, ist in vielen Bereichen ein aktuelles Thema. Mit Salzkernen könnten Closed-Deck-Zylinderkurbelgehäuse, die durch die gestiegene Beanspruchung im Brennraum immer wichtiger werden – und im Druckgießverfahren in Ermangelung der richtigen Kerntechnologie bislang nicht im Großserienmaßstab darstellbar sind – auf Druckgießmaschinen hergestellt werden. Zum anderen werden die Anforderungen an Strukturteile für den Karosseriebau immer höher. Hier könnten durch den Einsatz von Salzkernen wesentlich höhere Steifigkeiten erzielt werden. Der Artikel gibt einen Überblick über die verschiedenen Technologien und Herstellungsverfahren von Salzsystemen und zeigt Beispiele realisierter Projekte, bei denen Salzkerne zum Einsatz kamen.

Das Druckgießverfahren ist ein etablierter und weitverbreiteter Prozess zur Herstellung endkonturnaher Bauteile und bietet aufgrund der hohen Produktivität und der Herstellbarkeit dünnwandiger Bauteilgeometrien ein sehr hohes Leichtbaupotenzial. Die zunehmende Funktionsintegration in Druckgussteilen und die gerade im Automobilbereich kleiner werdenden Bauräume führen zu immer aufwendigeren und komplexeren Druckgießwerkzeugen mit zahlreichen Kernzügen.

Nicht jede beliebige Gussteilgeometrie ist im Druckgießverfahren herstellbar. Die verfahrensbedingten Grenzen des Druckgießens werden deutlich, wenn Hinterschnitte, die im Sand- oder Kokillengießverfahren durch die Verwendung verlorener Sandkerne darstellbar sind, in Druckgussbauteilen nicht mit Kernzügen abbildbar sind. Dennoch werden seitens der Automobilindustrie zunehmend in Druckgussbauteilen Hinterschnitte in Form von Hohlräumen gefordert, um durch Materialeinsparung neue Leichtbaukonzepte umzusetzen.

Ein nicht weniger bedeutendes Potenzial, welches durch Hohlräume in Druckgussbauteilen erschlossen werden kann, ist die Funktionsintegration der Medienführung. Im Automobilbereich können dies die Medien Luft, Wasser, Öle oder Kraftstoffe sein, die durch ein Gussbauteil geleitet werden. So könnten Ansaug- und Einspritzkomponenten, Bremskraftverstärker, Filter, Motorblöcke und Zylinderköpfe im Druckgießverfahren gefertigt werden. Neben diesen Anwendungsfeldern ist der Medienleitung im Bereich der Elektromobilität steigende Bedeutung beizumessen, da die erforderliche Leistungselektronik eine sehr hohe Wärmemenge freisetzt und von den Elektronikgehäusen abgeführt werden muss. Hohle Strukturen erhöhen die Steifigkeit von Bauteilen. Durch die Herstellung hohler Strukturgussteile erschließt sich ein neuer Anwendungsbereich im Karosseriebau.

Mit der Herstellung hohler Salzkerne wird eine enorme Erweiterung der Druckgießpalette ermöglicht, die zu einer erheblichen Kosten-, Gewichts- und Energiereduzierung führt. Von besonderer Bedeutung für die Zukunft erscheint hier die Fertigung dünnwandiger großflächiger Strukturbauteile, komplexer Funktionsgehäuse mit Dichtigkeitsanforderungen und dynamisch hoch belasteter Sicherheitsbauteile aus Leichtmetalllegierungen.

Die Salzkerntechnologie ist nicht neu und hat in der letzten Zeit keine große Verbreitung erfahren. Dies wird sich jedoch in den kommenden Jahren ändern. Die Motorenkonstrukteure werden immer höhere Literleistungen verlangen, die ein Closed-Deck-Zylinderkurbelgehäuse notwendig machen. Will man das Druckgießen als kostengünstiges und produktives Verfahren behalten, ist der Einsatz von Salzkernen unumgänglich. Darüber hinaus werden auch zukünftige Elektromobile extrem leichte Karosserie-Strukturbauteile aus Aluminiumdruckguss enthalten. Wie aufgezeigt, lässt sich die Steifigkeit der Konstruktion durch hohle Druckgussteile deutlich erhöhen und damit weiteres Gewicht sparen. Auch hier ist der zukünftige Einsatz von Salzkernen der momentan zielführendste Weg. Darüber hinaus gibt die Bühler AG alle Patente zu diesem Verfahren frei. Dies umfasst mehrere Patentfamilien mit Schutzrechten in Europa, Japan und den USA. Somit ist der Einstieg in diese neue Technologie auch für den Druckgießer und Anwender interessant, der nun selbstständig die Weiterentwicklung des Prozesses übernehmen kann.


Prof. Dr.-Ing. Lothar Kallien, Hochschule Aalen



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pdf-Datei aus "GIESSEREI SPECIAL" Heft 1/2016 Seiten 32-43
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