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INITIATIVE ZINK

Vielseitiger Zinkdruckguss - klein, groß, filigran, dünn, schnell

Die Druckgießform schließt sich – und dann wird unter hohem Druck flüssige Schmelze eingefüllt, wobei die komplette technologisch-metallurgische Gestaltung des Bauteils definiert wird. Das alles geschieht innerhalb von 10 bis 20 ms und ist somit für das menschliche Auge kaum erfassbar – immerhin dauert ein einziger Wimpernschlag stolze 100 ms. Grob vereinfacht könnte man so den wichtigsten Schritt des Zinkdruckgießprozesses beschreiben, an dessen Ablauf sich seit Bekanntwerden des Verfahrens Anfang des 20. Jahrhunderts nichts Grundsätzliches verändert hat.

Wohlgemerkt: nichts Grundsätzliches. Denn wie jedes Verfahren hat das Zinkdruckgießen in den vergangenen Jahrzehnten bewiesen, wie viel Potenzial für Leistungssteigerung und Innovation in ihm steckt. Oder wie es Petar Marovic, geschäftsführender Gesellschafter der Havelländischen Zink-Druckguss GmbH & Co. KG, Premnitz, formuliert: „Die meisten Charakteristika des Zinkdruckgießprozesses haben sich nicht wesentlich verändert. Das ist jedoch kein Ausdruck für mangelnden Innovationsdrang, sondern vielmehr ein Zeichen, dass das Verfahren ein gewisses Optimum darstellt, das nur in Nuancen verbessert werden kann.“

Um bei Bestzeiten und Rekorden zu bleiben: Allein ein Größer, Schneller und Weiter – quasi im Sinne des olympischen Gedankens – sind beim Zinkdruckgießen nicht die ausschlaggebenden Kriterien: „Betrachtet man Anforderungen an heutige Zinkdruckgussprodukte, spielen natürlich eine schnelle Produktion und die Realisierung auch großer Bauteile eine Rolle. Darüber hinaus sind Teile sehr wichtig, die dünnwandig, klein und filigran sind, oft eine hohe Funktionsintegration aufweisen, optisch herausragend und dennoch schnell, effizient und qualitativ hochwertig hergestellt werden.

All diese Anforderungen haben den Zinkdruckgießprozess verändert – und können mit ihm realisiert werden. Hierfür stehen moderne Druckgießmaschinen, aber auch innovative Verfahrenstechniken“, erklärt Dr. Norbert Erhard, Geschäftsführer der Oskar Frech GmbH & Co. KG, Schorndorf, deren Geschäftsfelder von der Herstellung von Warmkammerund Kaltkammerdruckgießmaschinen über die Werkzeugtechnologie bis zur Automatisierung von Druckgießzellen reichen.

Damit Zinkdruckgussteile in ihren jeweiligen Anwendungsbereich integriert werden können, gelten vom Werkzeugbau bis zur Fertigung strenge Maßstäbe. Verwendeter Werkstoff, Schrumpfung des Druckteils, konstruktive Auslegung der Form, Prozessstabilität: Viele Parameter werden berücksichtigt, damit am Ende das Ergebnis stimmt und eine spätere Nachbearbeitung unnötig ist.

„Die Qualität eines Bauteils entsteht zu 60 bis 70 % im Werkzeug. Eine intelligente Bauteilkonstruktion, die sicherstellt, dass mit maximaler Präzision und höchster Qualität anspruchsvolle Geometrien gegossen werden können: Dafür ist das Know-how von Spezialisten in Engineering und Konstruktion gefragt – der Mensch steht im Mittelpunkt des gesamten Prozesses“, betont Dr. Frank Kirkorowicz, geschäftsführender Gesellschafter der Adolf Föhl GmbH + Co KG, Rudersberg.

Stichwort „Material“: In der Praxis haben sich vor allem die Legierungen ZL 0400, ZL 0410 und ZL 0430 durchgesetzt. Ihre Basis bildet Feinzink mit einer Reinheit von 99,995 % Zink. Aluminium, Kupfer und Magnesium sind weitere Bestandteile, die erheblich das Eigenschaftsprofil der Legierungen beeinflussen: Kupfer verbessert die Zugfestigkeit und Härte, Magnesium verhindert interkristalline Korrosion und Aluminium begünstigt die Verarbeitbarkeit des Zinks sowie die wichtigsten Gebrauchseigenschaften, also Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Schlagbiegezähigkeit.

„Dass beim Zinkdruckgießen überwiegend mit nur drei Legierungen gearbeitet wird, ist natürlich sehr komfortabel“, so Frank Kirkorowicz, „allerdings sind durch optimierte Legierungen mehr Anwendungen möglich – besonders wenn man an den Elektronikbereich denkt, für den Bauteile wesentlich dünnwandiger ausgelegt sein müssen.“ Hier kommen sogenannte High-Fluidity-Legierungen zum Einsatz, die speziell für das Dünnwandgießen entwickelt wurden und die die gleichen guten mechanischen, elektrischen und wärmeleittechnischen Eigenschaften wie klassische Legierungen aufweisen, aber bis zu 40 % fließfähiger sind. Dr. Erhard: „Waren in den 1990er-Jahren noch Wandstärken von 1,5 mm State of the Art, ist heute durch Prozessoptimierungen serienmäßig eine Dicke von 0,5 mm realisierbar. Doch auch hier geht die Entwicklung immer weiter, sodass bereits 0,3 mm oder sogar 0,2 mm technologisch umsetzbar sind.“

Effizienz und Innovation in der Maschinen- und Prozesstechnik sind weitere zentrale Themen, die exakt beherrscht werden müssen, wenn es um Leistungssteigerung beim Zinkdruckgießen geht. Formenfüll- und Erstarrungssimulationen gestalten aus einer Idee eine seriennahe Vorstufe, zugleich wird für die Prototypenerstellung immer mehr auf 3-D-Druck gesetzt.

www.initiative-zink.de


Zink und Kunststoff sind durch die Hybridtechnologie eine starke Kombination: Die gegossenen Bauteile werden mit Kunststoff umspritzt und mithilfe von Kameras und 3-D-Scannern genauestens geprüft.

FOTO: ANDREAS BEDNARECK