Fachartikel

Gegossene Bauteile für den Leichtbau
VON WOLFGANG KNOTHE, KITZINGEN

Die hoch aktuelle Forderung der Automobilbranche zum Leichtbau erfordert neben gesicherten Werkstoffeigenschaften im Bauteil auch eine lastgerechte Auslegung; das Design bestimmt sogar maßgeblich die Lebensdauer. Hier liegt der entscheidende Vorteil der Gießtechnik, da die Geometrie des Bauteiles gleichzeitig mit dem Werkstoff entsteht. Ferner sichert der hohe Automatisierungsgrad die Prozessfähigkeit der Großserie.

Gegossene Leichtbauteile lassen sich mittels modernster Verbindungstechniken (Laserschweißen) zu hochbelastbaren und wirtschaftlichen Konstruktionsteilen verbinden. FOTO: FRANKEN GUSS

Dem Wunsch des Einsatzes von Stahlwerkstoffen hat der Gießtechnologie vor allem aus wirtschaftlichen Gründen Grenzen gesetzt. Die sehr hohe Schmelz- und Gießtemperatur, das ausgeprägte Schrumpfungsverhalten und aufwendige Wärmebehandlungen sind dafür die Ursache. Mit der Entwicklung der modernen Werkstoffe Gusseisen mit Kugelgrafit (GJS) und T6-Aluminiumguss ist diese Hürde überwunden. Der klassische Leichtbauwerkstoff Aluminium hat dadurch nichts an Bedeutung verloren. GJS hat Werkstoffeigenschaften, die Stahlwerkstoffen entsprechen, ist aber mit einer gegenüber Stahl um 400 K niedrigeren Schmelztemperatur exzellent gießbar. Die Anwendung von GJS erlaubt heute die Herstellung hoch belastbarer Konstruktionsteile, wie sie früher den Stahlwerkstoffen vorbehalten waren. Sie vereinen in sich:

  • Formgebung und Einstellung der Werkstoffeigenschaften erfolgen in einem einzigen Vorgang, Automatisierte Formanlagen mit voll aufbereitbaren Quarzsanden,
  • hohes Gussausbringen,
  • leichte mechanisierte Gussstücktrennung vom Gießlaufsystem,
  • der Gusszustand ist eigenspannungsarm,
  • Wärmebehandlungen ermöglichen die gezielte Einstellung von Sonderqualitäten,
  • Schweißbarkeit,
  • komplexe Funktionen in einem Bauteil.


Die erfolgreichen Anwendungen von Konstruktions-Schweißverbindungen von GJS und Stahl eröffnen hier Chancen für Innovationen im Leichtbau in der Verbindung gegossener mit umgeformten Stahlbauteilen.

Der Bereich Eisengießerei  ist für sämtliche Gusseisenwerkstoffe, wie Gusseisen mit Lamellengrafit (GJL), Gusseisen mit Vermiculargrafit (GJV) und Gusseisen mit Kugelgrafit (GJS) eingerichtet und verfügt über drei mechanisierte sowie automatisierte Formanlagen. Diese modernen Fertigungseinrichtungen ermöglichen endmaßnahe Geometrien und der installierte Datenverbund eine stabile Prozessfähigkeit. Im Einsatz sind automatisierte DISA-Formanlagen im Verbund mit lasergesteuerten Gießeinrichtungen „Pouromat“.

Im Fertigungsbereich der Aluminiumwerkstoffe werden hauptsächlich die Legierungen EN-AC-AlSi9Cu3 (Fe), EN-ACAlSi10Mg (Fe) und EN-AC-AlSi12 (Cu) verarbeitet. Es sind 12 Druckgießzellen im Einsatz, die im Verbund mit Robotern für den Transport der Gussteile aus der Form über die Abgrat-Presse bis hin zur Transporteinheit arbeiten. Die größte Gießzelle hat eine Schließkraft von 2000 t. Die Anwendung von Wärmebehandlungstechniken, wie T 5 oder T 6 ist hier ohne Einschränkung möglich, da die Art der Formfüllung Gasporositäten vermeidet.

Das Produktportfolio für Gusseisen und Aluminium umfasst verschiedenste Großserienteile, die den aktuellsten Anforderungen des Leichtbaues entsprechen. Zur Prototypenfertigung steht eine moderne Lasersinteranlage bereit, die nach dem Prinzip der Additiven Fertigung arbeitet, mit dem Resultat eines einbaufertigen Prototyps .

Die Inhalte dieses Beitrages wurden bereits vorgestellt auf dem IFU-Kongress NEMU am 14. /15. Mai 2019.
Dr.-Ing. Wolfgang Knothe
Entwicklung Eisenguss
Franken Guss GmbH & Co. KG, Kitzingen,
wolfgang.knothe(at)frankenguss.de

 

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pdf-Datei aus "GIESSEREI" Heft 9/2019 Seiten 40-42
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