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EUROGUSS-Talentwettbewerb

Preis für Substitution einer Kunststoffarmlehne

Der erste Preis beim Talentwettbewerb auf der EUROGUSS im Januar ist an die Arbeit eines Hochschulabsolventen über die Substitution eines Kunststoffbauteils in ein Druckbauteil verliehen worden. Marvin Emde, vom Fachgebiet Gießereitechnik der Universität Kassel unter Prof. Dr.-Ing. M. Fehlbier erhielt den Preis für seine Abschlussarbeit mit dem Titel „Potenziale für Druckgussbauteile durch Wandstärkenoptimierung“.

Durch innovative Gussteile können Fahrzeuggewichte weiter gesenkt werden und so Emissionen reduziert werden. Ziel der Bachelorarbeit war es, Potenziale für Druckgussbauteile durch eine Reduzierung der Wandstärken aufzuzeigen. Durch strukturmechanische Anpassungen sollten Steifigkeitsverluste ausgeglichen und Instabilitätsprobleme behoben werden. Mit Zuhilfenahme der numerischen Topologieoptimierung und Festigkeitsberechnung wurde eine Sitzarmlehne als Druckgussteil komplett neu entwickelt. Um die Leichtbaupotenziale des Verfahrens auszuschöpfen, wurden Wandstärken für die Konstruktion von unter 1 mm betrachtet.

Im Vergleich zu einer in Pkw-, Lkwund Baumaschinen häufig verbauten Armlehne aus faserverstärktem Kunststoff, PA 6 GF30 – Polyamid mit 30 Prozent Glasfaseranteil, wird das Potenzial von Dünnwanddruckguss deutlich. Die Neuentwicklung aus Aluminium (AlSi10Mn- Mg) ist um 8,9 Prozent leichter. Dazu kommt, dass sich die Belastbarkeit mehr als verdoppelt. Eine Betrachtung der Armlehne aus Magnesium (AZ91) reduziert das Gewicht um 29,5 Prozent gegenüber der Kunststoffversion, bei nahezu doppelter Belastbarkeit.

Druckgussteile nutzen die Werkstoffeigenschaften aufgrund der angepassten Wandstärken effizient aus. Die dünnwandige Gestaltung ermöglicht eine Substitution von Kunststoffteilen und schafft einen Gewichtsvorteil. Trotz der Gewichtsreduzierung erhöht sich dabei die Belastbarkeit, dies zeigt das noch vorhandene Potenzial von strukturmechanisch optimierten Bauteilen mit den Randbedingungen von ultradünnwandigen Wandstärken von unter 1 mm. Durch eine Wandstärkenoptimierung ergeben sich so auch neue Bauteile und somit auch Geschäftsfelder für Gießereien.

www.uni-kassel.de


Jury-Leiter Franz-Josef Wöstmann mit den Preisträgern des Talentwettbewerbs Marvin Ende, Marius Kohlhepp, Ane Jiminez Zabaleta und Denis Ariel Ávila Salgado (v.l.n.r.).

FOTO: NUERNBERGMESSE / FRANK BOXLER