Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In der Gie\u00dfereiindustrie werden gro\u00dfe Mengen von Fomgrundstoffen sowie nat\u00fcrliche und chemische Binder und Zusatzstoffe f\u00fcr die Form- und Kernherstellung verarbeitet. Die daraus entstehenden Abf\u00e4lle und Emissionen m\u00fcssen kostenintensiv umweltgerecht entsorgt werden. Insbesondere bei der wegen fehlender Maschinen-, Kernkasten- und Bindertechnik manuellen Fertigung von Gro\u00dfkernen ist der Zeit- und Binderbedarf – und damit die Arbeitsplatz- und Umweltbelastung – wesentlich h\u00f6her als bei der maschinellen Kernfertigung, wie sie f\u00fcr Kerne bis ca. 200 l praktiziert wird.
\nZiel des Projektes ist es, mit Computerunterst\u00fctzung den chemisch gebundenen Form- und Kernsandkreislauf dahingehend zu beschreiben und nach \u00f6kologischen und \u00f6konomischen Grunds\u00e4tzen zu optimieren, dass bei mindestens gleichbleibender Form- und Kernqualit\u00e4t Emissionen, Rohstoffbedarf, Abfall, Reststoffe, Energieverbrauch, Arbeitsplatzbelastung und Fertigungszeit reduziert werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen des Projekts werden parallel folgende Arbeiten von den Projektpartnern durchgef\u00fchrt:<\/p>\n
\u00b7 Entwicklung und Montage einer Versuchskernschie\u00dfmaschine mit ca. 500l Schussvolumen.
\n\u00b7 Ermittlung fundamentaler Parameter beim Kernschie\u00dfen (lokale Druckverh\u00e4ltnisse, Str\u00f6mungsvorg\u00e4nge, etc.) an verschiedenen Kerngr\u00f6\u00dfen als Grundlage f\u00fcr die Entwicklung eines Computerprogramms zur rechnerischen Simulation des Kernschie\u00dfvorgangs.
\n\u00b7 Entwicklung eines geeigneten Bindersystems zur maschinellen Gro\u00dfkernherstellung mit anschlie\u00dfender Formstoffpr\u00fcfung (Biegefestigkeit, Lagerf\u00e4higkeit, Topfzeit, Sch\u00fclpen- u. Blattrippenneigung etc.) an geeigneten, praxisorientierten Probek\u00f6rpern.
\n\u00b7 Aufbau der Versuchskernschie\u00dfmaschine in einer Gro\u00dfgussgie\u00dferei, nachfolgend Betrieb und Messungen unter Produktionsbedingungen an realen Kernk\u00e4sten.
\n\u00b7 Optimierung der parallel entwickelten Komponenten (Kernschie\u00dfmaschine, Kernkasten, Binder\/Formstoff) im Hinblick auf die Reduzierung von Einsatzstoffen, Emissionen, Abf\u00e4llen und Energie unter fortlaufendem Vergleich mit der rechnerischen Simulation durch Zusammenf\u00fchrung der Einzelergebnisse.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
1) Maschinentechnik:
\nIm Projektrahmen wurde eine Gro\u00dfkernschie\u00dfmaschine projektiert und konstruiert. Das Schie\u00dfsystem, das dabei zur Verwendung kommen sollte, zeigt erhebliche Vorteile f\u00fcr den Kernfertigungsprozess durch neu konzipierte Luftzufuhren. Bei ansonsten gleichen Parametern k\u00f6nnen wesentlich besser verdichtete und damit in ihren Eigenschaften f\u00fcr das Gussprodukt besser einsetzbare Kerne gefertigt werden.
\n2) Bindemittel:
\nDas Projekt hat in erheblichem Umfang zur Entwicklung neuer, umweltfreundlicheren Bindemittel beigetragen. Bei wesentlich geringerem Bedarf an L\u00f6sungsmitteln und Katalysatorgasen konnte die Kernqualit\u00e4t noch verbessert werden. Die neue Bindemittelgeneration ist auch mit vorhandener technischer Ausr\u00fcstung in den Gie\u00dfereien einsetzbar.
\n3) Simulation:
\nErstmalig wurde eine Simulation basierend auf einer Zwei-Phasen-Str\u00f6mung, n\u00e4mlich Sand und Luft, erarbeitet. Dazu wurden die n\u00f6tigen Randbedingungen in Praxisversuchen ermittelt. Die anschlie\u00dfende Weiterverarbeitung mit einer f\u00fcr das Projekt modifizierten Software zeigte vielversprechende Ergebnisse. Mittelfristig sollte es m\u00f6glich sein, ein industriell einsetzbares Simulationsprogramm f\u00fcr den Kernschie\u00dfprozess aus den gewonnenen Ergebnissen heraus zu entwickeln.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Im Rahmen der internationalen Gie\u00dfereiausstellung GIFA im Juni 1999 in D\u00fcsseldorf haben alle Projektpartner Ergebnisse aus dem Projekt pr\u00e4sentiert: eine neuentwickelte Kernschie\u00dfmaschine, eine neue Bindemittelgeneration und im Rahmen der CIATF-Vortr\u00e4ge wurde die bis dahin gewonnenen Ergebnisse des Simulationstools vorgestellt.
\nWeiterhin wurde f\u00fcr das neuentwickelte Bindemittel ein Patent angemeldet.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Zusammenspiel von verbesserter Maschinentechnik und optimierten Bindemitteln ist bei geringerem Bindemittelverbrauch eine ausreichende Kernqualit\u00e4t wirtschaftlich zu gew\u00e4hrleisten. Die Verwendung von Simulationsprogrammen verk\u00fcrzt wesentlich die zur Zeit noch oft langwierigen empirischen Einrichtarbeiten, bis ein Kern mit optimalen Eigenschaften f\u00fcr den anschlie\u00dfenden Gie\u00dfprozess und damit f\u00fcr das Endprodukt produziert werden kann.
\nNur durch die Verwendung innovativer Techniken zur Erstellung immer komplexerer Gussst\u00fccke kann das \u00dcberleben der Gie\u00dfereiindustrie in Deutschland bzw. in Westeuropa gegen\u00fcber der aufgrund von geringeren Lohnkosten billigeren Konkurrenz aus dem Ausland und durch \u00f6kologisch vertretbare Produktion auf Dauer sichern.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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