Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Entwicklung einer Gie\u00dfzelle zur optimalen Herstellung von Leichtmetallgussteilen mit sehr unterschiedli-chen Wanddicken. Grundlage ist eine im Vorfeld erfolgreich erarbeitete Basismachbarkeitsstudie und das F\u00f6rderprojekt Aktenzeichen 35798, indem die Technologie erfolgreich verifiziert wurde, sodass die-ses Verfahren in Kombination mit der richtig ausgef\u00fchrten Gie\u00dfzelle zur Serienreife eingesetzt werden kann, sowie \u00f6konomisch als auch \u00f6kologisch im Einklang steht.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm ersten Arbeitsschritt wurden auf Basis von Vorkenntnissen und der aktuellen Marktver\u00e4nderung die notwendigen Anforderungen erarbeitet. Die Schwerpunkte hierbei war die Abst\u00fctzung der Vertikalkr\u00e4fte in Verbindungen mit den Zielvorgaben der Technologie so zu kombinieren, dass das Werkzeug optimal eingesetzt werden kann.<\/p>\n
Das Grundprinzip der Abst\u00fctzung der enormen vertikalen Kr\u00e4fte war bereits bei Beginn des F\u00f6rderprojek-tes bekannt. Dementsprechend wurde zu Anfang eine Gussl\u00f6sung der Aufspannplatten favorisiert. Hier-bei wurde seitens des Kooperationspartners Oskar Frech auf Basis von Simulationen Bedenken ge\u00e4u-\u00dfert, dass hierbei gro\u00dfe Kerbwirkungen diese Aufspannplatte besch\u00e4digen, sodass das Konzept inForm einer Anbauvariante dann \u00fcberarbeitet bzw. auskonstruiert wurde.<\/p>\n
Diese Anbauvariante hat mehrere Vorteile, zum einen ist es m\u00f6glich das Konzept zu verifizieren und mit relativ geringem Aufwand zu optimieren und zum anderen bestehende Gie\u00dfmaschinen auf dieses Kon-zept zumindest mechanisch umzubauen. In Summe waren hierbei viele Einzelkomponenten notwendig, die diese Gesamtabst\u00fctzung erm\u00f6glichten, jedoch nach erfolgreicher Simulation in mehreren Schritten hat sich herausgestellt, dass dieser Weg konstruktiv l\u00f6sbar war.<\/p>\n
Hinzu kam auch noch die Ver\u00e4nderung der Marktsituation, sodass der Schwerpunkt der Zieldimensionen von R\u00e4dern sich von 15-20 Zoll auf 18-22 Zoll ver\u00e4ndert hat. Auch dieser Umfang erforderte eine Kon-zepterweiterung mit allen hierf\u00fcr notwenigen Anpassungen.<\/p>\n
Anschlie\u00dfend wurden alle konstruktiven Einzelumf\u00e4nge ausgearbeitet und auf die passende Gie\u00dfmaschine adaptiert. Ein weiterer Vorteil der Anbauvariante gegen\u00fcber der Gussvariante war, dass diese vielen Einzelkomponenten verteilt werden konnten, sodass die Herstellung in Summe sogar schneller m\u00f6glich war, als die Gussvariante der Aufspannplatten bei einem Stahlgie\u00dfer mit anschlie\u00dfender Bearbeitung.<\/p>\n
Nachdem auf Basis von Zeichnungsvorgaben die Hardware hergestellt wurde, wurden die Einzelteile an die Gie\u00dfmaschine adaptiert und angebaut. Bei jeder Anbaustufe wurden die notwendigen Funktionen sowohl seitens der mechanischen Abst\u00fctzung, als auch der hydraulischen kinematischen Bewegung in Kombination mit der thermischen Steuerung erweitert und ganzheitlich bezogen auf das Verfahren kontrolliert und angepasst.<\/p>\n
Im Bezug auf das Verfahren und die Qualit\u00e4t der Ergebnisse wurde bei der technischen Umsetzung auf die optimale Prozessumsetzung geachtet. So wurde beispielsweise beim vorherigen F\u00f6rderprojekt erkannt, dass die Prozessgesamtzeit f\u00fcr die Bauteilfestigkeit verantwortlich ist. Hierzu geh\u00f6rt das Dosieren, das Evakuieren, das Gie\u00dfen und das Entnehmen bis hin zum Abschrecken des Bauteils. Aus diesem Grunde wurde statt einem Handlingsger\u00e4t die Schmelze mittels Roboter zur Gie\u00dfkammer gef\u00fchrt, diese Erweiterung erm\u00f6glicht eine schnellere und pr\u00e4zisere Dosierung. Ebenfalls definiert sich eine gleichbleibende Qualit\u00e4t der Gussrohlinge durch eine wiederholbare Entnahmezeit. Aus diesem Grunde wurde auch hier ein Entnahmeroboter mit speziellem Greifer implementiert.<\/p>\n
Des Weiteren wurde das Verfahren mit dem Auswalzen durch Flowforming kombiniert. Hintergrund ist, das durch die Kaltverfestigung beim Auswalzen noch d\u00fcnnere Querschnitte realisiert werden k\u00f6nnen und somit das Gesamtergebnis aus der Kombination TURBU-DRUCK-GIESSEN und FLOWFORMING das Optimum darstellt. Hierbei geht es nicht nur um den Herstellungsprozess, sondern um die Laufleistung im Fahrbetrieb eines PKW-Rades, sodass diese zus\u00e4tzlichen Vorteile nicht nur gie\u00dftechnisch, sondern auch Ergebnisorientiert sehr gut sind. Theoretisch war es aus den Vorversuchen mittels Zug- und Torsionsproben m\u00f6glich, die eingesetzte Legierung auszuwalzen, jedoch die Kombination mit Druckguss und der hierbei entstehenden Qualit\u00e4t musste dies ebenfalls verifiziert werden.<\/p>\n
Nach der Konzepterstellung, der anschlie\u00dfenden Auslegung und Umsetzung mittels Hardware, wurden mehrere Gie\u00dfversuche durchgef\u00fchrt. Hierbei wurden die Programme sowohl beim Dosieren, als auch beim Evakuieren in mehreren Schritten optimiert. Mit jedem Gie\u00dfversuch haben sich die Ergebnisse verbessert und alle Einzelma\u00dfnahmen haben die Qualit\u00e4t des Gussteiles erh\u00f6ht, sowohl in Bezug auf Gie\u00dffehler und Porosit\u00e4t. Wichtig hierbei waren die Erkenntnisse, dass f\u00fcr eine erfolgreiche Markteinf\u00fchrung der Technologie der Prozess wiederholbar umgesetzt wird. Schon bei der Schmelze und Ihren Bestandteilen an sich, bei der Verarbeitungstemperatur, beim Dosieren, beim Evakuieren, beim Gie\u00dfen und beim Entnehmen bis zum Abschrecken ist unabdingbar, dass alle Parameter passen. Aus diesem Grunde sind gerade f\u00fcr diesen Bereich eine st\u00e4ndige \u00dcberwachung der Parameter unbedingt notwendig. Sodass der Automatisierungsgrad inkl. der M\u00f6glichkeit des Eingriffs in Echtzeit nicht nur die Qualit\u00e4t sichert, sondern auch die M\u00f6glichkeit bietet bevor Ausschuss entsteht, reagieren zu k\u00f6nnen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Gie\u00dfanlage wurde innerhalb des F\u00f6rdervorhabens zielf\u00fchrend ausgelegt und zeigt das ganzheitliche enorme Potential dieses Verfahrens, gerade beim ersten Produktansatz \uf0e0 dem Leichtmetallrad<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Auf Messen (Automechanika in Frankfurt + Motor Show in Essen) wie auch in sozialen Medien (LinkedIN) wurde das erste potenzielle Serienprodukt im TURBU-DRUCK-GUSSVERFAHREN pr\u00e4sentiert. Ziel hierbei ist im Laufe des ersten Quartals in 2023 die Verkaufsfreigabe zu erreichen um dieses erste Produkt ausrollen zu k\u00f6nnen. Ge-rade der Umweltaspekt aus nachhaltiger Herstellung und im Gebrauch erm\u00f6glicht enorme Verbesserung inner-halb der CO2-Reduktion und der Energiebilanz.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit dem F\u00f6rderprojekt zum Einsatz von recyceltem Material und optimaler Zellennutzung \u2013 DBU 38505 wird der Prozess in Richtung umweltfreundlicher Herstellung weiter optimiert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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