Der Guss ist ein traditionelles Fertigungsverfahren; die eingesetzten Werkzeuge und Werkstoffe verändern sich jedoch. Dieser Beitrag behandelt im Überblick die wichtigsten Technologietrends im Guss (Simulation, Werkstoffklassen, Sanddrucktechnologie, Prozessüberwachung und Nachhaltigkeit). Wie weit sie in der Branche verbreitet sind, unterscheidet sich von Unternehmen zu Unternehmen; die folgenden Punkte sind allgemeine Trends und beschreiben nicht die vorhandene Kapazität eines Unternehmens.
Zunehmende Verbreitung der Gießsimulation
Die Gießsimulation modelliert Formfüllung und Erstarrung der Schmelze am Computer und macht Risiken wie Lunker und Gasporen schon bei der Anschnitt- und Speiserkonstruktion sichtbar. Dafür werden kommerzielle Programme wie MAGMASOFT eingesetzt.
Der Trend geht dahin, die Simulation nicht nur bei problematischen Teilen, sondern als routinemäßigen Verifizierungsschritt bereits in der Phase des neuen Modells zu nutzen. Erwartet wird, dass sie die Zahl der Probeabgüsse verringert und das Fehlerrisiko von Anfang an sichtbar macht; das Ergebnis hängt jedoch von der Genauigkeit der Eingabedaten ab.
Die Zuverlässigkeit der Simulationsergebnisse hängt von der Genauigkeit der Werkstoffdatenbank und der Randbedingungen ab. Messungen nach der Fertigung (z. B. Prüfung des inneren Gefüges und Maßprüfung) werden daher zur Verifizierung des Modells als Rückmeldung genutzt. Die Formfüllanalyse macht außerdem Turbulenz und Oxidbildung der Schmelze sichtbar; das ermöglicht eine Verbesserung der Anschnittkonstruktion.
Hochfeste Eisenklassen und Wärmebehandlung
Bei Sphäroguss werden Klassen, die das Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Duktilität verbessern, genormt. In der aktuellen Fassung von DIN EN 1563 sind auch mit Silizium mischkristallverfestigte ferritische Klassen enthalten; ausferritischer Sphäroguss (ADI, DIN EN 1564) wird bei Anwendungen betrachtet, die hohe Festigkeit und Ermüdungsfestigkeit verlangen.
Die Eignung dieser Klassen für eine Anwendung hängt von Teilegeometrie und Prozessfähigkeit ab; maßgeblich sind Kundenspezifikation und die jeweilige Norm.
Hochfeste Klassen kommen häufig mit dem Ziel ins Gespräch, durch geringere Wanddicke das Teilegewicht zu senken. Da sich mit dünner werdendem Querschnitt aber auch das Gussfehlerrisiko ändert, sollte das Ergebnis gemeinsam mit Simulation und Qualitätskontrolle bewertet werden.
Wärmebehandlungen wie das Austempern erfordern zusätzliche Prozessschritte und Anlagen; die Kosten-Nutzen-Rechnung sollte daher für jedes Teil gesondert erfolgen.
Digitalisierung und Rückverfolgbarkeit im Fertigungsprozess
Die Sanddrucktechnologie (Herstellung von Formen und Kernen im 3D-Druck) wird bei Prototypen und komplexen Kerngeometrien eingesetzt; ihre Verbreitung in der Serienfertigung ist je nach Teil unterschiedlich. Auf der Prozessseite erleichtert das Aufzeichnen von Spektrometer- und Thermoanalysedaten die rückwärtige Rückverfolgbarkeit jeder Charge.
Zur Analyse dieser Daten werden Methoden der künstlichen Intelligenz oder des maschinellen Lernens untersucht und in einigen Werken erprobt. Ihr Beitrag zur Lebensdauer hängt von der Datenqualität und der Vorhersagbarkeit des Prozesses ab; nicht für jede Anwendung lässt sich sagen, dass es eine gemessene Verbesserung gibt.
Auf der Qualitätsseite erleichtern Koordinatenmessung und digitale Messberichte die Toleranzverfolgung und die rückblickende Analyse. Die Verknüpfung der Messdaten mit den Gießparametern kann die Ursachenanalyse von Abweichungen beschleunigen; dafür müssen die Daten jedoch geordnet und teilebezogen erfasst werden. Nicht alle diese Trends sind für jedes Werk gleichermaßen geeignet; Teilemix, Seriengröße und Kundenanforderungen sind maßgeblich.
Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz
Der Eisenguss bietet beim Recycling einen Vorteil, weil Eisenschrott als Rohstoff eingesetzt werden kann. Der Trend geht zur Überwachung des Energieverbrauchs, zur Sandrückgewinnung und zur Verringerung der Abfallmenge; EU-Regelungen und Nachhaltigkeitserwartungen der Kunden halten diese Themen auf der Tagesordnung.
Aus Sicht der Lebensdauer verringern auch langlebigere und leichter ausgelegte Konstruktionen den Ressourceneinsatz. Eine sinkende Fehlerquote verringert unmittelbar Schrott und Neufertigungsverluste; das zeigt den Zusammenhang von Simulation und Qualitätskontrolle mit Nachhaltigkeit.
Materialeffizienz hängt neben leichter ausgelegten Konstruktionen auch mit der Verbesserung von Speiser- und Anschnittkonstruktion zusammen; ein höheres Ausbringen verringert die für dasselbe Teil geschmolzene Metallmenge. Abwärmerückgewinnung und energieeffiziente Schmelzanlagen gehören ebenfalls zu den in der Branche diskutierten Themen; die Investitionsentscheidung ist werksspezifisch.
Mit zunehmenden Anforderungen an die Nachhaltigkeitsberichterstattung wird es üblicher, von Lieferanten Energie- und Emissionsdaten zu verlangen; mit welchen Systemgrenzen die Daten erhoben werden, sollte von Anfang an geklärt werden.
Fazit: Passen die Trends zu Ihrem Teil?
Innovation im Guss entsteht nicht aus einer einzelnen Technologie, sondern aus der gemeinsamen Weiterentwicklung von Simulation, Werkstoff, Prozesskontrolle und Rückverfolgbarkeit. Man sollte nicht vergessen, dass neue Verfahren nicht für jedes Teil geeignet sind.
Zu den Leistungen Gießsimulation und Qualitätssicherung von SYC können Sie die jeweiligen Leistungsseiten ansehen und teilespezifische Anforderungen über das Angebotsformular oder das Formular für technische Fragen übermitteln.
