heft 9/10 2015 Giesserei - Proguss Austria · 2017. 11. 6. · GIESSEREI RUNDSCHAU 62 (2015) HEFT 9/10 222 1. Einleitung Der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emission eines Fahrzeuges

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GIESSEREI RUNDSCHAU

Nr. 11/12

erscheint am

14.Dezember 2015

zumThema:

„Eisen-und Stahlguss“Redaktionsschluss:

14.November 2015

INHALTRundschauGiessereiRundschau

Jhg. 62heft 9/10

2015

Das Eisenwerk Sulzau-Werfen, R. & E.Wein-berger AG gehört zu den weltweit führenden Pro-duzenten von Vorgerüst-, Grobblech- und Arbeits-walzen für die Stahlindustrie. Die Eigenschaften derWalzen werden nach dem Schmelz- und Schleuder-gussprozess durch gezielte mehrstufige und auf denVerwendungszweck abgestimmte Wärmebehand-lungsschritte entsprechend eingestellt und danachauf Dreh-, Bohr- und Schleifmaschinen mechanischfertig bearbeitet.Für die Herstellung einer speziellen Sonderindefini-te-Walze wurde dem Unternehmen ein weltweitesPatent erteilt.

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➠ Neue Methode zur Berücksichtigungdes Einflusses der Porosität in Al-Druckgussteilen auf die Festigkeit –

Ein Beitrag zum Leichtbau

➠ Leistungsfähigkeit langer, dünner gedruckter Kerneim Al-Gussverfahren

➠ Optimierung der Wärmebehandlung für ein Al-Strukturbauteildurch virtuelles Experimentieren

➠ Ein nicht alltäglicher Fehler im Druckguss –Gedanken zu dessen Genese

➠ Der NEWCAST-Award 2015

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GIESSEREI RUNDSCHAU 62 (2015) HEFT 9/10

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1. EinleitungDer Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emission einesFahrzeuges hängen heute in erster Linie von seinerMasse ab. Insofern lassen sich die in der EU geltendenRegelungen für die Verringerung der CO2-Emissionenvon PKW bis zum Jahr 2021vor allem durch die Ent-wicklung und die Einfüh-rung neuer Leichtbaukon-zepte erreichen (Abb. 1).Für hybride Antriebssyste-me haben Maßnahmen zurGewichtsreduzierung infol-ge der masseerhöhendenelektrischen Komponenten(Batteriepakete, elektrischeMaschine, Leistungselektro-nik usw.) eine noch stärkereBedeutung.

Mit Druckgussteilen ausAluminium kommt man invielen Fällen den Erfor-dernissen nach einemgewichtsreduzierenden

Leichtbau nach. Allerdings werden gegenwärtig dieLeichtbaupotentiale von Al-Druckgussteilen bei wei-tem noch nicht ausgeschöpft. Das wesentliche Ziel derEntwicklung eines Druckgussteils besteht darin, dieoptimale Funktionalität des Bauteils zu erreichen und

Eine neue Methode zur Berücksichtigungdes Einflusses der Porosität in Al-Druckgussteilen

auf die Festigkeit – Ein Beitrag zum LeichtbauA New Method to Account for the Influence of Porosity in Al-Die Castings on the

Mechanical Strength – A Contribution to Lightweight Design

Dr.-Ing. Sascha Duczek,studierte Maschinenbau mit der Vertie-fungsrichtung Angewandte Mechanik ander Otto-von-Guericke-Universität Mag-deburg (OvGU). Er absolvierte ein Aus-landssemester an der University of Ade-laide und schloss das Studium im Mai2010 als Diplomingenieur ab. Danach ar-beitete er als wissenschaftlicher Mitar-

beiter am Lehrstuhl Numerische Mechanik der OvGU.Ende 2014 schloss er seine Promotion mit einem Themazur Berechnung der Ausbreitung von Ultraschallwellen inStrukturen aus heterogenen Werkstoffen ab und entwickel-te dazu höherwertige Finite Elemente und fiktive Gebiets-methoden. Seine Forschungsarbeit wird durch ein Projektder Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert.

Dr.-Ing. Harald Berger,promovierte nach dem Maschinenbau-studium an der TH Magdeburg auf demGebiet der numerischen Mechanik; seit-dem ist er als wissenschaftlicher Mit-arbeiter in Lehre und Forschung amInstitut für Mechanik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg tätig;sein Forschungsschwerpunkt liegt auf der Finite- Elemen-te-Methode.

Prof. i. R. Dr.-Ing.habil.Dr.h.c.mult. Eberhard Ambos,nach Studium der Gießereitechnik ander Bergakademie Freiberg/Sa. Tätigkeitin mehreren Betrieben, danach Lehr-stuhlinhaber für Urformtechnik an derUniversität Magdeburg. Derzeit selbstän-diger Berater.

Prof. Dr.-Ing. habil.Dr. h.c. Ulrich Gabbert,

nach dem Maschinenbau-Studium pro-movierte er an der TH Magdeburg, wardanach als Berechnungsingenieur in derIndustrie tätig, kehrte als Oberassistentan die TH Magdeburg zurück, war Leiterdes Methodisch-Diagnostischen Zen-trums Finite Elemente und habilitiertesich 1988. Seit 1992 ist er Professor für Numerische Me-chanik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg.

Abb. 1: EU-Richtwerte für die CO2-Emission in Abhängigkeit vom Fahrzeuggewicht [1]

Schlüsselwörter: Aluminium-Druckguss, Porositäts-ermittlung, FPM Finite-Poren-Methode, CT-Einsatz

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dabei die ökonomischen Vorgaben zu erfüllen. Das er-fordert einen durchgängigen Entwicklungsprozess, derausgehend vom Entwurf, über die Konstruktion, dieBerechnung und Erprobung, die Fertigung und Monta-ge bis hin zum Recycling des Bauteils reicht. Auf dieEntwicklung von Druckgussteilen bezogen ist es erfor-derlich, bereits beim Bauteilentwurf und bei der De-tailkonstruktion den zukünftigen Gießprozess zu be-rücksichtigen, weil man nur so ein optimales Bauteilerhalten kann. Um die Qualität von Al-Druckgusstei-len zu verbessern, ist daher eine enge Kooperation zwi-schen den Konstrukteuren, den Arbeitsvorbereitern inden Druckgießereien, sowie den Konstrukteuren vonDruckgießformen erforderlich. Dies ist heute leidernicht immer in ausreichender Form gewährleitet. DieQualität eines Druckgussteils hängt von einer sehr gro-ßen Anzahl von frei wählbaren Parametern der Druck-gussmaschinen ab. Dazu wurden in den letzten Jahrenumfangreiche Untersuchungen durchgeführt, mit de-nen der Einfluss von Maschineneinstellungen auf dieQualität von Druckgussteilen untersucht wurde [2, 3,4, 5]. Es zeigte sich, dass sich auch bei identischen Ma-schineneinstellungen unterschiedliche Porenmorpho-logien ergeben, die bisher nicht eindeutig vorhergesagtwerden können. Die zur Simulation des Gießprozessesvielfach genutzten kommerziellen Softwaretools, wieMAGMASOFT® und WinCast®, sind heute noch nichtin der Lage, die Anzahl, Lage und Morphologie der Po-ren in Gussteilen in einer befriedigenden Qualität vor-herzusagen. Das wäre aber erforderlich, wenn manrechnergestützt den Gießprozess so gestalten will, dasseine gewünschte Qualität des Gussteils erreicht wird.Eine Überprüfung der Erfüllung von heuristischen Po-renspezifikationen erfolgt heute mit Hilfe schnellerComputertomographen (CT), die zunehmend für diezerstörungsfreie Werkstoff- und Bauteilprüfung genutztwerden [2, 3, 4, 6, 7, 8]. Die CT-Analyse liefert für je-den Bildpunkt die dreidimensionalen Koordinatenund den Grauwert (Hounsfield-Skala), woraus mit Hil-fe von entsprechender Auswertesoftware die dreidi-mensionale Geometrie des Bauteils sowie die Geome-trie der Gussporen als STL (surface tessellation langua-ge) Datensatz gewonnen werden können. In Abb. 2a istein typisches Druckgussteil in halbtransparenter Formmit aus CT-Messungen stammenden rot eingefärbtenPoren dargestellt [2]. In der Abb. 2b ist ein Bildaus-schnitt zu sehen, der einige Poren als oberflächen-

triangulierte Geometrie zeigt, und Abb. 2c zeigt eineeinzelne Pore.

Für die rechnerische Bewertung der Festigkeit vonGussteilen mit Poren steht dem Berechnungsingenieurheute keine für die praktische Anwendung ausrei-chend qualifizierte und erprobte Methode zur Verfü-gung. Es ist bekannt, dass es an Gussporen zu lokalenSpannungskonzentrationen kommt, durch die in Ab-hängigkeit von der äußeren Belastung Risse initiiertwerden, die zum Bruch des Bauteils oder zur Reduk-tion der Lebensdauer führen. Um die Vorgaben hin-sichtlich der Bauteilfestigkeit und der Lebensdauer si-cher zu erfüllen, werden Druckgussteile häufig über-dimensioniert und mögliche Leichtbaupotentiale nichtausgeschöpft. Die Auftraggeber der Gießereien, insbe-sondere die Original Equipment Manufacturer (OEM)der Automobilindustrie, geben den Gießereien meistenge Porenspezifikationen vor, deren Einhaltung ei-nerseits hohe Anforderungen an die Gestaltung desGießprozesses und die Gussqualität stellt, andererseitsaber auch zu erhöhten Ausschussquoten und damit zuMehrkosten führt. In den meisten Fällen wird die Po-renspezifikation auf Grund von Erfahrungswerten undexperimentellen Untersuchungen an Probekörpernfestgelegt. Ein sicheres fachliches Fundament, das esermöglichen würde, den Einfluss der Porosität auf dieBauteilfestigkeit zu berücksichtigen, gibt es bishernicht. So ist es durchaus möglich, dass ein Gussteil sei-ne Funktion, Lebensdauer und Sicherheit auch mitgrößeren Poren als in der Spezifikation gefordert, er-füllen würde. Die Bewertung der Festigkeit, der Le-bensdauer und der Zuverlässigkeit von Gussteilen un-ter Einbeziehung der Porosität ist heute Gegenstand in-tensiver Forschungen [4, 5, 9, 10, 11, 12, 6, 13, 14]. Da-für werden allerdings die reale Porenmorphologie unddie sich in der Umgebung der Poren einstellenden lo-kalen Spannungskonzentrationen benötigt [2, 15, 16,17, 13, 18, 19]. Dem Stand der Technik entsprechendwerden Spannungskonzentrationen mittels FEM unterNutzung vereinfachter Geometrien und Randbedin-gungen an idealisierten Poren ermittelt [17, 18, 9, 20].Diese Herangehensweise ist nachvollziehbar, da es aufGrund der großen Anzahl von Poren in einem Druck-gussteil (siehe Abb. 2) bisher völlig ausgeschlossen ist,das gesamte Bauteil einschließlich der Poren miteinem geometrieangepassten FE-Netz berechnen zuwollen (Diskretisierungsaufwand, Rechenzeit) [11]. Der

Abb. 2: (a) Halbtransparente Darstellung eines Al-Druckgussteils mit rot eingefärbten Gussporen [3], (b) Ausschnitt mit oberflä-chentriangulierten Poren, (c) einzelne Pore


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vorliegende Beitrag präsentiert nachfolgend eine neuenumerische Methode, die Finite-Poren-Methode (FPM),mit der die Spannungen in Druckgussteilen unter Ein-beziehung der mittels CT vermessenen realen Poren-geometrie und Porenverteilung im Bauteil berechnetwerden können. Diese neue Berechnungsmethode er-möglicht es, die sich an Gussporen einstellenden Kerb-spannungen zu ermitteln. Die sich daraus ergebendenEinflüsse auf die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Le-bensdauer von Bauteilen können dann beispielsweisemit Hilfe von erprobten Methoden der Bruchmechanikgewonnen werden.

2. Die Finite-Poren-Methode (FPM)Nachfolgend wird die FPM kurz erläutert und der Le-ser auf die ausführliche Darstellung in [21] verwiesen.Die FPM basiert auf den sogenannten fiktiven Gebiets-methoden, im Speziellen der Finite-Zellen-Methode[22, 23, 24, 25], bei der das reale Berechnungsgebiet Ωin ein fiktives Gebiet Ωfic eingebettet wird. Die Verei-nigung beider Gebiete liefert ein geometrisch verein-fachtes Gebiet Ωex (siehe Abb. 3). Der wesentliche Vor-teil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass Ωex sehreinfach mit Hilfe eines regelmäßigen Elementnetzes(Rechteck, Quader) diskretisiert werden kann. Alterna-tiv lassen sich auch Tetraedernetze nutzen [26], wasvor allem dann vorteilhaft ist, wenn diese Netze ohne-hin für andere Bauteilberechnungen entwickelt wur-den und dadurch auch für die Porenanalyse eingesetztwerden können [13]. Ein zweiter wichtiger Vorteil derTetraeder-Variante besteht in der Möglichkeit, sehr ein-fach eine lokale Netzadaption vornehmen zu können.Damit ist es möglich, die Elementabmessung örtlich zuvariieren, um bestimmten Eigenschaften der LösungRechnung zu tragen.

Die beschriebene Vorgehensweise führt zu einer FE-Diskretisierung, die nicht mehr geometriekonform ist.Der wahre Gebietsrand wird hier erst bei der numeri-schen Integration der finiten Elemente berücksichtigt.Mit Hilfe einer Indikatorfunktion α(x) (vergleichbarmit level-set Funktionen) kann entschieden werden,ob ein Geometriepunkt des erweiterten Gebietes Ωexim realen Gebiet Ω oder im fiktiven Gebiet Ωfic liegt(Abb. 4).

Die üblicherweise für die numerische Integration derElementmatrizen verwendeten Gauß-Formeln sind fürstetige (polynomiale) Integranden geeignet, liefern aberbei der Anwendung auf unstetige Integranden unge-naue Ergebnisse und konvergieren nur sehr schlecht.Im vorliegenden Fall verursacht die Indikatorfunktionα(x) Unstetigkeiten in Form von Sprüngen im Inte-granden, so dass hier alternative Integrationsmethodenbenötigt werden. Ein brauchbarer Weg, das Problem zuumgehen, besteht darin, das Integrationsgebiet (nichtdie finiten Elemente!) automatisch solange zu verklei-nern, bis die erforderliche Integrationsgenauigkeit er-reicht ist. In der Abb. 5 ist angedeutet, wie in einem fi-niten Element die schrittweise Verfeinerung der Inte-grationsgebiete (basierend auf Spacetree-Datenstruktu-ren) realisiert wird.

Um eine hohe Ergebnisgenauigkeit trotz grober Ver-netzung erreichen zu können, wurden für die FPMfinite Elemente (Hexaeder, Tetraeder) mit beliebig ein-stellbaren hohen Polynomordnungen als Ansatzfunk-tionen verwendet (p-Elemente und spektrale Elemen-te), wodurch gleichzeitig auch die Rechenzeiten signi-fikant reduziert werden konnten [27]. Mit der Nutzungder FPM ist es jetzt problemlos möglich, reale, aus CT-Messungen stammende Porenverteilungen zu berück-sichtigen. Die CT-Messungen liefern primär ein Voxel-Datenmodell, das aus den 3D-Koordinaten eines jeden

Abb. 3 (oben): (a) Reales Berechnungsgebiet Ω, (b) erwei-tertes fiktives Gebiet Ωfic, (c) Vereinigung beider GebieteΩex. Der Rand des realen Berechnungsgebietes Γ bestehtaus einem Dirichletschen Rand ΓD (vorgeschriebene Ver-schiebungen als Randbedingungen) und einem Neumann-schen Rand ΓN (vorgeschriebene Spannungen als Randbe-dingungen).

Abb. 4 (links): Vernetzung des fiktiven Gebietes mit qua-dratischen Elementen. Ob sich ein Geometriepunkt des er-weiterten Gebietes im realen oder im fiktiven Gebiet befin-det, wird mit der Indikatorfunktion α(x) entschieden. AlleZellen des fiktiven Gebietes, die der Gebietsrand nichtschneidet, können gelöscht werden (siehe Abb. 4 rechts).


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Messpunktes sowie den dazugehörigen Grauwerten(Hounsfield-Skala) besteht. Dieses Modell enthält allefür die weiteren Festigkeitsberechnungen erforderli-chen Daten. Die Voxel-Daten können zum einen un-mittelbar für die nachfolgenden Festigkeitsberechnun-gen genutzt werden; alternativ können diese Datenaber auch in ein trianguliertes Oberflächenmodellüberführt werden, das in Form von STL-Dateien verar-beitet werden kann. Bei ausreichend hoch aufgelöstenCT-Scans erhält man die Geometrie einer im Gussbau-teil befindlichen Pore in ausreichender Qualität als tri-anguliertes Oberflächenmodell (siehe Abb. 6c). In die-sem Fall müssen die CT-Daten allerdings so aufberei-tet sein, dass eine geschlossene Oberflächenbeschrei-bung der Poren vorliegt. Diese Daten definieren diereale Geometrie des eigentlichen Bauteils. Exempla-risch ist in Abb. 6a ein mit einem regelmäßigen Netzaus Hexaederelementen überzogenes kubisches Be-rechnungsgebiet zu sehen. Für die eigentlichen FE-Be-rechnungen werden nur diese finiten Hexaederele-mente genutzt. Alle nicht von der realen Geometrie ge-schnittenen finiten Elemente können gelöscht werden(siehe Abb. 4), da sie keinen Beitrag zur Berechnungliefern. Diejenigen finiten Elemente, die vollständig imrealen Bauteil liegen, gehen in klassischer Weise in die

FE-Berechnung ein. Die vom Rand der realen Geome-trie geschnittenen finiten Elemente müssen auf Grundder unstetigen Integranden gesondert behandelt wer-den. Wie bereits beschrieben, werden diese Elementesolange sukzessive in kleiner werdende Integrations-gebiete unterteilt, bis eine ausreichende Integrations-genauigkeit erreicht ist. Die Abb. 6b zeigt einen Schnittdurch das Bauteil, der das adaptiv verfeinerte Integra-tionsgebiet in der Umgebung des Porenrandes sichtbarwerden lässt. Die Anzahl der Poren, die bei einer Be-rechnung berücksichtigt werden können, ist beliebig.Im Vergleich zu einer Rechnung mit gleicher Vernet-zung, jedoch ohne Poren, steigt die Rechenzeit derFPM infolge der etwas aufwendigeren numerischen In-tegration an. Dieser Mehraufwand wird aber durch dievereinfachte Netzgenerierung mehr als wettgemacht.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass beiAnwendung der FPM das eigentliche Berechnungsnetznicht mehr an die reale Bauteilgeometrie angepasstwerden muss. Die reale Geometrie muss lediglich inForm einer aus CT-Messungen stammenden Voxelda-tei oder alternativ als STL-Datensatz vorliegen. DieseDaten werden bei der numerischen Integration benö-tigt, um entscheiden zu können, ob ein Geometrie-punkt innerhalb oder außerhalb der realen Bauteilgeo-metrie liegt. Nur dadurch wird es möglich, Bauteileaus heterogenen Werkstoffen, wie z.B. Schäume oderGussteile mit Poren, zu berechnen. Weitere Vereinfa-chungen, deren Einfluss auf die Ergebnisqualität nurschwer eingeschätzt werden kann, z.B. die Nutzungvon Homogenisierungsmethoden, sind hier nicht er-forderlich. Es müssen aber nicht automatisch alle Po-ren in die Rechnung einbezogen werden. So ist es bei-spielsweise möglich, nur die Poren in einzelnen hoch-beanspruchten Gebieten, die für die Bauteilfestigkeitvon Bedeutung sind, zu berücksichtigen und dadurchRechenzeit zu sparen.

3. Anwendung der FPMauf ein reales Al-GussbauteilNachfolgend wird, ohne auf Einzelheiten näher ein-gehen zu können, gezeigt, wie die FPM auf ein realesAl-Druckgussteil, einen Motortragbock von BMW(Abb. 7), angewandt wurde. Einen Eindruck von einertypischen Porenverteilung vermittelt Abb. 8 in Formeines Glaskörpermodells des Bauteils, in dem die Po-ren zur besseren Visualisierung grün eingefärbt darge-stellt sind.

Abb. 5: Adaptive Verfeinerung des Integrationsgebietes mittelquadtree Unterteilung; k bezeichnet den Integrationslevel

(a) (b) (c)

Abb. 6: (a) Berechnungsgebietmit Pore im Inneren, (b) Inte-grationszellen zur Berück-sichtigung der Porengeome-trie bei der Integration, (c)einzelne Pore mit Dreiecks-oberflächennetz

trag wird eine neue numerischeMethode, die Finite-Poren-Me-thode (FPM), vorgestellt, mitder die Spannungen in Druck-gussteilen unter Einbeziehungder mittels CT vermessenenrealen Porengeometrie und Po-renverteilung berechnet werdenkönnen. Diese neue Berech-nungsmethode ermöglicht es,die sich an Bauteilporen ein-stellenden Kerbspannungen so-wie die sich daraus ergebendenEinflüsse auf die Sicherheit,Zuverlässigkeit und Lebensdau-er von Bauteilen zu ermitteln.Mit Hilfe zahlreicher Tests und

einer Anwendung auf ein reales Bauteil unter Einbe-ziehung von CT-Daten wurden die Funktionsfähigkeitund das Potential der Methode nachgewiesen. Die ausCT-Messungen stammenden Daten können sowohl inForm von 3D-Voxeldaten als auch in Form von STL-Daten verarbeitet werden. Das Ziel laufender Arbeitenist es, zu einem automatisierten Berechnungs- und Be-wertungsprozess von Bauteilen mit Gussporen zu ge-langen und dafür rissbruchmechanische Auswertun-gen und Lebensdauervorhersagen einzubeziehen. Dasowohl künstlich erzeugte Porositäten als auch solcheaus Gießsimulationen bei der Festigkeitsberechnungeines Bauteils berücksichtigt werden können, lässt sichdie FPM zukünftig sowohl zur Bauteiloptimierung un-ter Einbeziehung von Ungänzen als auch für die Ge-staltung eines optimalen Gießprozesses nutzen. Dazumuss der Gießprozess durch technologische Maßnah-men so gestaltet werden, dass kritische Porenkonzen-trationen in den hochbeanspruchten Partien eines Bau-teils vermieden werden.

Danksagung:Die Autoren danken den Herren Dr. Bindel von CarlZeiss Oberkochen und Dr. Reinhardt von Volume Gra-phics Heidelberg für die Bereitstellung der CT-Scansund STL-Files und Herrn Krämer von der BMW AGfür die Bereitstellung der CAD-Daten des Motortrag-bocks.


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Ein bereits aus den CT-Messungen erkennbares Aus-schussteil mit einer besonders großen Pore im rechtenhinteren Fuß des Motortragbocks (Abb. 7) wurde ge-sondert, sowohl experimentell als auch mit Hilfe vonFPM Simulationen, untersucht. Eine experimentelleUntersuchung des Bauteils ergab, dass der Bruchdurch diese Pore ausgelöst wurde. In Abb. 9 sind diemittels FPM berechneten Vergleichsspannungen im ge-samten Motortragbock (geringe Spannungen blau undhöchste Spannungen rot eingefärbt) für den der expe-rimentellen Bruchprüfung zu Grunde liegenden Last-fall kurz vor dem Bruch dargestellt. Ein Schnitt durchdie relevante Pore in Abb. 10 lässt die hohen bruch-auslösenden Kerbspannungen am Rand der Pore er-kennen.

4. Zusammenfassung und AusblickDas Ausschöpfen von Leichtbaupotentialen von Al-Druckgussteilen erfordert einen durchgängigen ganz-heitlichen Entwicklungsprozess, der für den Bauteil-entwurf moderne Methoden der Topologie- und Form-optimierung nutzt, den zukünftigen Gießprozess ein-bezieht und auch die unvermeidlichen fertigungs-bedingten Porositäten berücksichtigt. Gussporen füh-ren zu lokalen Spannungskonzentrationen, durch diein Abhängigkeit von der äußeren Belastung Risse initi-iert werden, die zum Bruch des Bauteils oder zur Re-duktion der Lebensdauer führen. Im vorliegenden Bei-

Abb. 7: Motortragbock (CAD-Modell) Abb. 8: Porenverteilung im Motortragbock

Abb. 9 (links):Spannungsniveauim Bauteil

Abb. 10 (rechts):Kerbspannung ander Gusspore


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[16] B. Oberdorfer, D. Habe und E. Kaschnitz, „Bestimmungder Porosität in Al-Gussstücken mittels CT und ihresEinflusses auf die Festigkeitseigenschaften“, Giesserei-Rundschau, Bd. 61, p. 138–141, 2014.

[17] B. Oberdorfer, E. Kaschnitz, A. Keßler und W. Stets,„Neue Methode zur erweiterten Qualitätsbeurteilungvon Aluminiumgussstücken mittels Computertomogra-phie“, Giesserei-Rundschau, Bd. 60, Nr. 5/6, p. 156 ff.,2013.

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[19] J. Fröschl, H.-P. Gänser, G. Gerstmayr und W. Eichls-eder, „Neuere Berechnungsansätze für betriebsfesteAuslegung von Gußbauteilen in Leichtbauweise“, Gies-serei-Rundschau, Bd. 54, Nr. 9/10, pp. 222–232, 2007.

[20] J. Olofsson, „Simulation of mechanical behaviour ofcast aluminum components“, International Journal ofCast Metals Research, Bd. 25, p. 319–327, 2012.

[21] S. Duczek, H. Berger und U. Gabbert, „The Finite PoreMethod – A new approach to evaluate gas pores in castparts by combining computed tomography and the fini-te cell method“, International Journal of Cast Metals Re-search, Bd. 28, Nr. 4, pp. 221–228, 2015.

[22] J. Parvizian, A. Düster und E. Rank, „Finite Cell Me-thod: h- and p-Extension for embedded domain pro-blems in solid mechanics“, Computational Mechanics,Bd. 41, pp. 121–133, 2007.

[23] A. Düster, J. Parvizian, Z. Yang und E. Rank, „The fini-te cell method for three-dimensional problems of solidmechanics“, Computer Methods in Applied Mechanicsand Engineering, Bd. 197, p. 3768–3782, 2008.

[24] S. Duczek, M. Joulaian, A. Düster und U. Gabbert, „Nu-merical analysis of Lamb waves using the finite andspectral cell methods“, International Journal for Nume-rical Methods in Engineering, Bd. 99, pp. 26–53, 2014.

[25] S. Duczek, S. Liefold und U. Gabbert, „The finite andspectral cell methods for smart structure applications –Transient Analysis“, Acta Mechanica, Bde. %1 von %2published online 28 August 2014 (DOI 10.1007/s00707-014-1227-9), 2014.

[26] O. Zienkiewicz und L. Taylor, The Finite Element Me-thod: Volume 1 The Basis, Butterworth Heinemann,2000.

[27] S. Duczek, Higher order finite elements and the fictiti-ous domain concept for wave propagation analysis,Düsseldorf: VDI-Verlag, VDI Fortschritt-Berichte Reihe20 Nr. 458, 2014.

Kontaktadresse:Lehrstuhl Numerische MechanikInstitut für MechanikOtto von Guericke University of MagdeburgUniversitätsplatz 2 | D-39106 MagdeburgTel.: +49 (0)391 67-58609Fax: +49 (0)391 67-52439E-Mail: [email protected]


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Schlüsselwörter: Al-Guss, gedruckte Sandkerne, langeu. dünne Sandkerne

ZusammenfassungSeit nunmehr 15 Jahren kommen gedruckte Sandfor-men und -kerne zum Einsatz, die sich für eine Vielzahlvon Legierungen eignen. Der Nutzen solcher Sandfor-men und -kerne hat sich inzwischen vielfach in derProduktentwicklung und Herstellung kleiner Losgrö-ßen bewiesen. Folglich haben die meisten Sandgieße-reien bereits Erfahrungen mit gedruckten Kernen undFormen gesammelt und verwenden diese zur Erstel-lung von Prototyp-Gussteilen.

Während sich der Einsatz gedruckter Kerne mit di-ckeren Abschnitten bewährt hat und inzwischen weitverbreitet ist, war über die Gussleistung langer, dünnergedruckter Kerne bislang wenig bekannt. Es war unge-wiss, ob solche Teile stabil genug wären, um dendurch den Metallfluss beim Einfüllen entstehendenKräften standzuhalten. Ebenso ungewiss war, ob sieeine ausreichende Abfuhr der beim Gießvorgang ent-stehenden Gase gewährleisten würden.

Berichtet wird über die Ergebnisse von Tests, bei de-nen 36 Kerngussteile mithilfe gedruckter Sandkerneerstellt wurden. Die Länge der Kerne reichte von 2 bis12 Zoll (50,8 bis 304,8 mm) bei Durchmessern von0,25 bis 0,875 Zoll (6,35 bis 22,2 mm). Die Gussteilewurden auf Spuren von Verformungen und unzurei-chende Entlüftung hin untersucht.

EinleitungDie Entwicklung gedruckter Kerne für Sandgussteilebietet Anwendern von Sandgussverfahren große Vor-teile, insbesondere bei der Entwicklung neuer Gusstei-

le. Gedruckte Kerne ermöglichen eine schnelle Bewer-tung alternativer Kernkonstruktionen ohne Kosten undVorlaufzeiten für Werkzeuge für jede Konstruktionsite-ration. Die Leistungsfähigkeit größerer Kerne beim Gie-ßen war im Großen und Ganzen zufriedenstellend. Al-lerdings war bislang wenig über die Leistungsfähigkeitlanger, dünner Kerne bekannt.

Die Verfasser haben eine systematische Studie zurUntersuchung der Leistungsgrenzen gedruckter Kerneunterschiedlicher Längen und Durchmesser durchge-führt. Ihr besonderes Interesse galt dabei der Wider-standsfähigkeit der Kerne gegenüber den beim Gießenentstehenden Kräften sowie der Frage, ob entstehendeGase die Form über Durchlässe im Inneren des Kernsverlassen konnten.

TestkonstruktionFür den Test wurde eine Reihe dünnwandiger Röhren(Wandstärke 0,060 Zoll bzw. 0,15 cm) mit Innendurch-messern von 0,25 bis 0,875 Zoll (6,35 bis 22,2 mm) inLängen von 2 bis 12 Zoll (50,8 bis 304,8 mm) erstellt.Zur Bildung der inneren Durchmesser wurden ge-druckte Kerne verwendet, die innen mit einer Entlüf-tung versehen waren, durch die beim Gießen entste-hende Gase aus der Form entweichen konnten.

Im Interesse konsistenter Testbedingungen wurdenalle Röhren desselben Durchmessers gleichzeitig ge-gossen und von einem gemeinsamen Speiser am unte-ren Röhrenende befüllt. Abb. 1 zeigt die Röhren undden Speiser mit zwei Eingüssen. Zwei Eingüsse wur-den verwendet, um die Einspeisungsmenge in die Röh-ren zu steigern, damit die Befüllung vor dem Erkaltenbeendet war. Der sich verjüngende Bereich am Ende je-der Röhre agiert als Steigrohr zur Speisung der Röhre,da Metall während der Erstarrung schrumpft.

Leistungsfähigkeit langer, dünner gedruckterKerne im Aluminiumgussverfahren*)

Performance of long thin printed Sand Cores in Aluminium Castings

Tom J. Mueller,Director Casting Applications NorthAmerica, voxeljet America Inc., Canton,Michigan/USA

und

Larry Andre,Solidiform Inc., Fort Worth, Texas/USA

*) Der anlässlich der GIFA 2015 am 16. 6. 2015 von T.J.Mueller auf dem GIFA-Forum gehaltene Vortrag wurdemit dem Best-Paper-Award ausgezeichnet.

Abb. 1: Testgeometrie zur Kernuntersuchung einschließlich derim Test verwendeten Speiserstange und Eingüsse.

hergestellt. Zur Förderung des Metallflusses wurdendie Oberflächen der Ober- und Unterkästen der For-men mit einer Rußschicht versehen. Die Kerne wurdenin die Formen eingesetzt und die Formen miteinanderverschraubt. Auf Abb. 4 ist zu sehen, wie eine Formbefüllt wird.

Die Formen wurden so positioniert, dass sie vertikalgeteilt waren. Die Gießlöffel wurden erhöht, um denstatischen Druck des Metalls beim Gießvorgang zu stei-gern. An der Form war eine Vakuum-Sammelleitungam Austritt der Entlüftungsgänge befestigt, so dass diebeim Befüllen entstehenden Gase mithilfe von leich-tem Unterdruck (erzeugt von einem Industriesauger)abgesaugt werden konnten. Abb. 5 zeigt die Gießan-ordnung.

In die Formen wurde Alumi-nium A356 gegossen.

Beim ersten Guss war derGießlöffel 24 Zoll (609,6 mm)über der Form positioniert. DieFormen füllten sich schnell,und die Schmelze drang in dieEntlüftungsöffnungen ein undtrat dort aus. Bei nachfolgendenGüssen wurde die Kopfhöhemehr und mehr verringert, bisfestgestellt wurde, dass eineKopfhöhe von 3 Zoll (76,2 cm)ausreichte.

Insgesamt wurden zwölf Güs-se durchgeführt, je zwei für je-den der sechs Kerndurchmesser.Die Tabelle 1 gibt eine Zusam-menfassung der zwölf Güsse.

Nach jedem Abguss ließ mandas Gussteil erkalten und braches heraus. Die Röhren wurdenvom Speiser getrennt und in-spiziert. Jede Röhre wurde einerSichtprüfung unterzogen, ge-folgt von einer Röntgen- undeiner Flüssigkeitseindringprü-fung.

Diese Konstruktion ermöglichte uns die Nutzung ei-nes einzigen Kerns für alle sechs Röhren desselbenDurchmessers. Mit einem die Kerne umgebendenKerndruck und den parallel dazwischen wie Saiten an-geordneten Kernen erinnerte der Kern an eine Harfe.Auf Abb. 2 ist ein CAD-Modell des Kerns zu sehen.Der Kern enthält einen Durchlass am Boden, damit dieRöhren von unten gespeist werden können. Einen sol-chen Kern mit konventionellen Mitteln zu erstellen,wäre extrem schwierig bzw. unmöglich.

Zur Herstellung der Formen wurden Matchplates fürjeden Röhrendurchmesser erstellt. Abb. 3 zeigt einesder Matchplates.

Das Matchplate enthielt Entlüftungsgänge, über diedie Entlüftung jedes Kerns mit dem Äußeren der Formverbunden wurde. Jeder derFormhohlräume hatte ebenfallseine Entlüftung nach außen, umdie vollständige Befüllung derForm zu gewährleisten.

Je zwei Exemplare jedes dersechs Kerne entstanden unterVerwendung von chemisch ge-bundenem AFS57-Quarzsandmit 1,7 Gew.-% Furanbasis-Bin-der. Die verwendete Schicht-stärke betrug 0,3 mm. Die Kernewurden von Deutschland an dieGießerei in Fort Worth, Texas(USA) verschickt. Um einen si-cheren Transport der Kerne zugewährleisten, wurden diese ineiner geschlossenen Box erstellt.Bei Empfang wurden die Kerneauf Maßgenauigkeit geprüft, undes wurde sichergestellt, dass dieEntlüftungskanäle geöffnet wa-ren. Sämtliche Kerne kamen in-takt und ohne Transportschädenan.

Die Formen wurden mit einemmit Phenolurethan-Kaltharzbin-der chemisch gebundenen Sand


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Abb. 2: Die für den Test verwendete Kerngeometrie beinhaltetesechs unterschiedliche Längen desselben Kerndurchmessers. Abb. 3: Für die Testformen genutzte Matchplate-Konstruktion.

Abb. 4: Ein Gießereiarbeiter beim Erstellen einerder Testformen.


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Auf Abb. 6 sind alle zwölf Röhrensätze zu sehen. Je-des Detail-Bild zeigt je zwei Sätze von Röhren dessel-ben Innendurchmessers sowie zwei Röhren in jederder 6 Kernlängen.

ErgebnisseZunächst wurden die Röhren auf Verformungen wäh-rend des Gießens untersucht. Abb. 7 zeigt eine Endan-sicht von Röhren jeden Durchmessers. Der Kern in derRöhre mit 0,250 Zoll (6,35 mm) Innendurchmesserweist eine offensichtliche Exzentrizität auf, die ande-ren erscheinen jedoch konzentrisch. Das Fehlen vonDeformationen in Röhren größerer Durchmesser ließsich anhand des Röntgenfilms bestätigen. Die kleineRöhre war so stark deformiert, dass sich bei größerenLängen ein Teil der Röhre nicht füllte, wie in Abb. 8 zusehen. Nichtbefüllung infolge von Kerndeformation istbei den Röhrenlängen von 8, 10, und 12 Zoll (203,2;254 und 304,8 mm) klar erkennbar. Bei Röhren größe-rer Durchmesser wurde keine Nichtbefüllung festge-stellt.

Bei der Flüssigkeitseindringprüfung traten einigeGasdefekte zutage, wie in Abb. 9 zu sehen. Alle dunk-leren Bereiche zeigen eine Stelle, wo das Eindringenvon Flüssigkeit auf einen Defekt hinweist. In manchenFällen ist bei einem größeren Defekt eine Vertiefung er-kennbar. Die Defekte werfen zwei Fragen auf: Woherstammt das Gas? Und warum lässt die Kernentlüftungnicht zu, dass das Gas entweicht?

Entstammt das Gas dem Binder im Kern, könnte esgrundsätzlich schwierig sein, solche Defekte beim Gie-ßen zu vermeiden.

Die Gussrohre wiesen eine Reihe von Defekten auf,es waren jedoch zwei deutliche Trends erkennbar:

• Defekte nahmen mit steigender Gießhöhe zu.• Röhren mit geringerem Durchmesser wiesen weniger

Defekte auf.

Wenn das Gas dem Binder entstammte, waren bei al-len Gussteilen ähnliche Fehlerraten zu erwarten. DieTatsache, dass die Fehler häufiger bei Gussteilen anzu-treffen waren, die mit größerer Gießhöhe produziertwurden, deutet jedoch auf beim Gießen eingebrachteLuft als Gasquelle hin. Mit steigender Gießhöhe nimmtdie Fließgeschwindigkeit zu, und es gelangt mehr Luftin die Metallschmelze. Folglich waren mehr Fehler beiall jenen Gussteilen zu erwarten, die mit einer größe-ren Gießhöhe erstellt wurden. Die Ergebnisse bestäti-gen das.

Tabelle 1: Gussteilübersicht

Abb. 5: Beim ersten Gießen verwendete Gießkonfiguration zur Sicherstellungeines geeigneten Fülldrucks. Die Gießhöhe wurde bei nachfolgenden Gieß-vorgängen beträchtlich verringert.

Abb. 6: Es entstanden 72 Gussteile, zwei für jede der Testbedin-gungen.

Abb. 7: Die Konzentrizität der Röhren wurde untersucht, umHinweise auf Kernverformungen zu erhalten.


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Festzustellen, ob die Entlüftung ausreichend war, istschwieriger. Je größer der Durchmesser des Kerns, des-to größer war der Durchmesser des Entlüftungsdurch-lasses. Mit abnehmendem Kerndurchmesser wurde esschwieriger, den ungebundenen Sand aus dem Entlüf-tungsdurchlass zu entfernen. Bei den Kernen der ge-ringsten Durchmesser war ein Entfernen des ungebun-denen Sandes unmöglich. Während Gase auch hierdurch Zwischenräume zwischen den Sandkörnern ent-weichen konnten, war der durchlässige Bereich docherheblich verringert.

Der gasdurchlässige Bereich der hohlen Kerne ver-ringert sich bei abnehmendem Kerndurchmesser.Wenn also bessere Entlüftungen gefordert sind, wäreneigentlich mehr Defekte bei Kernen kleinerer Durch-messer zu erwarten, da bei dünnen Kernen generellschlechtere Entlüftungen gegeben sind. Stattdessen istdas Gegenteil zu beobachten, was darauf schließenlässt, dass die unterschiedlichen Durchmesser der Ent-lüftungskanäle keinerlei Auswirkungen auf die auftre-tenden Gussdefekte haben.

RückschlüsseDie Testergebnisse lassen zwei Rückschlüsse zu:1. Kerne von mindestens 0,375 Zoll (9,525 mm)

Durchmesser sind bei einer vertikalen Anordnungfest genug, um einer signifikanten Deformation beimGießen von Aluminium zu widerstehen. Horizontalangeordnete Kerne werden hingegen Gravitations-und Auftriebskräften unterliegen, die zu größererVerformung führen können.

2. Gasförmige Emissionen aufgrund einer Binderkon-zentration von 1,7 % stellen beim Gießen von Alu-minium kein bedeutendes Problem dar.

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Abb. 8: Erkennbare Nichtbefüllung bei längeren Röhren miteinem Innendurchmesser von 0,250 Zoll (6,35 mm)

Abb. 9: Defekte treten durch Flüssigkeitseindringprüfung zutage

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Schlüsselwörter: Al-Guss, Spannungssimulation, Ver-zugsminimierung, Aluminium-Strukturbauteil, Wär-mebehandlung, Lösungsglühen, Ausscheidungshärten,Virtuelles Experimentieren

KurzfassungGegossene Strukturteile aus Aluminium werden ins-besondere für Anwendungen in der Automobilindus-trie zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaftenhäufig wärmebehandelt. Dabei wird die T6/T7 Wär-mebehandlung bevorzugt, zu der die ProzessschritteLösungsglühen, Abschrecken und Auslagern gehören.Insbesondere bei dünnwandigen Druckguss-Struktur-bauteilen hat das Gestell, auf dem das Gussteil wäh-rend der Wärmebehandlung aufliegt, im Folgenden alsStützgestell bezeichnet, maßgeblichen Einfluss auf dieVerformung. Bauteilverformungen treten hauptsäch-lich während des Lösungsglühens auf, bei dem dasTeil aus metallurgischen Gründen für mehrere Stun-den oberhalb von 460 °C gehalten wird. Hauptursachefür die Verformungen ist die Schwerkraft, die zumKriechen des Materials führt.

Da die Gussteile oft nur wenige und kleine Auflage-flächen haben, ist der Verzug des wärmebehandeltenTeils sehr stark vom Design und Aufbau des Stützge-stells abhängig. Zusätzlich müssen die Verformungenaus dem Gießprozess und allen Schritten der Wärme-behandlung gesamthaft berücksichtigt werden. Diesstellt sicher, dass das finale Bauteil den geforderten

geometrischen Toleranzen entspricht. Bisher ist für dieAuslegung der Gestelle eine Mischung aus der Exper-tise eines Fachmanns und umfangreichen Untersu-chungen basierend auf „Versuch und Irrtum“ üblich,um das optimale Stützgestell für ein neues Gussteil zuermitteln. Dieses Vorgehen kann sehr zeit- und kosten-intensiv sein.

Im Folgenden wird gezeigt, wie Wärmebehand-lungsgestelle durch virtuelles Experimentieren mit Hil-fe eines integrierten Simulationsansatzes optimiertwerden können. Dabei wird für die Abbildung des Ver-zugs eines industriellen, dünnwandigen Aluminium-druckguss-Strukturteils ein temperatur- und dehnra-tenabhängiges Kriechmodell zur Berücksichtigung desWerkstoffkriechens während der Wärmebehandlungverwendet. Die Veränderungen der Werkstoffeigen-schaften und der Verformung während der Prozess-schritte Gießen und Wärmebehandlung werden eben-so diskutiert wie die Auswirkung unterschiedlicherKonzepte für die Stützgestelle auf die Verformung. Dievorhergesagten Verformungen werden für unterschied-liche Stützkonzepte verglichen und mit einer virtuel-len 6-Punkt-Messtechnik quantitativ bewertet.

EinleitungDie Wärmebehandlung von Aluminium-Gussteilen er-folgt oft nach dem T6/T7 Verfahren. Dabei werden dieBauteile zunächst für das Lösungsglühen auf eine Tem-peratur nahe der Solidustemperatur erwärmt und dannschnell durch Abschrecken auf Raumtemperatur abge-kühlt, um das Gefüge und in Lösung befindliche Ele-mente einzufrieren und in Lösung zu erhalten. Nachdem Abschrecken erfolgt eine Wiedererwärmung aufetwa 40 % der Solidustemperatur, um damit das Gefü-ge künstlich zu altern (Abb. 1). Der Auslagerungs-schritt dient dazu, durch Ausscheidungshärtung dasGefüge und die mechanischen Eigenschaften des Guss-teils zu optimieren und die Lebensdauer des Bauteilszu erhöhen.

Die für Strukturteile am häufigsten verwendetenAluminiumlegierungen besitzen verschiedene Gehaltevon Silizium, Kupfer und Magnesium. Bei den unte-reutektischen Legierungen besteht das Gefüge aus pri-märem α-Aluminium und einem binären Al-Si- oderternären Al-Si-Cu-Eutektikum. Die zusätzlichen Legie-rungselemente Magnesium und Kupfer liegen entwe-der gelöst im α-Al vor oder sind zusätzlich als inter-metallische Phasen im Gefüge vorhanden, wie zumBeispiel Mg2Si oder Al2Cu. Die in der Festphase gelös-ten Gehalte von Magnesium und Kupfer sind entspre-chend dem Phasendiagram [1] temperaturabhängig.Diese Temperaturabhängigkeit wird bei der Wärmebe-handlung genutzt, um durch das Lösungsglühen einen

Heinz-Jürgen Gaspers,hat an der RWTH Aachen Wärme- undStoffübertragung studiert und ist diplo-mierter Ingenieur. Sein beruflicher Wer-degang führte ihn über zahlreiche Tä-tigkeiten als Entwicklungs- und Simu-lationsingenieur bei Siemens Transpor-tation Systems und Faiveley Transportim Jahr 2007 zur MAGMA GmbH inAachen. Dort ist er Spezialist für das Engineering mitSchwerpunkt Eigenspannungen und Wärmebehandlung.

Jesper Thorborg, M.Sc.,studierte an der Technischen Universi-tät Dänemark und schloss dort sein Ma-schinenbaustudium mit dem Master ofScience ab. In seiner Doktorarbeit be-fasste er sich mit der Festkörpermecha-nik, insbesondere mit der Materialmo-dellierung für Hochtemperaturprozesse.Im Jahr 2004 nahm er seine Tätigkeit

bei der MAGMA GmbH auf und arbeitet dort heute an derEntwicklung des MAGMAstress-Moduls.

Optimierung der Wärmebehandlungfür ein Aluminium-Strukturbauteil durch

virtuelles ExperimentierenOptimization of Heat Treatment for Aluminium Alloy Structural Cast Parts

using virtual Experimentation


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bezogen auf Raumtemperatur an Magnesium und Kup-fer übersättigten Zustand zu schaffen, der durch dasAbschrecken eingefroren wird und während der Aus-lagerung durch eine künstliche Alterung zu einer kon-trollierten Ausbildung erwünschter intermetallischerPhasen führt.

Allerdings hat die Wärmebehandlung auch einen gro-ßen Einfluss auf die Ausbildung von Spannungen undVerzug im Bauteil. Gründe hierfür sind die hohen Tem-peraturen beim Lösungsglühen und die teilweise hohenAbkühlraten während des Abschreckens. Für kompak-te Teile wie Zylinderköpfe ist die Verformung währenddes Lösungsglühens vernachlässigbar, während dieSchwerkrafteinwirkung bei dünnwandigen Struktur-bauteilen einen maßgeblichen Einfluss auf die Gesamt-verformung während der Wärmebehandlung hat.

Bei dünnwandigen Strukturteilen ist ein moderatesAbschrecken an Luft oft ausreichend, um akzeptableGefügezustände zu erzeugen. Da diese Abkühlbedin-gungen mit kleinen Temperaturgradienten einhergehen,kommt es in diesen Strukturteilen in diesem Prozess-schritt üblicherweise nicht zu großen plastischen Ver-formungen. Bei höheren Lösungsglühtemperaturennimmt die Strukturstabilität der Aluminiumteile dage-gen stark ab, wodurch es aufgrund von Schwerkraftein-wirkung zu Verformungen durch Kriechen kommenkann [2]. Unter diesen Umständen kann der Verzug, ab-hängig von der Behandlung des Gussteils und der Auf-lage während des Lösungsglühens, beträchtlich sein [3].

Während des Auslagerns wird das Temperaturni-veau zur gezielten Ausscheidung von intermetalli-schen Phasen zur Festigkeitssteigerung nochmals an-gehoben. Dies kann zu einem Abbau von Spannungendurch Kriechen führen, aber überwiegend nicht zu we-sentlichen weiteren Verformungen. Das thermo-me-chanische Modellieren des gesamten Gieß- und Wär-mebehandlungsprozesses ist auch bereits ohne Be-rücksichtigung unterschiedlicher Materialeigenschaf-ten eine Herausforderung. Dies gilt vor allem für dieAbbildung des veränderten Materialverhaltens als Re-aktion auf Temperaturen, Prozesszeiten und unter-schiedliche Dehnraten, die durch verschiedene Verfor-mungsmechanismen gekennzeichnet sind. Um einen

Kompromiss zwischen der Stabilität der Berechnungs-ergebnisse für die verschiedenen Prozessschritte undeiner guten Übereinstimmung von Simulationsergeb-nissen und praktischen Zug- und Kriechmessungen zuerreichen, wird in der vorliegenden Arbeit ein auf demNorton’schen Gesetz basierendes temperatur- unddehnratenabhängiges Kriechmodell [4] verwendet. Da-durch kann das Kriechverhalten im gesamten Tempe-raturbereich von Raumtemperatur bis hin zu hohenTemperaturen einheitlich beschrieben werden [5] [6].

1. Optimierung der Wärmebehandlungs-gestelle für das LösungsglühenBei dem Beispiel handelt es sich um ein gegossenes,dünnwandiges Strukturteil aus einem Audi TT, imfolgenden „Verbindungsteil LTR“ genannt. Abb. 2 zeigtdas Gussteil und seine Position im Chassis desAudi TT. Das Teil verbindet den Rücksitzbereich mitden Seitenwänden des Hauptrahmens. Für diesesTeil wurden im Rahmen des Forschungsvorhabens„ProGRess“ [7] gemeinsam von den Partnern MAGMA,Trimet und Audi detaillierte virtuelle und praktischeVersuche und Messungen zu Verformungen und Än-derungen der Materialeigenschaften während undnach der Wärmebehandlung durchgeführt. Hauptauf-gabe von ProGRess war die Prüfung von Möglichkeitenzur Energieeinsparung während des Gieß- und Wär-mebehandlungsprozesses bei Beibehaltung der Ge-samtqualität und der geforderten mechanischen Eigen-schaften. Dazu wurden zunächst praktische Versuchefür das Lösungsglühen mit unterschiedlichen Tempe-raturen und Behandlungszeiten unternommen. Im An-schluss wurden die im Folgenden beschriebenen vir-tuellen Experimente mit einem Versuchsplan (DoE)durchgeführt.

Abb. 3 links zeigt die untersuchten Lösungsglüh-temperaturen und -zeiten für die durchgeführten Ex-perimente im Vergleich mit den Referenzparameternfür das Lösungsglühen (485 °C für 2 Stunden). Abb. 3rechts zeigt die gemessenen mechanischen Eigen-schaften und den relativen Energieeinsatz für die Wär-mebehandlung.

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Abb. 1 links: Prozessdarstellung (Temperaturverlauf über Schritte der Wärmebehandlung)Abb. 1 rechts: Phasendiagramm mit Bereichen der Wärmebehandlung zur Erzeugung eines bei Raumtemperatur übersättigtenGefüges


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Abb. 4 (oben): Gussteil „VerbindungsteilLTR“ mit Markierungen für die Auflage-punkte

Abb. 5 (rechts): Gussteil und StützrahmenNr. 1 als Modell in MAGMA5. Die Schwer-kraft wirkt in y-Richtung. Das Ergebnis zeigtdie Verformung in y-Richtung am Ende desLösungsglühens.

Abb. 4 zeigt die Lage der Auflage-punkte des Verbindungsteils LTR aufdem Stützgestell mit der Nummer 1.

Abb. 5 zeigt das Gussteil mitsamt der Stützstruk-tur als Modell in MAGMA.

Abb. 5 zeigt die Verformung des Gussteils alsFolge des Lösungsglühens auf dem Stützgestell 1(Schwerkraft wirkt in y-Richtung, Verformung istoptisch 20fach verstärkt). Der äußere linke Be-reich hat sich aufgrund der Schwerkraftwirkungnach unten absenkt. Die Ausgangsgeometrie istgrau hinterlegt.

Der erste virtuelle Versuchsplan (DoE) prüft dieAuswirkung unterschiedlicher Lösungsglühtem-peraturen und -zeiten für das Stützgestell Nr. 1entsprechend Abb. 3 links. Ziel der Untersu-

Abb. 2: Strukturbauteil desAudi TT

Siehe unten:Bild 3 links: UnterschiedlicheHaltetemperaturen und -zeitenfür das Lösungsglühen.Bild 3 rechts: Mechanische Ei-genschaften und Energiebedarfder verschiedenen Varianten.


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chung ist, die Auswirkung der unterschiedlichen Be-handlungsparameter auf die Verformung des Teils zuanalysieren. Die Ergebnisse dieses Versuchsplans zeigtAbb. 6. Auf der x-Achse ist die Haltezeit der Wärme-behandlung abzulesen, die y-Achse zeigt die berech-nete maximale Verformung des Teils in Bezug auf dieReferenzgeometrie. Die grünen Werte bilden die Er-gebnisse des Standardvorgangs bei 485 °C ab. Die blau-en und roten Werte entsprechen Behandlungstempera-turen von 465 °C und 535 °C.

Das Diagramm zeigt, dass sich bei gleicher Haltezeitdie maximale Verformung bei maximaler Temperatureinstellt. Gleichzeitig ist die Tendenz zu größerer Ver-formung des Teils mit zunehmender Behandlungsdau-er abzulesen. Der beobachtete Anstieg ist in allen dreiFällen linear. Diese Beobachtung deckt sich mit denErgebnissen des ProGRess-Berichtes [7]. Daraus lässtsich schließen, dass kürzere Behandlungszeiten undabgesenkte Temperaturen sowohl zu Energieeinspa-rungen als auch zu weniger Verformung führen.

Gleichzeitig müssen natürlich das geforderte Gefügeund die mechanischen Eigenschaften gewährleistetsein, um die geforderten Konzentrationen an gelöstemMagnesium und Kupfer am Ende des Lösungsglühensfür den anschließenden Alterungsprozess sicherzu-stellen. Auf die Optimierung der mechanischen Eigen-schaften durch virtuelles Experimentieren wird im Ab-schnitt „Ausscheidungshärten während des Ausla-gerns“ eingegangen.

Die Möglichkeiten zur Optimierung des Stützgestellswerden im nächsten Versuchsplan (DoE 2) untersucht.Ziel der Untersuchungen ist, die Verformung des Teilsdurch Umgestaltung des Rahmens zu minimieren,während die Behandlungsparameter für das Lösungs-glühen bei 485 °C und 2 Stunden konstant gehaltenwerden. Die verschiedenen untersuchten Varianten fürden vorderen Bereich des Stützgestells zeigt Abb. 7.Sie werden als Startsequenz in MAGMA5 Rel. 5.3 an-gelegt und für diesen Versuchsplan automatisch vonder Software variiert.

Abb. 6:BerechneteErgebnisse desvirtuellen Ver-suchsplans zurErmittlung dermaximalen Ver-formung desTeils bei unter-schiedlichenGlühtemperatu-ren auf demStützrahmen 1

Abb. 7: UnterschiedlicheVarianten des Stützge-stells als Startsequenz desVersuchsplans DoE 2 mitdem Ziel einer minimier-ten Verformung


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Die Ergebnisse dieses Versuchsplans zeigt Abb. 8.Für das erste Stützgestell (Ausgangsdesign, oben links)zeigt die Bewertung eine Verformung von 3,2 mm inSchwerkraftrichtung im vorderen linken Bauteilbe-reich. Durch eine zusätzliche Stütze an dieser Stellewird die Verformung bereits signifikant reduziert, wiedie Evaluierung der Designvariante oben rechts inAbb. 8 zeigt. Als nächste Variante wird eine der vorde-ren Stützen entfernt. Die berechneten Ergebnisse zei-gen, dass dies nur geringe Auswirkung auf die Verfor-mung hat (Abb. 8, links unten). Bei Verschiebung derStütze vorne links weiter nach hinten und in x-Rich-tung (Abb. 8, unten rechts) werden die geringsten Ver-formungswerte in Schwerkraftrichtung erreicht.

Bisher wurde ausschließlich auf die Entstehung vonVerformungen während der Wärmebehandlung ein-gegangen. In der Realität ist jedoch nur für einen klei-nen Anteil aller Gussteile davon auszugehen, dass dieGeometrie nach dem Gießprozess exakt der Soll-Geo-

metrie des entworfenen CAD-Modells entspricht.Meist weicht die Geometrie nach dem Gießen mehroder weniger von der Zielvorgabe ab. Bei diesen Teilenkann die während der Wärmebehandlung auftretendeVerformung unter Umständen dazu genutzt werden,die Geometrie des Teils zurück in den gewünschtenToleranzbereich zu bringen. Allerdings ist bei komple-xen Teilen dabei auch für den Experten nur eine aufErfahrung basierende Abschätzung möglich.

Abb. 9 zeigt die simulierten Verformungen des Teilsnach dem Gießprozess. Das verformte Gussteil ist be-reits für die Wärmebehandlung auf dem Stützgestelldes Typs 1 positioniert. Auf dieser Basis wird erneutdie Wärmebehandlung simuliert. Dabei dient an Stel-le der CAD Soll-Geometrie jetzt die verformte Geome-trie nach dem Gießen als Ausgangspunkt.

In der Industrie werden Bauteilverformungen zu-nehmend mit Hilfe virtueller Messungen bewertet. DieIst-Geometrie der zu vermessenden Teile wird dazu

Abb. 8: Optimierung des Gestells durch Änderung der Auflageflächen

Abb. 9: Verformung des Bauteils nach dem Gießen und vor derWärmebehandlung auf dem Stützgestell 1, mit Anzeige der Ab-weichung von der CAD-Soll-Geometrie

Abb. 10: Gesamtverformung des Bauteils nach der Wärmebe-handlung auf dem Stützgestell 1 unter Berücksichtigung des Ver-zugs beim Gießen und Lösungsglühen


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mit laseroptischen Systemen gescannt und idealerwei-se vollständig zurück in eine CAD-Umgebung über-führt. Die Bewertung erfolgt entweder nach der „Best-Fit“-Methode, meist jedoch mittels 6-Punkt-Methode,auch als Referenzpunktsystem (RPS) bekannt. Dabeiwerden in einer Software direkt die Soll- und Ist-Geo-metrien verglichen und die Differenz in Normalen-richtung der Oberfläche farbgrafisch dargestellt. Nachdieser Methode wird auch in diesem Fall die berech-nete Verformung des Teils nach der Wärmebehandlungauf dem Stützgestell 1 im Vergleich zu den beidenAusgangssituationen („Gusszustand“ und CAD-Soll-Geometrie) untersucht (Abb. 10 und Abb. 11). Die Er-gebnisse sind in Abb. 12 und Abb. 13 dargestellt.

Der Vergleich der Verformung des Teils nach derWärmebehandlung mit der Soll-Geometrie (Abb. 12)und im Vergleich zum Gusszustand (Abb. 13) zeigt,dass die Verformungen aufgrund des Gießprozessesnicht vernachlässigt werden können.

Alternativ wird das verformte Teil im Gusszustandfür die Wärmebehandlung auf einem Gitterstützgestellpositioniert (Abb. 14). Durch die Verwendung derarti-ger Gestelle soll mit der erhöhten Auflagefläche dasTeil seine gewünschte Geometrie (CAD-Referenz) bes-ser annehmen können. Für Gussteile mit unterschied-lich großen Abweichungen von der Referenzgeometrie

Abb. 11: Referenzpunktsystem (6 Punkte) wie in „ProGRess“ ver-wendet

Abb. 12: Abweichung der Verformung des Bauteils von der Soll-Geometrie nach der Wärmebehandlung unter Berücksichtigungder Verformung aus dem Gießprozess für das Stützgestell 1 mitder RPS-Methode

Abb. 13: Abweichung der Verformung des Bauteils von der Soll-Geometrie nach der Wärmebehandlung auf Basis der CAD-Geo-metrie für das Stützgestell 1 nach der RPS-Methode

Abb. 15: Kontaktflächen des Bauteils auf dem Gitterstützgestell

Abb. 14: Geringe Verformung des Bauteils auf dem Gitterstütz-gestell (unter Berücksichtigung der Verformung nach demGießen) als Folge des Lösungsglühens

sind diese Gestelle besonders vorteilhaft. Nachteiligsind die höheren Herstellungskosten und die schlech-tere Effektivität bei der Korrektur lokaler Verformun-gen, da geringere Lastkonzentrationen zu kleineren Ver-formungen in die gewünschte Richtung führen können.

Zusätzlich zur Verformung nach dem Lösungsglühen(Abb. 14) sind in Abb. 15 die Kontaktbereiche mit demGitterstützgestell für das verformte Teil im Gusszu-


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stand dargestellt. Daran lässt sich erkennen, dass dieGestelle nicht immer die erforderliche Stützwirkungmitbringen, wenn sie ausschließlich auf Basis derCAD-Daten konstruiert werden.

In Abb. 16 sind die Ergebnisse der 6-Punkt-Messungfür die Wärmebehandlung unter Berücksichtigung derVerformung nach dem Gießen und bei Verwendungdes Gitterstützgestells dargestellt. Die Unterschiede imVergleich zu Abb. 12 (Stützgestell 1, sonst gleiche Aus-gangssituation und Parameter) sind deutlich zu erken-nen.

2. Ausscheidungshärtung währenddes AuslagernsDie letzte Phase der Wärmebehandlung, das Auslagernoder künstliche Altern, dient der Erhöhung der me-chanischen Eigenschaften durch eine Ausscheidungs-härtung. Die Wirksamkeit dieses Schrittes hängt we-sentlich von der Behandlungstemperatur und -zeit ab.

Aufgrund zuvor durchgeführter Messungen ist be-kannt, dass Temperaturen zwischen 150 °C und 205 °Cund Auslagerungszeiten von 3 bis 5 Stunden zu Ver-besserungen der Streckgrenze und Zugfestigkeit [8]führen (Abb. 17). Bei höheren Behandlungstemperatu-ren um 260 °C kommt es bereits nach etwa 1 Stunde zuÜberalterungserscheinungen, nach 5 Stunden ist keinepositive Wirkung auf die mechanischen Eigenschaftenmehr zu beobachten.

Ausgehend von den in Abb. 17 gezeigten Messergeb-nissen wurde die Entwicklung der Ausscheidungshär-tung für die verwendete AlSi10MgMn-Legierung beiunterschiedlichen Temperaturen berechnet [9], sieheAbb. 19. Dabei wird davon ausgegangen, dass das Ab-schrecken ausreichend schnell geschieht, um die Über-sättigung der gelösten Elemente in der Matrix zu er-halten und optimale Ausgangsbedingungen für denkünstlichen Alterungsprozess zu schaffen.

Nachfolgend wurden unterschiedliche Auslage-rungsbedingungen simuliert, um ihren Einfluss auf diemechanischen Eigenschaften (zum Beispiel die Streck-grenze im Ausgangszustand) und das Spannungsver-halten (zum Beispiel von-Mises Spannungen und ef-fektive plastische Dehnung) zu untersuchen. Der Aus-lagerungsschritt erfolgt nach dem Lösungsglühen unddem anschließenden Abschrecken. Daher müssen dieVerformungen dieser beiden vorangehenden Prozess-phasen mit berücksichtigt werden, während die Span-nungen im Wesentlichen während des Abschreckensentstehen.

Da die Abschreckung durch die erzwungene Kon-vektion des Abkühlmediums Luft erfolgt, ist die Ab-schreckwirkung bei diesem Typ dünnwandiger Guss-teile typischerweise vergleichsweise moderat. Abb. 18zeigt im linken Bereich den Temperaturverlauf für dasAbschrecken und die Auslagerung an einem ausge-wählten Punkt des Teils.

Am Temperaturverlauf ist zu erkennen, dass auchbei den moderaten Abschreckbedingungen aufgrundder gleichbleibend dünnen Wandstärken die Abküh-lung im gesamten Bauteil sehr einheitlich ist, so dass

Abb. 16: Abweichung der Verformung des Bauteils (mit Berück-sichtigung der Verformung nach dem Gießen) zur Soll-Geome-trie nach der Wärmebehandlung für das Gitterstützgestell mitder RPS-Methode

Abb. 17: Berechneter Ein-fluss unterschiedlicher Be-handlungszeiten und -tem-peraturen auf die relativeHärte während der Aus-scheidungshärtung


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es insgesamt zu keinem signifikanten Aufbau von Ei-genspannungen während des Abschreckens kommt(Bild 18 rechts).

Die berechnete Änderung der Streckgrenze währenddes Auslagerns, abhängig von Behandlungszeit und-dauer (Abb. 19), stimmt mit guter Genauigkeit mitdem Verlauf der Messkurven in Abb. 17 überein. Beiniedrigen Auslagerungstemperaturen ergeben sich diehöchsten Festigkeiten (blaue Kurve). Die entsprechen-de Auslagerungstemperatur wird gemäß dem Tempe-raturprofil in Abb. 18 links nach ca. 30 Minuten er-reicht. Laut Abb. 19 kommt es ab ca. 15 Minuten Aus-lagerungsdauer zu einem Anstieg der Festigkeit, die bisetwa 75 Minuten annähernd konstant anhält. Danachsind bis zur Abkühlung nur noch geringe Änderungenfestzustellen. Die Festigkeit erreicht ihr Maximumnach der Abkühlung auf Raumtemperatur. Eine Ten-denz zur Überalterung wird in diesem Temperatur-und Zeitfenster nicht beobachtet.

Bei höheren Temperaturen reagiert das Materialdeutlich sensibler auf die Auslagerung hinsichtlich Al-terung und Überalterung. Die maximale Festigkeit er-gibt sich bei etwa 1 Stunde Auslagerungsdauer. Da-

nach beginnt die Festigkeit bereits abzufallen, wasauch mit den Ergebnissen in Abb. 17 übereinstimmt.

Messungen an Gussteilen aus ähnlichen Alumini-umlegierungen haben vergleichbare Ergebnisse gelie-fert [7]. Auch hier wurden für kürzere Alterungszeitenhöhere Dehngrenzen und Zugfestigkeiten festgestellt.Bei den gleichen Messungen wurden mit steigenderBehandlungszeit zunehmende Bruchdehnungen beob-achtet. Dies zeigt sehr gut, dass die Auslagerungsbe-dingungen in Bezug auf die gewünschten Festigkeitenund Bruchdehnungen ausgelegt werden müssen. Dadie Bruchdehnung in dieser Arbeit nicht direkt be-rechnet wurde, konnte sie auch nicht mit den durch-geführten Messungen verglichen werden.

3. Spannungsentwicklung und finalerEigenspannungszustand im GussteilWie zuvor erwähnt, ist die Abkühlung des Teils wäh-rend des Abschreckens moderat, wodurch es zu relativniedrigen Abkühlraten und keinem signifikantenSpannungsaufbau kommt. Die von-Mises Spannungenund die effektive plastische Dehnung nach der Ausla-gerung und Abkühlung auf Raumtemperatur zeigtAbb. 20 (Auslagerung bei 260 °C und 2 Stunden). DerEinfluss der Auslagerungstemperatur auf das Span-nungsniveau ist gering (siehe Abb. 18 rechts). Es wirdlediglich bei der höchsten Auslagerungstemperaturvon 260 °C eine geringe Relaxation beobachtet, die aufKriechvorgänge hinweist. Bei 205 °C bleibt dieses Krie-chen aus, entsprechend wird kein Spannungsabbau be-obachtet.

4. ZusammenfassungDiese Arbeit stellt ein integriertes Modell zur Model-lierung und Optimierung von Bauteilverzug und Span-nungen während des Gießvorgangs und der anschlie-ßenden Wärmebehandlung vor. Mit einem temperatur-und dehnratenabhängigen Kriechmodell wurde dasMaterialverhalten, abhängig von unterschiedlichen Be-

Abb. 18: Links: Temperaturverlauf während des Abschreckens und Auslagerns an einem bestimmten Punkt. Rechts: von-MisesSpannungen nach dem Abschrecken

Abb. 19: Berechnete Entwicklung der Streckgrenze währenddes Auslagerns an einem bestimmten Punkt


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handlungstemperaturen, beschrieben. Basierend hie-rauf wurden die Verformung und der Spannungsabbaufür höhere Temperaturen und unterschiedliche Ab-kühlbedingungen vorhergesagt. Der Schwerpunkt lagauf der Vorhersage der Verformungen des Bauteilswährend des Lösungsglühens, für die der Einfluss un-terschiedlicher Stützgestelle zur Minimierung der Ver-formung gezeigt wurde. Dabei wurden auch Verfor-mungen aus dem Gießprozess berücksichtigt, um diekomplexe Entwicklung der Verformung des Bauteilsüber den gesamten Prozessablauf zu ermitteln. Die Er-gebnisse der virtuellen Experimente wurden mit prak-tischen Messungen an produzierten Teilen verglichen.

Zur Beurteilung unterschiedlicher Prozessparameterund -konfigurationen wurde ein in das Simulations-programm voll integriertes Optimierungswerkzeug be-nutzt. Es wurde gezeigt, wie verschiedene Ausgangs-designs und Prozessparameter einfach geprüft undmiteinander verglichen werden können. Die Methodikder Optimierung wurde konsequent zur Durchführungvirtueller Experimente genutzt, um das Stützgestellhinsichtlich der Minimierung der Verformung zu opti-mieren. Die Anwendung der Optimierungswerkzeugezur Analyse dieser Fragestellungen ermöglicht das sys-tematische Auffinden optimaler Lösungen in kurzerZeit und mit geringem, manuellem Aufwand.

Abschließend wurde die Änderung der mechani-schen Eigenschaften des Materials während der Ausla-gerung beurteilt. Dabei wurden unterschiedliche Pro-zessparameter, wie die Ofentemperatur und -zeit, be-rücksichtigt. Es wurde gezeigt, dass sich für den ge-wählten Werkstoff die höchsten Festigkeiten beiniedrigen Temperaturniveaus einstellen, während esbei höheren Temperaturen zur Überalterung kommt,wenn die Behandlungsdauer 1 Stunde übersteigt. DieErgebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mitWerten aus der Literatur und stimmen hinsichtlich ih-rer Entwicklung mit Messungen an produzierten Tei-len überein.

Literatur[1] Dieter, G. E.: Mechanical Metallurgy – SI Metric Edition

adapted by D. Bacon, London, McGraw-Hill, pp 233–236, 1988

[2] Thorborg, J.; Hattel, J. H.; Bellini, A.: Thermomechanicalconditions in heat treated aluminium cast parts in Cast-ing, Proc. from the 11th Int. Conf. on, Modeling of Cast-ing, Welding and Advanced Solidification Processes vol.11, C. A. Gandin and M. Bellet, Warrendale, PA: TMS,pp. 193–200, 2006

[3] Klinkhammer, J.; Thorborg, J.: Modeling of mechanicalcontact conditions in casting, Proc. 12th MCWASP, S.L.Cockcroft & D.M. Maijer, pp. 111–119, 2009

[4] Simo, J. C.: Computational inelasticity, New York: Sprin-ger Verlag, 1997

[5] Tvergaard, V.: Plasticity and creep in structural materi-als, Department of Mechanical Engineering, TechnicalUniversity of Denmark, Lyngby, 2001

[6] Frost, J.; Ashby, F.: Deformation-Mechanism Maps: ThePlasticity and Creep of Metals and Ceramics, PergamonPress, 1982

[7] Herrmann, C.; Pries, H.; Hartmann, G.: Energie- und res-sourceneffiziente Produktion von Aluminiumdruckguss,Ergebnisse des Verbundforschungsprojektes ProGRess,final report, Bundesministerium für Bildung und For-schung, 2013

[8] Brooks, C. R.: Principles of Heat Treating of NonferrousAlloys, Heat treating vol 4, 10th Edition, ASM Internatio-nal, 1991

[9] Thorborg, J.; Klinkhammer, J.; Heitzer, M.: “Integratedmodeling of transitions in mechanical conditions duringcasting and heat treatment”, Proc. Int. Conf. On Model-ling of Casting, Welding and Advanced SolidificationProcesses, MCWASP XIV, Awaji Yumebutai, Japan, 2015

Kontaktadresse:MAGMA GmbHD-52072 Aachen | Kackertstraße 11Tel.: +49 (0)241 88 901-9613Fax: +49 (0)241 88 901-62E-Mail: [email protected]

Abb. 20: von-Mises Spannungen und effektive plastische Dehnung nach Abschrecken und Auslagerung bei 260 °C für 2 Stunden


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Untersuchter Fehler im Elektronenmikroskop

EinleitungIm Normalfall, das heißt unter regulären Bedingungen,sind „Spritzkugeln“ in Druckgussteilen nur nach derspanenden Bearbeitung an der Oberfläche der Teile er-kennbar. Nach [1] sind Spritzkugeln „durch starke Tur-bulenz beim Gießen oder durch Spritzwirkung in derGießform entstandene, vorzeitig erstarrte Metallteil-chen in Tropfen- oder Kugelform, die sich mit einerOxidhaut überziehen und vom nachfolgenden Metallmitgenommen, aber nicht mehr aufgeschmolzen wer-den“. Im nachstehend betrachteten und untersuchtenFall wurde ein Fehler mit „spritzkugelförmiger“ Aus-bildung in der Bruchfläche eines auf maximale Bean-spruchbarkeit geprüften Bauteils nach Überschreitender zulässigen Beanspruchung gefunden und mit demunbewaffneten Auge erkannt (Abb. 1).

Die besondere Ausbildungsform des Fehlers wecktedas Interesse an einer weitergehenden Untersuchungund veranlasste zum Nachforschen nach den Ursachenfür das Auftreten derartiger Fehler.

Ein nichtalltäglicher Fehler im Druckguss –Gedanken zu dessen Genese

A nonstandard Defect in Die Casting Parts – Ideas on its Genesis

Prof. i. R. Dr.-Ing.habil.Dr.h.c.mult. Eberhard Ambos,nach Studium der Gießereitechnik ander Bergakademie Freiberg/Sa. Tätigkeitin mehreren Betrieben, danach Lehr-stuhlinhaber für Urformtechnik an derUniversität Magdeburg. Derzeit selbstän-diger Berater.

Dr. rer. nat. Hartmut Heyse,nach Physikstudium an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Tätig-keit als wissenschaftlicher Mitarbeiteram Institut für Werkstofftechnik undWerkstoffprüfung, später Institut fürWerkstoff- und Fügetechnik.

Dipl.-Ing. Martin Fröhlich,nach Studium Maschinenbau/Ferti-gungstechnik an der Hochschule f. Tech-nik u. Wirtschaft, Aalen, wissenschaftli-cher Mitarbeiter im Gießereilabor dieserHochschule.Danach Gießereiingenieur mit Projekt-verantwortung für den Bereich Legierun-gen bei der ae group ag, Nentershausen,

mit Schwerpunkt Betreuung und Optimierung von Alumi-niumdruckgussprozessen sowie Anwendungsingenieur/Kundenberater bei der MAGMA GießereitechnologieGmbH, Aachen.Seit 09/2013 Gießprozessentwickler bei pressmetall Gun-zenhausen mit Schwerpunkt: Simulation/Konstruktion.

Eric Müller, B.Eng.,Leiter Forschung und Entwicklung derpressmetall GDC Group GmbH.Studium des Maschinenbaus mit derFachrichtung Gießereitechnik, derzeitVerbundstudium (M.Eng.) FachrichtungProduktentwicklung jeweils an der FHSüdwestfalen. Der berufliche Werdegangführte vom Vertrieb in einer Feingießereiüber die Prozessentwicklung bei der Schött DruckgussGmbH bis zur Entwicklung der pressmetall.

Dipl.-Ing. Harry Marbach,nach dem Maschinenbaustudium Anstel-lung in einer Druckgießerei über mehrereberufliche Stationen bis zum Gießereilei-ter; seit 13 Jahren in Hoym tätig; erst beiDruckguss Hoym, jetzt bei pressmetallHoym.

Jonathan Hess, M.Sc.,arbeitete nach seinem Studium der Infor-matik mehrere Jahre für das FraunhoferEntwicklungszentrum für Röntgentech-nik in Fürth. Seit 2014 unterstützt er dasTeam der Volume Graphics GmbH im Be-reich Automation und Integration in Hei-delberg als Softwareengineer.

Schlüsselwörter: Al-Druckguss, Spritzkugel ?, Gasblasenfehler, Gefügefehler


242242

1. AusgangsüberlegungenEine größere Zahl von Druckguss-Experten, die bishervorwiegend mit der Entwicklung und Fertigung dünn-wandiger, hochbeanspruchter und in den Abmessun-gen begrenzter Teile für den Automobilbau befasst war,wurde zum ersten Mal mit einem derartigen Fehlerkonfrontiert. Auf selbstverständliche Weise wurde des-halb zunächst im einschlägigen Schrifttum [1 bis 6]

nach Aussagen zur Entstehung und nach Maßnahmenzur Beseitigung der Fehlerursachen gesucht.

In den ersten Ergebnissen der Suche kann man aufdas Phänomen der „Spritzkugeln“ schließen. Unter an-derem wurden hierzu die Abläufe der Simulation desGießvorganges herangezogen. Dabei ergab sich die inAbb. 2 dargestellte Bildfolge. Verfolgt man den Vor-gang, so ist es durchaus vorstellbar, dass im Ergebniseine „Spritzkugel“ im Gussteil gefunden wird.

Abb. 1a (links): Riss im Fußeines Bauteils nach Über-schreitung der zulässigenBeanspruchung

Abb. 1b (rechts): Gefunde-ner Fehler in der Bruchflä-che des bei Überlast gebro-chenen Bauteils

Abb. 2a-c: Es ist deutlichzu erkennen, dass in derAnfangsphase der Formfül-lung (beim Überströmender Rippe in Abb. 2a derFlüssigmetallstrom zerreißtund sich verschiedeneFlüssigmetallpartikel unter-schiedlicher Form heraus-bilden. In Abb. 2b setztsich dieser Vorgang fort.Einzelne Partikel (siehePfeil) kühlen bereits starkab (dunkle Färbung).Schließlich werden inAbb. 2c die losgelöstenPartikel vom Flüssigmetall-strom mitgenommen.

Abb. 3:EDX-Spektrum des unter-suchten Werkstoffs in der„Spritzkugel“

a b c


243243

Das setzt jedoch voraus, dass die bereits abgekühltenMetallpartikel nicht wieder aufgeschmolzen werden.Außerdem sollte aus den Beschreibungen der Entste-hung von Spritzkugeln nach [1] folgendes beobachtetwerden können:

„Während der Erstarrung der umgebenden Schmel-ze werden die eingeschlossenen und vorerstarrtenSpritzkugeln wärmebehandelt, aber nicht mehr auf-bzw. umgeschmolzen und kühlen erneut langsam ab.Aufgrund der raschen Erstarrung weisen die Spritzku-geln eine feindendritische Struktur auf. In Verbindungmit der „quasi“-Wärmebehandlung ergibt sich somiteine wesentlich höhere Härte als jene der Grundma-trix, weshalb die Bearbeitbarkeit der Druckgussteile er-schwert wird“.

Diesen Charakteristika war deshalb nachzugehen,um eine weitgehend gesicherte Aussage zur Bewertungdes Fehler-Phänomens zu erhalten.

Zunächst wurde das EDX-Spektrum des Werkstoffsin der „Spritzkugel“ ermittelt. Das Ergebnis zeigtAbb. 3. Es ist deutlich erkennbar, dass es sich beimWerkstoff der „Kugel“ um eine Al-Legierung mit An-teilen von Si, Fe, Cr und Mn handelt. Um weitereSchlussfolgerungen ableiten zu können, wurde auchnoch das EDX-Spektrum in der Randzone der „Kugel“und im umgebenden Werkstoff untersucht.

Geht man den Argumenten zur näheren Beschrei-bung einer „Spritzkugel“ nach, wie sie vorstehend aus-zugsweise in [1] wiedergegeben wurden, so müsstesich das Gefüge in der Kugel deutlich von demjenigendes umgebenden Werkstoffs unterscheiden. Es wirdeine feindendritische Struktur erwartet. Nach Ätzendes angeschliffenen Bruchstücks des Bauteils mit ei-nem Ätzmittel aus 25 ml Methanol, 25 ml Salzsäure,25 ml Salpetersäure und 1 Tropfen Flusssäure ergibtsich ein Eindruck, wie ihn Abb. 4 vermittelt.

Durch das Ätzen wurden Gefügebestandteile aus derumgebenden Fläche gelöst, sodass sich eine kraterarti-ge, gröbere Struktur zeigt.

Zunächst scheint nach den vorstehenden Ausfüh-rungen und den Informationen aus dem Fachschrift-tum die Aussage, dass es sich im beobachteten Fall umeine „Spritzkugel“ handelt, einigermaßen zutreffend.Trotzdem äußerten mehrere Fachleute ihre Bedenkenhinsichtlich dieser Wertung und äußerten Zweifel.

In mehreren Debatten mit intensivem Gedankenaus-tausch wurden folgende Argumente vorgetragen, diedie Zweifel bestärken:

Bei dem untersuchten Bauteil handelt es sich umein dünnwandiges Al-Druckgussteil mit den begrenz-ten Hüllkörperabmessungen von 200 mm x 170 mm x230 mm. Die Bedingungen für die Herausbildung vonSpritzkugeln sind in dem engen Formhohlraum be-grenzt.

Das Versuchsteil wurde im Rahmen grundsätzlicherUntersuchungen zur Korrelation zwischen den Ein-flussparametern auf den Gießvorgang und der Qualitätder unter diesen Bedingungen gefertigten Druckguss-

Abb. 4: Angeätzter Schliff des Bruchteils des Bauteils mit deut-lich erkennbarer feinerer Struktur in der Mitte des Bildes.

Abb. 5 (links): Glaskörperdarstellung des un-tersuchten Gussteils mit dem angezeigtenFehler

Abb. 6 (unten): Tomografischer Schnitt durchdie Fehlstelle


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teile erzeugt [5]. Deshalb kann auch eine exakte Aus-sage zu den speziellen Bedingungen beim Gießen ge-troffen werden: Die Geschwindigkeit des Metallstromsam Anschnitt betrug 62,5 m/s und die Formfüllzeit0,027 s. Das sind Werte, die nicht als extrem bezeich-net werden können (bekannte Extremwerte im ange-sprochenen Unternehmen betragen 70 bis 90 m/s).

Wie das im Elektronenmikroskop gewonnene Auf-macherfoto zeigt, kann man das geometrische Gebildedes Fehlers als fast perfekte Kugel bezeichnen. Sol-cherart geometrische Gebilde sind nur extrem seltenim Ergebnis von „spritzenden Metallstrahlen“ zu er-warten. Vielmehr sind deformierte Formen das aus Er-fahrung gewonnene Bild solcher Beobachtungen. Be-reits dies legte den Gedanken nahe, nach anderen Vor-gängen für die Fehlerentstehung zu suchen.

Eine der ersten Überlegungen zur weiteren Verfol-gung der interessanten Fehlererscheinung war die nä-here Untersuchung der vor dem Prüfvorgang auf Fes-tigkeit durchgeführten tomografischen Untersuchun-gen. Abb. 5 zeigt die Fehlerstelle in der Glaskörperdar-stellung der tomografischen Aufnahme. Mit Unter-stützung des Auswerteteams von Volumegraphics Hei-delberg wurde diese Stelle einer näheren Betrachtungunterzogen. Eine der dabei gewonnenen Aufnahmenist in Abb. 6 wiedergegeben. Deutlich ist die kugelför-mige Ausbildung der Fehlstelle erkennbar.

2. Andere Überlegungenzur Entstehung des FehlersDie angezweifelten Bedingungen für das Entstehen vonSpritzkugeln im untersuchten Praxisfall veranlasstenzu Überlegungen über andere Ursachen für das Auftre-ten des beobachteten Fehlers und die daraus folgendenWirkungen. Gedanklich scheint folgender Ablauf desEntstehens der beobachteten Fehlererscheinung vor-stellbar und wird nachstehend erläutert. Der Ablauf istin Abb. 7 schematisch dargestellt.

In Abb. 7a ist gezeigt, dass das Gießmetall derSchmelze mit hoher Geschwindigkeit in den Form-hohlraum strömt und eine Gasblase mitreißt. Die Ener-gie des Metallstrahls weist eine hohe Geschwindig-keitshöhe und nur eine geringe Druckhöhe auf. DieGasblase bleibt während des Strömens nahezu unver-ändert erhalten. Erreicht der Flüssigmetallstrom das

Ende des Formhohlraumes, so staut er zurück(Abb. 7b). Die Druckhöhe steigt extrem schnell an. Dasbewirkt einen hohen Druck auf die Gasblase. Schließ-lich reißt die Außenhaut der Gasblase an einerSchwachstelle auf. Flüssiges Metall dringt in die Gas-blase ein. Die Außenhaut der Blase ist während desGesamtablaufs derart verfestigt, dass sie jedoch nichtmehr aufschmilzt. Mit Abkühlung des Metalls bildetsich ein nahezu ideal ausgeprägter, kugelförmiger Kör-per, der sich deutlich von der Grundschmelze ab-grenzt. Der Spalt zwischen dem kugelförmigen Fehlerund dem Grundwerkstoff ist im untersuchten Fall si-cherlich durch den Prüfversuch aufgeweitet.

Abb. 8 zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme derbeobachteten Fehlstelle in der Bruchfläche des Bau-teils.

Für eine Wertung, um welche Art der Fehlerentste-hung es sich handelt, wurde, wie vorstehend bereitsangeführt, ein EDX-Spektrum von der Randzone der„Spritzkugel“ und ein solches vom umgebenden Werk-stoff angefertigt. Die Ergebnisse zeigen die Abbn. 9a u.9b. Aus Abb. 9a kann gefolgert werden, dass der ku-gelförmige Fehler von einer Oxidhaut überzogen ist.Vorstellbar ist die Bildung einer derartigen Oxidhautnach beiden beschriebenen Vorgängen.

3. Zusammenfassung undSchlussfolgerungenDer im gegenständlichen Bericht be-schriebene Fehler steht wegen der gerin-gen Häufigkeit seines Auftretens nicht imMittelpunkt der qualitätssichernden Ar-beit in den Druckgießereien. Trotzdem istseine Erscheinung interessant und fordertzu Überlegungen und Untersuchungen zudessen Vermeidung heraus. In Druckguss-teilen, in deren Formhohlraum die Bedin-

Abb. 7: Ablauf des gedachten Fehlerbildungs-prozesses in schematischer Darstellung

Abb. 8: Lichtmikroskopische Aufnahme des Fehlers in derBruchfläche


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gungen für das Entstehen von Spritzkugeln sich alsnoch günstiger erweisen, ist es sicherlich erforderlich,erhöhte Bemühungen zur Vermeidung der Spritzku-geln aufzubringen. Deshalb wird man der Strömungs-führung des einströmenden Flüssigmetalls besondereAufmerksamkeit widmen müssen. Es ist sicherlich da-mit möglich, nicht nur das Entstehen von Spritzkugelnzu reduzieren, sondern auch deren Lage im Gussteil zubeeinflussen. Damit können Erschwernisse bei der spa-nenden Bearbeitung der Gussteile vermieden oder ver-ringert werden.

Im untersuchten Fall kann wegen der geringen Zahlder bisher auf statische Festigkeit geprüften Teile noch

keine endgültige Aussage getroffen werden, ob es sichum einen zufälligen oder systematischen Fehler han-delt. Im letzteren Fall wären Schlussfolgerungen fürdas Gießen der Teile zu ziehen.

Verfolgenswert ist auch das Auftreten ähnlicher odergleicher Fehler in Druckgussteilen, deren Formen dieAusbildung von „Flüssigmetall-Spritzern“ wenig odergar nicht ermöglichen. Es ist interessant aufzudecken,ob sich die in Abschnitt 2 angedachte und vermuteteFehlerbildung bestätigen lässt.

Die Vielfalt der Untersuchungsergebnisse lässt er-kennen, dass aus der Untersuchung eines zufällig ge-fundenen Fehlers eine große Zahl von weiteren Er-

Abb. 9a: EDX-Spektrum der Randzone der „Spritzkugel“ mit deutlicher Anzeige von Sauerstoffgehalt

Abb. 9b: EDX-Spektrum des die „Spritzkugel“ umgebenden Werkstoffes


246246

kenntnissen gewonnen werden kann. Die Autoren se-hen sich auf Grund der gefundenen und teilweise wi-dersprüchlichen Untersuchungsergebnisse nur bedingtin der Lage, sich für die eine oder andere Art der Ent-stehung des beschriebenen Fehlers zu entscheiden. Siewären erfreut, wenn dieser Beitrag zu einer Diskussi-on mit anderen Fachkollegen führen könnte, die ge-winnbringend für viele engagierte Druckguss-Spezia-listen wäre.

Gerade erst der jüngste Gedankenaustausch mit ei-nem im täglichen Betrieb an zahlreichen unterschied-lichen Druckgießmaschinen und in zahlreichen Druck-gießereien tätigen Spezialisten [6] hat ergeben, dassvon ihm sogar hervorragend ausgebildete Paraffin-Ku-geln, aus dem Kolbenschmiermittel stammend, in ei-nem Abguss gefunden wurden.

Ein breiter Erfahrungsaustausch verspricht immer ei-nen gedeihlichen und wertvollen Erkenntniszuwachs.

4. Literatur[1] Hasse, St., GIESSEREI-LEXIKON, Fachverlag Schiele &

Schön, Berlin 2008, S. 1148.[2] Anonym, Gussfehler-Atlas Band 2, Stahlguss, Temper-

guss, Kupfer-, Aluminium- und Magnesium-Legierun-gen, GIESSEREI-Verlag GmbH Düsseldorf 1956

[3] Autorenkollektiv, CASTING DEFECTS HANDBOOKAluminum & Aluminum Alloys, American Foundry So-ciety 2010

[4] Anonym, Gussfehler-Atlas, GIESSEREI-Verlag Düssel-dorf, 2. Auflage 1971

[5] Autorenkollektiv, Keine Episode – Zunehmende An-wendung des schnellen Computertomographen in derDruckgießtechnik, GIESSEREI 102(2015), Nr. 04, S. 40/45

[6] Persönliche Mitteilung F. Hoffmann, Fa. Bühler, Juni2015

mit 16. Deutschem DruckgusstagNürnberg, 12.–14. Januar 2016

Drei Fragen an Gerd Röders,den Vorsitzenden des Verbandes Deutscher Druckgießereien (VDD)

Seit vielen Jahrzehnten ist Druckguss ein erfolgreichesindustrielles Gussverfahren für die Serien- oder Mas-senproduktion von Konstruktionsteilen. Das bleibtauch in Zukunft so, versichert Gerd Röders, Vorsitzen-der des Verbandes Deutscher Druckgießereien (VDD).Wir sprachen mit ihm im Vorfeld der FachmesseEUROGUSS (12.–14. Januar 2016, Nürnberg) über denLeichtbautrend im Automobilbau, innovative Ferti-gungsverfahren wie den 3-D-Druck und das Vortrags-programm des Internationalen Deutschen Druckguss-tages.

1. Herr Röders, die Automobilindustrie – der größteKunde der Druckgießereien in Deutschland – steht be-züglich der von der EU verordneten Reduzierung derCO2-Emissionen von Neuwagen vor großen Herausfor-derungen. Bis 2020 soll der Ausstoß bei 95 GrammCO2/km für neue Personenkraftwagen liegen. Leicht-bau und Downsizing der Motoren, also die Steigerungder Effizienz bei gleichzeitiger Reduzierung des Ge-wichts, sind die Antworten der Automobilherstellerdarauf. Welche Auswirkungen hat diese Entwicklungauf die Druckguss-Branche?

Die Entwicklung immer neuer Komponenten imDruckguss geht rasant voran. Ob bei Strukturbauteilen,Komponenten für Elektromotoren oder intelligentenBauteilen für die Regelung der herkömmlichen Moto-ren – überall wird versucht, von den hervorragendenMöglichkeiten des Druckgießens Gebrauch zu machen.Die Druckgießer verschieben dabei gemeinsam mitden Maschinenherstellern, Legierungslieferanten undWeiterverarbeitern durch ständige Innovationen dieGrenzen unseres Verfahrens. Es ist erstaunlich, welchinnovative Lösungen und Bauteile hierbei entstehen,einige davon werden sicherlich auf der nächstenEUROGUSS wieder die begehrten Preise des Gesamt-verbands der Aluminiumindustrie (GDA) bzw. der Ini-tiative Zink erhalten, die im Rahmen der Druckguss-wettbewerbe ausgelobt sind.

2. Der Hype um 3D-Druck ist derzeit in aller Mundeund macht auch vor Druckgießereien nicht Halt. DasBundesministerium für Bildung und Forschung hatvor kurzem zu einem Technologiegespräch zum The-ma nach Bonn eingeladen. Wird künftig nicht mehrgegossen, sondern nur noch gedruckt?


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Der Megatrend neben der In-dividualisierung durch additi-ve Fertigung ist die Standardi-sierung. Hier hat der Druckgussgroße Vorteile: In wenigen Se-kunden werden fertige Bautei-le produziert. Und mit moder-nen CAD/CAM-Methoden kön-nen auch die Werkzeuge inkurzer Zeit hergestellt werden.Damit ist der Guss auch weiter-hin ein günstiges Verfahren fürhohe Serien. Aber auch An-sprüche an Oberflächen lassensich im Guss besser darstellenals beim 3D-Druck.Auf der an-deren Seite erlaubt der 3D-Druck eine höhere Flexibilität.Inwieweit der 3D-Druck durchgünstige Maschinen einmalwettbewerbsfähig für die Groß-serie ist, bleibt abzuwarten.Druckguss wird in meinen Au-gen genauso weiter nachgefragtsein wie der 3D-Druck. Ich per-sönlich halte diese neuen Tech-nologien für sehr spannendund bin sicher, dass sie sichrasch etablieren werden. Aberneben dem 3D-Druck wird es auch in 100 Jahren nochandere Fertigungsverfahren geben und bei den Fort-schritten der Gießereiindustrie wird der Druckguss inmeinen Augen sicher eines davon sein.

3. Im Januar veranstaltet derVDD wieder den Internationa-len Deutschen Druckgusstagauf der Fachmesse EURO-GUSS in Nürnberg. Das Pro-gramm wird Ende des Jahresveröffentlicht. Verraten Sie unsdennoch vorab, ob schon span-nende Vorträge feststehen?

Auch der 16. InternationaleDeutsche Druckgusstag solldas umfassende Angebot derEUROGUSS zum ThemaDruckgießen widerspiegeln.Das heißt, es werden Vorträgeentlang der gesamten Prozess-kette des Druckgießens im Pro-gramm sein. Dabei wird eszum Beispiel um innovativeTemperierkonzepte für dieAuslegung der Druckgießfor-men gehen. Einige Vorträgewerden auch das relativ abs-trakte Thema Industrie 4.0 auf-greifen und zeigen, wie das sogenannte Internet der Dingekonkret in den Druckgießerei-en umgesetzt werden kann. Si-

cher werden auch spannende Vorträge zu den ThemenWerkstoff- und Bauteilentwicklung zu hören sein. Ichbin überzeugt, dass für jeden Messebesucher etwas In-teressantes dabei sein wird.

Quelle: Presseinformation derEUROGUSS vom September 2015

Das MAGMAacademy-Programm 2015 –alle Termine der MAGMA im Überblick

Das umfangreiche Angebot derMAGMA Gießereitechnologie GmbH,D-52072 Aachen, Kackertstraße 11,

Tel.: 0241-88901-0, Fax: 0241-88901-62,an Seminaren, Workshops, Schulungen siehe unter:

www.magmasoft.de bzw. unter http://www.magmasoft.de/de/academy/downloads.html

Gerd Röders, Vorsitzender des VerbandesDeutscher Druckgießereien (VDD)


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Messe-Geschäftsführer Joachim Schäfer bei der Ehrung der Preis-träger im Forum des bdguss in Halle 13. (Foto: Constanze Till-mann © Messe Düsseldorf GmbH)

In diesem Jahr konnte Messe-Geschäftsführer JoachimSchäfer in einer feierlichen Zeremonie am 17. Juni dieGebrüder Kemper GmbH aus Olpe/Deutschland, MWSaus Kufstein/Österreich sowie das Schweizer Unter-nehmen Georg Fischer Automotive aus Schaffhausenauszeichnen.

Den ersten Preis in der Kategorie „Beste Sub-stitution eines anderen Fertigungsverfahrens“gewann die Firma Georg Fischer Automotive.Martin Guthoff vom Technical Product Managementdes Unternehmens sowie Dr. Martin A. Stehle, SalesDirector, wurden für die Entwicklung einer Konsolefür Fahrerhauslagerung bei Nutzfahrzeugen ausge-zeichnet. Produziert wird das im Eisensandguss gefer-tigte Bauteil am Automobilgussstandort des Unterneh-mens im deutschen Singen.

Das prämierte Bauteil von GF ist 13% leichter alssein Vorgänger in Schmiedestahl. Dazu bietet es beihoher Funktionsintegration und Montageerleichte-rung auch eine Kostenersparnis und zeigt so den Vor-teil von Guss im Vergleich zu anderen Fertigungsver-fahren auf.

Eine intensive Werkstoffentwicklung und eine ziel-gerichtete Analyse der Kennwerte des SIBODUR Werk-stoffs standen am Anfang der Entwicklung. Gemein-sam mit dem Kunden wurden wichtige Meilensteinemit der Validierung des Designs in der Simulation undder Erprobung des Bauteils im Versuch durchschritten.Das positive Ergebnis beim Crashtest des Fahrzeugsbildet die Bestätigung der gelungenen Projektarbeit.

Ein breit aufgestelltes Team aus Mitarbeitern desKunden, von Georg Fischer aus Singen und aus Schaff-hausen hat gemeinsam ein Ziel verfolgt, darum ge-kämpft und gewonnen. Das Bestehen aller Prüfungenund die Freigabe zur Serienlieferung sind die Beloh-nung für den Einsatz und die Arbeit des Teams.

Dr. Martin Stehle, Leiter des Verkaufs bei GF in Sin-gen nahm den Preis entgegen: „Wir freuen uns sehrüber diesen Preis. Durch diese Teamleistung konntenwir zeigen, dass Bauteile wie dieses, die Zukunft inGuss darstellen. Die enge Zusammenarbeit mit demKunden, die zielorientierte Teamarbeit und die techni-sche Kompetenz in Entwicklung und Fertigung eröff-nen uns neue Segmente und neue Produktgruppen fürden Eisenguss.“

Gussteil mit der besten FunktionsintegrationFür Kemper nahmen Vertriebsleiter Thomas Funkeund Entwicklungsingenieur Sebastian Ruhland vonModerator Arne Birken den Preis für das „Gussteil mitder besten Funktionsintegration“ entgegen. Ausge-zeichnet wurde das Anschlussstück „Aqa Perla Profes-sional“, das im Sandgussverfahren hergestellt wird.Eingesetzt wird Aqa Perla im Bauwesen und bei derTrinkwasseraufbereitung.

Der NEWCAST Award 2015Seit der ersten NEWCAST im Jahre 2003

ist der Award besonderes Highlightder „Bright World of Metals.“

V.l.n.r.: Joachim Schäfer, Geschäftsführer der Messe Düsseldorf,gratuliert Martin Guthoff und Dr. Martin A. Stehle von der FirmaGeorg Fischer Automotive zum Preis für die „Beste Substitutioneines anderen Fertigungsverfahrens“. Rechts im Bild: ModeratorArne Birken. (Foto: Constanze Tillmann © Messe Duesseldorf)

GF Automotive gewinnt mitseiner Konsole für die Fah-rerhauslagerung eines LKW© Georg Fischer AutomotiveAG


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V.l.n.r.: Messe-Gechäftsführer Joachim Schäfer, sowie ThomasFunke (Vertriebsleiter) und Sebastian Ruhland (Entwicklungsin-genieur) von der Firma Kemper mit dem Preis für das "Gussteilmit der besten Funktionsintegration".(Photo: Constanze Tillmann© Messe Duesseldorf)

Das Anschlussstück fürdie Aqa-Perla Weich-wasseranlage ist das„Gussteil mit der bestenFunktionsintegration“2015 © Gebr. KemperGmbH + Co. KG Metall-werke

Die komplexe Konstruktionsaufgabe bestand darin, dieAufnahme von Funktionseinheiten zum Mischen undMessen/Zählen sowie zum Probenehmen und zurRückflussverhinderung in einem Anschlussstückgleich mehrfach zu realisieren. Die Jury bescheinigteKEMPER mit der Verleihung des Awards, diese Auf-gabe herausragend gelöst zu haben.

Die KEMPER Forschungs- und Entwicklungsabtei-lung erstellt gemeinsam mit dem Kunden eine pro-zessoptimierte Lösung von der 3D-CAD-Konstruktionbis zur fertigen Systemlösung. Computer Aided Manu-facturing ist hier das Stichwort. Das garantiert Sicher-heit im Produktionsprozess. Die computergestützteGuss-Simulation unterstützt einen qualitätsgesicher-ten, umwelt- und ressourcenschonenden Gießprozess.

In der modernen Sandgießerei werden 2.500 unter-schiedliche Bauteile für mehrere hundert Kunden imIn- und Ausland gegossen. KEMPER ist Spezialist undTrendsetter für gewichtsoptimierte, strömungsgünstigeGussteile, innovative Werkstoffentwicklungen undumweltbewusste Fertigungsverfahren. Jährlich verar-beitet KEMPER 3.300 Tonnen Guss zu Kundengussund Armaturen. Mittels vollautomatischer Kernher-stellungsverfahren werden jährlich Sandkerne für ca.7,5 Mio. Gussteile gefertigt.

Hans Zeller (Vertriebs- und Marketingleiter, 2. v. links) und JosefStiegler (CEO, rechts) von der Firma MWS nehmen denNEWCAST Award für die Entwicklung eines Carrier Modulesauf der GMTN 2015 an. (Photo: Constanze Tillmann © MesseDüsseldorf)

CEO Josef Stiegler sowie Vertriebs- und Marketinglei-ter Hans Zeller erhielten ihn für die Entwicklung einesCarrier Modules, das im Aluminium-Sandgussverfah-ren gefertigt wird und im Fahrzeugbau zum Einsatzkommt. Für diesen Zellmodulträger wurde am Stand-ort Friedrichshafen in eine eigene Fertigungslinie samtBearbeitungsanlagen investiert.

Der Award für die „Beste gießtechnischeLösung mit Erweiterung der gießtechnischenGrenzen“ schließlich ging an MWS.

Das Unternehmen präsentierte sich auf derNEWCAST im Juni 2015 mit diversen Exponaten undkonnte seine Leistungsfähigkeit in der Entwicklungund Fertigung von Aluminium-Sand- und Kokillen-gussteilen bis hin zur Lieferung von kompletten ein-baufertigen Systemen einer Vielzahl interessierterFachbesucher vorstellen.

Geschäftsführer Josef Stiegler freut sich daher nichtnur über die Auszeichnung, sondern zieht auch eineäußerst positive Bilanz der Messe: „Der Preis für die„beste gusstechnische Lösung“ unter den vielen hun-dert Ausstellern unterstreicht den besonderen An-spruch an Entwicklung und Technik, den die MWS alsgrößtes Sandgussunternehmen in Europa an sich stellt:nämlich die wirklich beste Lösung für unsere Kundenzu finden“.

Quelle:Frank Lindner, Der Newcast Award 2015,www.newcast.de

Mit dem drittenNEWCAST-

Award ausge-zeichnet wurdediese gekühlte

hochspan-nungsfeste Bat-teriehalterung

für Elektrofahr-zeuge © MWS


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Weiterbildung – Seminare – Tagungen – Kongresse – MessenDer Verein Deutscher Gießereifachleute bietet in seiner VDG-Akademie im Jahr 2015 noch folgendeWeiterbildungsmöglichkeiten an:Datum: Ort: Thema:2015

21.10. Düsseldorf Europäische Normen für Gusswerkstoffe und Gussstücke22./23.10. Bad Dürkheim Technologie des Feingießens – Innovation durch fundiertes Wissen22./23.10. Düsseldorf Metallurgie und Schmelztechnik der Eisen-Gusswerkstoffe im Kupolofen22./23.10. Düsseldorf Fortbildungslehrgang für Immissionsschutzbeauftragte in Gießereien26./27.10. Düsseldorf Die neue ISO 9001:2015/Die neue ISO 14001:201503./04.11. Düsseldorf FMEA für Gießereiprodukte und gießereitechnische Prozesse05./06.11. Düsseldorf Werkstoffkunde der Gusseisenwerkstoffe

13.11. Düsseldorf Anwendung der Konstruktion in der Gussherstellung – Kokillenguss19./20.11. Kassel Gesundheitmanager/in in Gießereien – 4. Modul Praxisprojekt19./20.11. Bad Dürkheim Gießerei 4.0-Symposium19./20.11. Aalen Fertigungsgerechte Projektierung von Gussteilen aus Grau- und Sphäroguss23./24.11. Düsseldorf Konstruieren mit Gusswerkstoffen25./27.11. Duisburg Grundlagen der Gießereitechnik für Al-Gusslegierungen

30.11. Düsseldorf Gefügebildung und Gefügeanalyse der Al-Gusswerkstoffe01./02.12. Düsseldorf Formstoffbedingte Gussfehler02./04.12. Düsseldorf Führungskompetenz für die betriebliche Praxis07./09.12. Düsseldorf Formfüllung, Erstarrung, Anschnitt- und Speisertechnik bei

Gusseisen-Werkstoffen08./10.12. Soltau Wettbewerbsvorteil durch schnelles Rüsten – SMED09./11.12. Düsseldorf Formfüllung, Erstarrung, Anschnitt- und Speisertechnik bei

NE-Gusswerkstoffen14./15.12. Düsseldorf Metallographie der Gusseisen-Werkstoffe16./17.12. Düsseldorf Metallurgische Gussfehler in Eisen-Gusswerkstoffen

Änderungen von Inhalten, Terminen und Veranstaltungsorten vorbehalten!

Ansprechpartner bei der VDG-Akademie: Dipl.-Bibl. Dieter Mewes, Leiter der VDG-Akademie,Tel.: +49 (0)211 6871 363, E-Mail: [email protected] | Frau Mechthild Eichelmann,Tel.: 256, E-Mail: [email protected] | Frau Andrea Kirsch, Tel.: 362, E-Mail:[email protected] | Frau Corinna Knöpken, Tel.: 335, E-Mail: [email protected] | Martin Größchen, Tel.: 357, E-Mail: [email protected] VDG-Akademie ist seit dem 4. September 2008 nach der Anerkennungs- und Zulassungsverordnungfür die Weiterbildung (AZWV) zertifiziert.Anschrift: VDG-Akademie, VDG-Verein Deutscher Gießereifachleute e.V, D-40549 Düsseldorf, Hansa-allee 203, E-Mail: [email protected], www.vdg-akademie.de

Weitere (internationale) Veranstaltungen:201528./29.10. Paderborn Einführung in die additive Fertigung (www.dgm.de)03./05.11. Leoben MPPE 2015 – Int. Conf. on Materials, Processing a. Product Engineering

(www.mppe.org)04./05.11. Berlin Kupfer-Symposium 2015 ([email protected])

09.11. Braunschweig GOM Inspect-Einführungsseminar (www.gom.com/de/events)10./11.11. Bonn Metallurgie u. Technologie d. Aluminium-Werkstoffe (www.dgm.de)11./12.11. Essen 2. Praxistagung „Energieeffizienz i.d. Thermoprozesstechnik“

(www.energieeffizienz-thermoprozess.de)

Veranstaltungskalender


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17./20.11. Frankfurt a.M. Formnext 2015 – Werkzeug- und Formenbau und additive Fertigungs-technologien (www.mesago.de/de/formnext/)

19./20.11. Bad Dürkheim Symposium Gießerei 4.0 (www.vdg-akademie.de)23./25.11. Essen 6. Ewi-Praxistagung „Schmelzen und Giessen von Eisen- und

NE-Metallen“ (www.ewi-schmelzen.de)02./04.12. Kaohsiung IMT Taiwan – International Metal Taiwan (www.IMTtaiwan.com)08./09.12. München Kleben in der Industrie (www.euroforum.de/kleben)

201612./14.01. Nürnberg EUROGUSS 2016 (www.euroguss.de) und 16. Int. Deutscher Druckgusstag11./12.02. Bochum 16. CAR-Symposium (www.car-symposium.de)16./17.02. Duisburg 1. Int. Deutsches Formstoff-Forum 2016 (info: [email protected])

24.02. Nürnberg Schadensuntersuchungen an Al-Bauteilen (www.dgm.de/fortbildung)28.02./04.03.Ermatingen (CH) Systematische Beurteilung Technischer Schadensfälle (www.dgm.de)15./18.03. Darmstadt Einführung in die Metallkunde für Ingenieure u. Techniker (www.dgm.de)17./18.03. Aachen Aachener Gießerei-Kolloquium (www.gi.rwth-aachen.de)07./08.04. Bad Ischl 60. Österreichische Gießerei-Tagung ([email protected])14./15.04. Magdeburg Deutscher Gießereitag 2016 ([email protected])16./19.04. Minneapolis (USA) CastExpo ’16 (www.afsinc.org)19./22.04. Karlsruhe Paintexpo – 6. Internationale Leitmesse für industrielle Lackiertechnik

(www.paintexpo.com)10./13.05. Wien Intertool 2016 (www.intertool.at)11./13.05. Prag 3rd International Conference on Heat Treatment and Surface Engineering

in Automotive Applications (www.htconference-prague2016.cz)22./25.05. Nagoya (J) 72th World Foundry Congress 2016 (www.thewfo.com)29.05./ Graz THERMEC 2016 – International Conference on Processing &03.06. Manufacturing of advanced Materials30./31.05. Seggau CBC 2016 – 4th Symposium on Carbon Based Coatings31.05./ Stuttgart Parts2clean – 14. Internationale Messe für industrielle Teile- und02.06. Oberflächenreinigung (www.parts2clean.de)07./08.06. Augsburg wfb 2016 – Fachmesse f. d. Werkzeug u. Formenbau (www.wfb-messe.de)13./17.06. München 19th WCNDT – World Conference on Non-Destructive Testing

(www.wcndt2016.com)14./16.06. Erfurt RapidTech – 13. Internationale Fachmesse + Tagung für Rapid-

Technologien (www.rapidtech.de)12./14. 09. Linz a.d. Donau ECIC 2016 – 7th Europ. Coke and Ironmaking Conf. (www.ecic2016.org)13./17.09. Stuttgart AMB – Int. Ausstellung für Metallbearbeitung (www.amb-messe.de )24./25.11. Darmstadt CastTec 2016 – Die Welt der Gusseisenwerkstoffe – Vielfalt für die Zukunft

(www.casttec2016.com)

201730.05./30.06. Stuttgart MEX-Moulding Expo 2017 (www.messe-stuttgart.de/moulding-expo)

Für die Angaben übernimmt die Redaktion keine Gewähr!

Ausschreibung6. Zink-Druckguss-Wettbewerb der Initiative Zink

anlässlich der EUROGUSS 2016.Informationen und Anmeldeunterlagen siehe: www.zink.de


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Der Ausbau der Infrastruktur desÖGI wie auch die gleichzeitige Ab-wicklung von Kunden- und For-schungs- und Entwicklungsprojek-ten für die Gießereiindustrie verliefim Berichtsjahr 2014 hervorragend.Neben den F&E-Aktivitäten mitSchlüsselkunden aus der Automo-bilindustrie sowie der zulieferndenGießereiindustrie wurden interna-tionale Projekte vertieft und erfolg-reich durchgeführt.

Über die einzelnen Forschungs-projekte, die mit Projektbeteiligun-gen von österreichischen und deut-schen Firmen abgewickelt wurden,wird im Weiteren berichtet. DieseF&E-Tätigkeiten ermöglichen esdem ÖGI, die Gießereiindustriebeim weiteren Ausbau des FEI-Po-tentials zu unterstützen und in Zu-sammenarbeit mit den österrei-chischen Gießereien deren indivi-duelle F&E-Problemstellungen ziel-gerichtet zu bearbeiten. Besondershervorzuheben ist, dass diesehochqualitativen Arbeiten zeit-gleich mit den Umbauarbeiten imGießereitechnikum und dem Büro-zubau einhergingen.

Als Fortführung der Um- undAusbauten am ÖGI wurde ein Bü-rozubau umgesetzt, der es ermög-licht, in Metallographie und Che-mie zusätzlichen Platz für Moder-nisierungen zu schaffen. Diese wer-den zum einen durch die geplantenNeuanschaffungen von Gerätenund zum anderen durch eine Ver-besserung der Infrastruktur umge-setzt. Außerdem entstehen da-durch räumliche Möglichkeiten fürweitere Personalkapazitäten, dieden Ausbau der Forschungstätig-keit weiter vorantreiben.

Im Gießereitechnikum wurdeeine neue Sandaufbereitungsanlageinklusive Absaugung sowie einDurchlauf-Wirbelmischer instal-liert. Damit verbunden waren wei-tere Investitionen in die Infrastruk-tur und auch in die Arbeitssicher-heit. Die Umsetzung erfolgte durchdie große Mithilfe der Mitarbeiter

und resultierte in einer „weißen“Gießerei, über die im Nachfolgen-den berichtet wird.

Im Gesamten betrachtet ermögli-chen diese zukunftsweisende Infra-struktur und das FEI-Potential desÖGI eine höchst effiziente Unter-stützung für die österreichischeGießereiindustrie, wie auch dermetallverarbeitenden Industrie.

WeiterbildungsaktivitätenSchulungen und SeminareIm Jahr 2014 wurden insgesamt 22Schulungen und Seminare zunachfolgenden Themen abgehal-ten:• Allgemeine Schulungen

(Al-Technologie, Gusseisentech-nologie, Werkstoffprüfung)

• Druckguss-Technologie(3-tägiges Seminar)

• Radioskopieausbildung(5-tägiger Fachkurs mitPersonenzertifizierung)

• LehrlingsausbildungVon den insgesamt 228 Teilneh-mern kamen 145 aus der Industrie

und 83 waren Studenten der Mon-tanuniversität. Seit dem Jahr 2004haben damit über 1500 Personendie Weiterbildungsveranstaltungendes ÖGI besucht.

Die hohe Nachfrage aus der In-dustrie für einen Kurs im Fachbe-reich Druckguss (Abb. 1) hat sichauch im Jahr 2014 fortgesetzt. Dasin Rücksprache mit der Industrieund erfahrenen Druckgusstechno-logen erstellte Fortbildungspro-gramm stellt eine neue Qualifi-zierungsmöglichkeit im BereichDruckguss für die Meister- oderVorarbeiterebene sowie für Kon-strukteure und für Einkäufer dar.Das dreitägige Seminar bietetden Technologie-Neulingen eineGrundlage bzw. Weiterbildung,aber auch eine Auffrischung undFortbildung für erfahrene Gießerund Technologen.

Das ÖGI ist die einzige Stelle inÖsterreich für Radioskopieausbil-dung der Stufen 1 und 2 nach ENISO 9712 / M3041 und M3042. ImBerichtsjahr wurden 2 Fachkursefür Stufe 1 mit insgesamt 17 Teil-nehmern durchgeführt.

Aus dem Österreichischen Gießerei-Institut des Vereins für praktische

Gießereiforschung in LeobenTätigkeitsbericht 2014

Abb. 1: Druckgussschulung


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Forschung & EntwicklungFür Forschungsprojekte im allge-meinen Interesse wurden Leis-tungs- und Investitionsförderungendurch projektgebundene Förde-rungsbeiträge der Forschungsför-derungsgesellschaft (FFG) von rd.€ 1.013.294,– genehmigt und abge-arbeitet. Diese Projekte wurdenauch vom Land Steiermark durchdie SFG – Steirische Wirtschafts-förderungsgesellschaft – sowie vonden Landeskammern kofinanziertund unterstützt. Den Förderstellensei an dieser Stelle herzlich ge-dankt.

Im Rahmen der mit Mitgliedsbe-trieben durchgeführten Gemein-schaftsforschung wurden mehrereThemenschwerpunkte bearbeitet:• Alternative Formstoffe in der

Gießerei• Druckguss (CONAN)• Aluminium Melting Compe-

tence Center (AMCC)• OptiMatStruct (FFG-COIN)• Hoch Si-haltiges Gusseisen

(ESiCast)

Weiters wurden die folgenden For-schungsvorhaben mit Firmenbetei-ligungen durchgeführt:• High Performance

Aluminium Based Bearings(MIBA-Laakirchen/FFG)

• Innoalloy(MIBA Laakirchen/FFG)

• Einflussgrößen auf einhomogenes Al-Gussgefüge(Borbet/FFG)

Auf europäischer Ebene wurdenmehrere Projekte als wissenschaft-liche Partner erfolgreich abgearbei-tet:• NEMO (EU/CorNet)

(New Method of enhancedQuality Assessment by Compu-ter Tomography for Castings)

• Doshormat (EU/FP7)(Prototype Development ofan Ultrasound Degasser forAluminium)

• Ablamod (EU/FP7)(Thermal Properties of re-entryMaterials)

• Characterisation of demisableMaterials (CHARDEM)(ESA/ESTEC)

Das ÖGI ist damit nicht nur beiEigenprojekten, sondern auch zu-nehmend als zentraler Hauptpart-ner in von Firmen beantragten FFG-

Projekten sowie darüber hinaus alsnationaler und internationaler Part-ner in EU-Netzwerkprojekten ver-treten. Hervorzuheben ist, dass dieF&E-Tätigkeiten auch in 20 Vorträ-gen und 20 Veröffentlichungen inrenommierten Zeitschriften undTagungen Niederschlag gefundenhaben.

Highly Innovative Productionof Efficient Radial BEARingsHIPERBEAR 2.0Ziel dieses 2013 gestarteten, vonder Österreichischen Forschungs-förderungsgesellschaft (FFG) geför-derten mehrjährigen Projekts istdie Entwicklung eines Prozesseszum Verbundstranggießen von Alu-minium-Werkstoffen. Das Projekt-konsortium besteht aus der Fa.MIBA Gleitlager GmbH, Laakir-chen, dem Lehrstuhl für Umform-technik und Gießereiwesen derTechnischen Universität Münchenund der LKR Leichtmetallkompe-tenzzentrum Ranshofen GmbH. HI-PERBEAR 2.0 ist das Nachfolgepro-jekt des zwischen 2009 und 2013

erfolgreich durchgeführten Projek-tes HIPERBEAR und soll die ge-wonnenen grundlagennahen Er-kenntnisse in die Entwicklung undUmsetzung einer Prototypen-Ver-bundgießanlage transferieren.

Für die Entwicklung dieser Pro-totypen-Gießanlage wurde der ge-samte Gießprozess in einer dreidi-mensionalen Computersimulationabgebildet (Abb. 2). Damit könnenProzessparameter wie zum BeispielGießgeschwindigkeit, Schmelze-temperaturen und Kühlbedingun-gen schnell und einfach variiertund die Auswirkungen auf dieBandtemperatur untersucht wer-den. Die aus der Simulation ge-wonnenen Erkenntnisse flossen indie konstruktive Gestaltung derAnlage sowie Gießparameter für er-folgreichen Verbundguss ein.

Um begleitende Verbundgussver-suche auch im Labormaßstabdurchführen zu können, wurdezusätzlich eine Kleinanlage ent-wickelt, gefertigt und aufgebaut(Abb. 3). Die Anlage ist so ausge-legt, dass die Erprobung von ver-schiedenen Materialpaarungen

Abb. 2: Kontinuierlicher Verbundguss im Simulationsmodell der Prototypen-Gießanlage.

Abb. 3: Kleinanlage zur Durchführung von Verbundgussversuchen.

Abb. 4: Planungder neuen Druck-gießzelle am ÖGI.


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Beispiel wurde von der Fa. Wollinein vollautomatisiertes Sprühportalangeschafft, welches die standardi-

sierte Sprühung mittels Hand-sprühpistole zur Gänze ablöst.

Die Vorbereitungen für weitereAdaptionen der Druckgießanlage(Abb. 4) wurden bereits in Angriffgenommen, so wurde durch eineintelligente Umstellung der Schalt-schränke der DG-Anlagen und Pe-ripherien der Platz im Bereichrund um die Bedieneinheit verdop-pelt. Ein neuer Estrich und dieNeuverlegung von Kabelführungenund -kanälen ebnen den Weg fürdie Implementierung einer neuenRoboterdosieranlage sowie neuerPeripherien, wie einer Vakuuman-lage und neuer Kühlgeräte, welchefür das Jahr 2015 bereits vorgeplantsind.

Die Roboterdosieranlage, welchein Form einer Sicherheitszelle aus-geführt und an die ÖGI-DG-Anlage

bei vorgewählter Substrat- undSchmelzetemperatur und unter de-finierten Gießgeschwindigkeitenermöglicht wird. Um die thermi-schen Verhältnisse in der Verbund-zone sowie den Schmelzeflusswährend des Verbundgießprozes-ses besser zu beschreiben und zuverstehen, wurde auch von dieserKleinanlage ein 3D-Simulations-modell entwickelt.

Projekt „CONAN“(FFG-Collective Research)Im Bereich Druckguss wurde unterdem Namen „CONAN – CastingOptimization by New Methods,Applications and Numerical Tech-niques“ ein neues Forschungspro-jekt gestartet, welches als Ziel dieErforschung neuer und innovativerThemen, insbesondere aus dem Be-reich Peripherie, Prozessoptimie-rung und Gussqualitätsverbesse-rung hat. Das Projekt mit insgesamtvier Jahren Laufzeit wurde im Rah-men der Collective-Research-För-derschiene der ÖsterreichischenForschungsförderungsgesellschaft(FFG) ins Leben gerufen. Aufbau-end auf das sehr erfolgreiche FFG-Projekt COIN HP-Druckguss, wel-ches im Oktober 2014 zum Ab-schluss gebracht wurde, wird Fir-men die Möglichkeit geboten,einen Abgleich zwischen Theorieund Praxis zu erlangen, neue Me-thoden, Anwendungen und Tech-nologien erproben zu lassen unddiese auch in die eigenen Serien-prozesse übernehmen zu können.Unmittelbar mit dem Projektstartkonnte ein Arbeitskreis gebildetwerden, der zum Ende 2014 einestattliche Größe von 90 Teilneh-mern, darunter OEMs, Gießereilei-ter, Anwender, Zulieferer und auchPraktiker vorweisen konnte.

Mit dem Start des ersten Projekt-jahres wurde das erste Ziel des Pro-jektes angesteuert, nämlich derAufbau und die Erneuerung der In-frastruktur der Abteilung Dauer-formguss, um auch den Firmenadäquate Ergebnisse liefern undwie gewohnt am Puls der Zeit for-schen zu können. Durch die groß-zügige und auch hinsichtlich Inge-nieursleistung aufwendige Betreu-ung und Zuwendung einiger betei-ligter Firmen konnte bereits imJahr 2014 ein großer Schritt in die-se Richtung gegangen werden. Als

adaptiert wird, wurde gemeinsammit den Firmen Bilfinger Chemserv(Systemintegrator) und KUKA (Ro-boterhersteller) geplant und spe-ziell auf die Wünsche und Anwen-dungen des ÖGI abgestimmt.

Projekt „AlternativeFormstoffe & Formstoffprüfungfür die Gießerei“(FFG-Collective Research)Im laufenden Projektabschnitt 2014(3 von 4) wurden folgende Themenbehandelt:Proben pressen & Proben rammen:Es wurde versucht, jene Pressdrü-cke zu ermitteln, welche 1, 2, 3, 4und 5 Rammschlägen zur Herstel-lung eines 50/50 mm Ø/H-Grün-sandprüfkörpers nach VDG ent-sprechen.

Abb. 5: Zusammenhang Rammschläge – Pressdruck für 3 unterschiedliche Grünsand-mischungen: A – trocken (2,8 % H2O), B – feucht (3,75 % H2O) und C – nass (4,3 %H2O).


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Der Zusammenhang zwischenRammschlägen und Pressdrückenist linear ansteigend: Eine zuneh-mende Anzahl an Rammschlägenentspricht höheren Pressdrücken.Es zeigte sich aber auch klar, dassder Pressdruck von der Formstoff-feuchte und somit von der Ver-dichtbarkeit abhängt. Für einenSand mit hoher Feuchte (4,3 %H2O) entsprechen die drei Ramm-schläge einem Pressdruck von1500 N. Vergleichsweise für einentrockenen Formsand mit z. B.2,8 % H2O sind die klassischendrei Rammschläge mit 2500 NPressdruck gleichzusetzen (Abb. 5).

Das Festigkeitsverhalten vonPrüfkörpern, die mit drei bis fünfRammschlägen verdichtet werden,ist ebenfalls linear ansteigend.

Sinterverhalten vonFormstoffmischungen fürStahlgießereien im Bereichvon 1250 bis 1600°C:In ersten Prüfserien wurden Quarz-sand und Zirkonoxidsand sowiefertige Mischungen, davon aus Re-generat, Neusand und verschiede-nen gebräuchlichen Zugaben, ge-testet. Das Sinterverhalten wurdenach VDG P26 mit der Schiffchen-methode geprüft, die Auswertungerfolgte in einer neu erstellten 6-Stufen-Kategorie von „ungesintert,loser Sand“ – Stufe 1 – bis „gesam-te Probe fest verbunden“ – Stufe 6.

Es zeigte sich, dass der in derStahlgießerei gerne verwendeteZirkonoxidsand bereits bei sehrniedrigen Temperaturen viel leich-ter konglomeriert als der Quarz-sand. REM-Untersuchungen zufol-ge dürfte dies auf eine „Schwitz-reaktion“ zurückzuführen sein, diean der Oberfläche der Sandkörnerzur Bildung einer niedrig schmel-zenden Glasphase führt. Die Zir-konoxidkörner kleben dadurch be-reits ab 1300 °C zusammen.

Echte Konglomeratbildungenentstehen durch Verunreinigungen,z. B. Ca- oder Ti-hältige Körneroder auch durch Beimengungenwie Eisenoxid. Diese bilden niedrigschmelzende Tröpfchen, welcheaufschmelzen und so eine gewisseMenge an umliegenden Sandkör-nern durch Clusterbildung verbin-den.

In Randbereichen von Gussfor-men, die durch die Stahlschmelzebis 1600 °C belastet werden, kön-nen diese Clusterbildungen zum„Anbrennen der Form“ und zu un-erwünschten Reaktionen zwischenFormstoff und Gusshaut führen.Narbige Oberflächen sind die Fol-ge.

Beispielbilder zeigen Versinte-rungen von Sandkörnern sowieKonglomeratbildungen infolge Ver-unreinigungen und Beimengungenim Formstoff, die zu niedrigschmelzenden Phasen führten(Abb. 6).

Projekt „Advanced AblationCharacterization and Model-ling – ABLAMOD“Ziel des Projekts ist das vertiefteVerständnis der physikalischenVorgänge bei der thermischen Be-lastung von Ablator-Materialienbeim Wiedereintritt von Raumfahr-zeugen in die Erdatmosphäre so-wie deren numerische Modellie-rung.

Das Projekt wird im siebentenRahmenprogramm der Europäi-schen Kommission unter Leitungdes Deutschen Zentrums für Luft-und Raumfahrt (DLR) durchge-führt. Weitere Projektpartner sindAirbus Defence and Space, die ita-lienische AVIO und das Centro Ita-liano Ricerche Aerospaziali, dasAustrian Institute of Technology,die schottische University ofStrathclyde und andere.

Die Aufgabe des Österreichi-schen Gießerei-Instituts in diesemProjekt ist die dreidimensionaleCharakterisierung von verschiede-nen Ablator-Werkstoffen mittelsRöntgen-Computertomographie(Abb. 7).

Diese Werkstoffe auf Silikon-,Kork- und Kohlefaserbasis werdenin ihrer Makro- und Mikrostrukturdargestellt und auf Basis dieserdreidimensionalen Dichtevertei-lung werden Rechennetze für dienumerische Simulation der Abla-tion während des thermischenSchutzvorgangs generiert.

Abb. 6: Zirkonoxid-Sand, 5 min. gesintert bei 1450 °C: Niedrigschmelzende Phasen mitFe, Ca, Mg, Al durch Verunreinigungen im Sand führen zu Versinterungen und zu Kon-glomeratbildungen. Nachweise durch REM-EDX-Analysen.

Abb. 7: Schnitt durch ein silikonbasiertesMaterial (AVIO) nach dem Durchströmendes heißen Gases beim Verbrennungspro-zess im Plasmawindkanal.


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58. ÖsterreichischeGießerei-Tagungam 24./25. April2014 in Bad Ischl

Knapp 275 Teilnehmeraus sechs Ländern habensich am 24./25. April2014 in Bad Ischl zur58. Österreichischen Gie-ßerei-Tagung eingefun-den, um fachspezifischeThemen zu diskutierenund sich über neueste Entwicklun-gen auf dem Gießereisektor bei derbegleitenden Zulieferausstellung zuinformieren. Damit zählt die Ta-gung zu einer der größeren deutsch-sprachigen internationalen Gieße-rei-Tagungen im europäischenRaum, die vom ÖsterreichischenGießerei-Institut ÖGI, vom Lehr-stuhl für Gießereikunde an derMontanuniversität Leoben unddem Verein Österreichischer Gieße-reifachleute VÖG organisiert wird.Die hohe Qualität der Vorträge undein umfassendes und interessantesRahmenprogramm fanden großenAnklang und hohes Interesse beiden Teilnehmern.

In den mehr als 22 Plenar- undFachvorträgen wurde das Mottoder Tagung „Gießen als Innovati-onsträger bei der Bauteilentwick-lung: Material- und Energieeffi-zenz“ von den Vortragenden aufge-griffen und es wurde über neuesteForschungsergebnisse aus den Be-reichen Metallurgie, Gießtechnolo-gie sowie moderne und zukunfts-weisende Optimierungsmöglich-keiten für Gießverfahren und Guss-teile berichtet sowie Ausblicke inkünftige Entwicklungen und An-forderungen an Gießer und Guss-produkte gegeben.

Neben den hervorragenden fach-lichen Vorträgen, wofür den Refe-renten herzlicher Dank gilt, sindvor allem das Ambiente, das dieKurstadt Bad Ischl bietet, sowie diegute Stimmung und Atmosphäreunter der die Tagung abgewickeltwurde, hervorzuheben. Insbeson-dere der traditionelle Gießerabend,der in der Trinkhalle des Kurortsstattfand, ließ kulinarisch, aberauch unterhaltungsmäßig keineWünsche offen und hat wesentlichzu einem ungezwungenen Erfah-rungsaustausch unter den Fachkol-legen beigetragen.

Bürozubau am ÖGI

In der zweiten Phase des Ausbauswurde dem kontinuierlichenWachstum des ÖGI Rechnung ge-tragen und ein Bürozubau umge-setzt, der eine Erweiterung der La-bore und zusätzliche Büros bietet.Die Erweiterung des Bürogebäudes(Abb. 9) umfasst rd. 250 m2 und er-möglicht eine zukünftige Neuge-staltung von Chemie und Metallo-graphie.

Durch die gute Planung und kon-sequente Kontrolle konnte der Zu-bau sowohl termingerecht als auchohne Kostenüberschreitung mitEnde des Jahres fertiggestellt wer-den. Durch den großen Einsatz derMitarbeiter konnten bereits vorWeihnachten die Büros und dasneue Sekretariat mit Empfang be-zogen werden. Der 2. Bauabschnittwurde somit sehr erfolgreich in dergeplanten Zeit und mit den dafürvorgesehenen finanziellen Mittelnumgesetzt. Der neue Bürozubau be-sticht durch seine freundliche undhelle Atmosphäre mit Blick auf daszum Institut gehörende Gelände.Innerhalb der Verwaltung sind kur-ze Wege entstanden und durch diedirekte Anbindung an das Büroge-bäude und die Nähe zum Techni-kum ist die Lage des Empfangssehr günstig angeordnet. Besondersder neue Schulungs- und Multi-funktionsraum (Abb. 10) bestichtdurch seine freundliche Atmo-sphäre.

Abb. 8: Tagungsort Kongress & TheaterHaus Bad Ischl.

Abb. 9: Außen-ansicht desBürozubaues.

Abb. 10: Innen-ansicht desneuen Schu-lungsraumes.


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GießereitechnikumDas Gießereitechnikum musstesich seit Bestehen immer wieder andie sich stetig wandelnden Anfor-derungen, vor allem hinsichtlichder Gerätschaften und der nötigenInfrastruktur, anpassen.

Im Jahr 2014 wurden die Infra-struktur und wesentliche maschi-nelle Anlagen im Gießereitechni-kum erneuert. Dank einer Infra-strukturförderung durch dasBMWFW, das die gemeinsame An-schaffung und den Betrieb vonGroßanlagen durch mehrere Insti-tute fördert, konnte in Zusammen-arbeit mit dem Lehrstuhl für Gieße-reikunde der Montanuniversitätdie 60 Jahre alte Sandaufberei-tungsanlage durch einen neuen Ei-rich-Mischer Bez. R09 (Abb. 11) er-setzt und eine Hallenabsaugung in-klusive Entstaubung und Luftrück-führung von LHS installiert wer-den. Ein Dank gebührt den beidenFirmen, die bei der Preisgestaltungsehr entgegengekommen sind.

Zusätzlich und neu wurde einDurchlaufmischer, Fabr. DWM1–3 to/h, EG, installiert, der kos-tenlos von der Fa. Wöhr zur Verfü-gung gestellt wurde. Durch dieAusstattung mit zwei Pumpsys-temen können sowohl organischals auch anorganisch gebundene

Formstoffmischungen hergestelltwerden und ein Formsand-Wech-selbehälter bringt zusätzliche Fle-xibilität, wenn verschiedene Sandezu Versuchszwecken eingesetztwerden. Damit ist das Technikumauf der Formstoffaufbereitungsseitehervorragend ausgestattet. Die An-lagen werden sowohl für die Form-herstellung bei laufenden For-schungsprojekten eingesetzt, ste-hen aber auch interessierten Gieße-reien/Firmen für Versuche zurVerfügung bzw. werden auf diesenAnlagen auch Übungen mit Stu-denten abgehalten.

Auf der Dauerformseite wurdedie Druckgießanlage mit zusätzli-chen Peripheriegeräten ausgestattetund voll automatisiert. Neu hinzu-gekommen sind eine Messdatener-fassung, Fa. Electronics, ein Jet-Coolingsystem, Fa. Lethiguel, ein

Formsprühgerät, Fa. Wollin, einDosierroboter der Fa. Kuka, einSchmelze-Dosiersystem der Fa.Meltec, ein Schutzzaun inkl. Auto-matisierung der Fa. Bilfinger sowieein Formevakuiergerät der neues-ten Generation von der Fa. Fonda-rex.

Die Firmen bringen diese Anla-gen und Geräte als Beteiligung fürein laufendes Druckgussprojektein, wofür herzlich gedankt wird.Das ÖGI könnte diese Investitionenaus eigener Kraft niemals aufbrin-gen. Aber nur damit ist es möglich,F&E anwendungsnahe und auf ho-hem Niveau zu betreiben.

Das Gießereitechnikum des ÖGIist damit für praktische Versuchefür alle Gießverfahren und Guss-werkstoffe hervorragend ausgestat-tet. Dazu kommen erfahrene undroutinierte Mitarbeiter, die von derVersuchsplanung über die Durch-führung bis hin zur Auswertungdie Abwicklung übernehmen.

Kontaktadresse:Österreichisches Gießerei-InstitutA-8700 Leoben | Parkstraße 21Tel.: +43 (0)3842 43101-0Fax: +43 (0)3842 43101-1E-Mail: [email protected]

Abb. 11: Eirich-Mischer mit Absaugung.

GiessereiRundschauFachzeitschrift derÖsterreichischen Giesserei-Vereinigungen

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Allgemeinewirtschaftliche DatenDie österreichische Wirtschaft hatim Jahr 2014 mit 0,3 % annäherndstagniert und damit den Wachs-tumsvorsprung gegenüber der Eu-rozone und der EU-28 verloren.Österreich liegt für die Jahre 2015und 2016 laut Prognose der Euro-päischen Kommission im letztenDrittel bei den Wachstumsaussich-ten der EU-28. Das WIFO erwartetim laufenden Jahr 2015 eine ähnli-che Entwicklung wie 2014 undprognostiziert ein Wachstum von0,5 %. Für das Jahr 2016 wurdendie Wachstumsaussichten zuletztleicht auf 1,3 % nach oben revi-diert.

Die österreichische Wirtschaftweist seit 2012 eine deutliche In-vestitionsschwäche auf. Trotz einerbereits länger andauernden Phaseder Investitionszurückhaltung wer-den sich die Investitionen auchweiterhin nur mit sehr einge-schränkter Dynamik entwickeln.Die Investitionszurückhaltung derUnternehmen resultiert aus demMix aus schwacher Auftragslageund dem negativen Wirtschafts-klima.

Auch die heimischen Exporteentwickeln sich schwächer als inden vergangenen Jahren. Infolgeder Beschleunigung der weltwirt-schaftlichen Dynamik sollten sichdie Exporte im Verlauf des Jahresund v.a. 2016 wieder beschleuni-gen. Die Abwertung des Euros ver-bessert die preisliche Wettbewerbs-fähigkeit gegenüber Drittstaaten.

Trotz der schwachen Wachs-tumsaussichten ist die österrei-chische Wirtschaft beschäftigungs-intensiv. Die Anzahl der unselb-ständig Beschäftigten wird auch imJahr 2015 um 0,8 % ausgebaut.Treiber der Beschäftigung sind vorallem die Dienstleistungsbereiche,gleichzeitig werden die Arbeits-stunden tendenziell reduziert. InSumme reicht der Beschäftigungs-aufbau nicht aus, um die Arbeitslo-sigkeit zu reduzieren.

Produktion2014 beträgt die Gesamtproduktionder Gießereiindustrie ca. 317.954 tund ist gegenüber 2013 um 0,4 %gestiegen. Der gesamte Umsatz derBranche weist gegenüber 2013 ei-nen Anstieg von 5,7 % auf und be-trägt ca. 1,41 Mrd. €.

Der Eisenguss weist für 2014 eineGesamtproduktion von 166.042 tauf und ist um 2,8 % gesunken,wobei sich der Umsatz um 3,2 %,auf fast 479 Mio. €, erhöht hat.

Die Produktion beim DuktilenGusseisen beträgt 108.397 t, dasentspricht einem Rückgang von7,3 % gegenüber 2013.

Der Stahlguss ist auf 16.936 t ge-stiegen, das entspricht einem Plusvon 29,4 % gegenüber 2013.

Im Bereich Grauguss ist die Pro-duktion gegenüber 2013 um 0,1 %gesunken und weist 40.709 t auf.

Im Nichteisenguss sind die Pro-duktion um 4,1 % und der Umsatzum 7,1 % gestiegen.

AuftragseingängeWie in der Vergangenheit festge-stellt, ist der grundsätzliche Trendin der Gießereiindustrie in Öster-reich differenziert und gleichblei-bend. Zulieferungen in den Auto-mobilbereich sind sowohl vomAuftragseingang als auch von derProduktion positiv zu beurteilen.Speziell neue Produktgruppen undModellserien stechen hier positivhervor. Es kommen neue Technolo-gien zum Einsatz, so dass hier dieEntwicklung als gut einzustufenist.

Andererseits sind die gesamtenSegmente im Energiebereich, Ma-schinenbau und Baustoffweseneher negativ zu beurteilen. In die-sen Bereichen sind der Auftrags-eingang und die Produktion alsproblematisch anzusehen.

Aus dem Fachverband derGießereiindustrie

Die Gießereiindustrie Österreichs im Jahr 2014

WIFO Konjunkturprognose Juni 2015 –Hauptergebnisse für Österreich

Veränderung gegenüber dem Vorjahr in %

PROGNOSE2014 2015 2016

Bruttoinlandsprodukt (real) +0,3 +0,5 +1,3Bruttoanlageninvestitionen (real) +0,4 +0,5 +1,5Warenexporte (real) lt. Statistik Austria +2,1 +3,0 +4,0Private Konsumausgaben (real) +0,2 +0,4 +1,3Verbraucherpreise in % +1,7 +1,2 +1,7Unselbständige aktiv Beschäftigte +0,7 +0,6 +0,7Defizit lt. Maastricht-Definition(in % des BIP) –2,4 –2,1 –1,9

Quelle: WIFO

2013 2014Werkstoffsparte t € t €

Eisen- und Stahlguss 170.801 465.042.397 166.042 479.743.317

Nichteisenmetallguss 145.994 875.992.468 151.912 938.167.843

Summe 316.795 1.341.034.865 317.954 1.417.911.160


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Ende des Jahres 2014 gab es inÖsterreich 42 industrielle Gießerei-betriebe.

Nachstehende Tabelle zeigt dieregionale Verteilung der Gießerei-betriebe und die Beschäftigtenzah-len:

Bundes- Anzahlland Betriebe Beschäftigte

Wien 3 26Nieder-österreich 12 2.277Oberösterreich 12 2.868Steiermark 7 1.400Salzburg 1 262Kärnten + 3 315TirolVorarlberg 4 233Österreich 42 7.381

Insgesamt gab es 2014 in der Gie-ßereiindustrie 7.381 Beschäftigte.

Die ausgeprägte klein- und mit-telbetriebliche Struktur der öster-reichischen Gießereiindustrie istnach wie vor unverändert: 22 Be-triebe – das sind 50 % der zumFachverband gehörenden Unter-nehmen – beschäftigen weniger als100 Mitarbeiter. Der Anteil der Gie-ßereien mit mehr als 500 Mitarbei-tern im Unternehmen ist gegenüber2013 gleich geblieben.

Kontaktadresse:Berufsgruppe derGießereiindustrie Österreichs,Wirtschaftskammer Österreich,A-1045 WienWiedner Hauptstraße 63Tel.: +43 (0)5 90 900-3463Fax: +43 (0)5 90 900-279E-Mail: [email protected]: www.diegiesserei.at

Entwicklung der Produktionsmenge derÖsterreichischen Gießereiindustrie unterteilt nach Gussarten

Gussproduktion unterteiltnach Werkstoffen und Gießverfahren

t t Veränderung2013 2014 in %

Grauguss 40.751 40.709 –0,1Duktiles Gusseisen 116.966 108.397 –7,3Stahlguss 13.084 16.936 29,4Eisenguss 170.801 166.042 –2,8

Zink-Druckguss undSchwermetallguss gesamt 14.408 13.883 –3,6

Leichtmetallguss 131.586 138.029 4,9davon Al-Druckguss 61.548 61.706 0,3davon Al-Kokillenguss 63.046 68.408 8,5davon Al-Sandguss 1.174 1.296 10,4davon Mg-Guss(überwiegend Druckguss) 5.818 6.619 13,8Metallguss 145.994 151.912 4,1Total 316.795 317.954 0,4

Gießereibetriebe undBeschäftigteDie Struktur der im Jahr 2014 vomFachverband der Gießereiindustriebetreuten Mitgliedsunternehmengliedert sich – bezogen auf ihreProduktion – folgendermaßen auf:

Reine Eisengießereien 16

Reine NE-Metallgießereien 22

Gießereien, die Eisen- undNE-Metallguss erzeugen 4

Gesamt 42


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Die MAGMA GießereitechnologieGmbH, Aachen, weltweiter Mark-führer für Produkte und Dienstleis-tungen zur Gießprozess-Simula-tion, stellt mit MAGMA5 Rel. 5.3die nächste Generation von Simu-lationsprogrammen zur Prozess-op-timierung für alle Gussanwendun-gen vor. Die neue Version bietet ne-ben einer großen Anzahl von Er-weiterungen und Verbesserungenerstmals die vollintegrierte Mög-lichkeit zum automatischen Opti-mieren.

MAGMA5 – Gießen. Verstehen.Beherrschen. Profitieren.Das Release MAGMA5 5.3 bieteterstmalig die Möglichkeit zum vir-tuellen Experimentieren und auto-matischen Optimieren am Bild-schirm. Damit wird die Einstellungvon robusten Prozessen und opti-mierten Lösungen für Gießtechnikund Fertigungsbedingungen bereitsvor dem ersten Abguss möglich.Das bringt erhebliche Kostenein-sparungen. Die Software sucht in-nerhalb definierbarer Rahmenbe-dingungen eigenständig die best-möglichen Bedingungen für Lauf-dimensionierung, Anschnittposi-tionen aber auch für die Lage vonSpeisern und Kühlkokillen undihre optimale Größe. Damit kannder Gießer die Simulationen alsVersuchsfeld nutzen, um gleichzei-tig unterschiedliche Qualitäts- undKostenziele zu verfolgen.

Für diese neue Methodik wurdenumfangreiche Möglichkeiten zurautomatischen Variation von Geo-metrien durch parametrisches Kon-struieren geschaffen sowie statis-tische Werkzeuge zur Versuchs-planung und genetische Algorith-men zur Prozessoptimierung inMAGMA5 integriert. Eine neueAuswertungsperspektive ermög-licht einen einfachen und schnel-len quantitativen Vergleich zahlrei-cher Simulationsergebnisse. Damitwerden Zusammenhänge zwischenDesign- und Prozessvariablen, Qua-litätskriterien und Zielvorgaben

schnell zusammengefasst und klarvisualisiert. Zahlreiche vordefinier-te Möglichkeiten zur Automatisie-rung der Rechnungen und der Er-gebnisbewertung machen die An-wendung von MAGMA5 noch ef-fektiver.

Virtuelles Experimentieren undOptimieren sind damit erstmalsumfassend in MAGMA5 integriert.Unabhängig davon, ob der Fach-mann in Zukunft ein einzelnes Pro-jekt simuliert oder ein virtuellerVersuchsplan beziehungsweiseeine umfassende Optimierungdurchgeführt wird: MAGMA5 bie-tet eine ganz neue Methodik undleistungsfähige Werkzeuge zur Ver-besserung des Prozessverständnis-ses, zur Einstellung von robustenFertigungsbedingungen und opti-mierten gießtechnischen Lösungenvor dem ersten Abguss.

MAGMA5 – Mitten im GussMAGMA5 Rel. 5.3 bietet darüberhinaus zahlreiche neue Entwick-lungen, um unterschiedliche Gieß-prozesse noch genauer abzubildenund Gussteileigenschaften imGusszustand und nach der Wärme-behandlung quantitativ zu ermit-teln. Bei den Gusseisenwerkstoffenwurden sowohl die Vorhersage desFerrit/Perlitverhältnisses als auchdie Berechnung der EutektischenTemperatur und das Modell für dieWeißerstarrung weiter verbessert.Ein wesentlicher Fortschritt ist dieMöglichkeit zur Modellierung derWärmebehandlung für die Erzeu-gung von austenitisch-ferritischemGusseisen mit Kugelgraphit (ADI).Das Modul MAGMAsteel sagt jetztSand- und Reoxidationseinschlüs-se aufgrund der Formfüllung undaufgrund von konvektiven Strö-mungen während der Erstarrungvoraus.

Das Modul MAGMAnonferrousbietet neue Kriterien zur lokalenErstarrungsvorhersage sowie zu lo-kalen Speisungsbedingungen unddem Dendritenarmabstand vonAluminiumlegierungen.

Die Definition von Formfüllvor-gängen im Schwerkraftguss wirdkünftig durch eine Routine zur au-tomatischen Füllsteuerung des Ein-gusstümpels unterstützt. Dabeikann der gewünschte Gießbadspie-gel vorgeben werden. Die Softwarepasst die Gießleistung unter Be-rücksichtigung des aktuellen Form-füllvorgangs dann automatisch die-ser Vorgabe an. Die Verfolgung ein-geschlossener Luft während derFormfüllung wurde deutlich ver-bessert. Großgießer profitieren vonzahlreichen Erweiterungen imPfannenassistenten, der sowohl pa-ralleles als auch sequenzielles undunterbrochenes Gießen aus mehre-ren Pfannen unterstützt.

Mit einem neuen, sehr effizien-ten Strahlungsmodell wird derWärmetransport für Feinguss undBlockguss unter Berücksichtigungunterschiedlicher Einstrahlbedin-gungen und Abschattungen be-rücksichtigt.

Für sämtliche Sandgussprozessewurde ein verbessertes Transport-modell für Wasser im Formstoff in-tegriert. Dies ermöglicht eine präzi-sere Berücksichtigung der Kühl-leistungen von Nassgusssand. DerNutzer kann optional auf erweiter-te Daten im FOSECO Pro Modulsowie auf neue Speiserdatenban-ken von ASK Chemicals und Che-mex zugreifen.

Mit dem Spannungsmodul MAG-MAstress werden thermische Span-nungen in Gussteil und Dauerfor-men für alle Fertigungsschritte ein-schließlich einer Wärmebehand-lung und Bearbeitung ermittelt, umRissprobleme und Verzüge vorher-sagen zu können. Mit MAGMA5 5.3können Kriecheffekte im Gussteilwährend des Abkühlens und wäh-rend der Wärmebehandlung be-rücksichtigt werden. Verbesserun-gen in der Messperspektive verein-fachen den Vergleich von vorher-gesagten und gemessenen Ver-zügen. Mit neuen Schnittstellenund zahlreichen weiteren Verbesse-rungen ist MAGMAlink jetzt voll inMAGMA5 eingebunden.

Firmennachrichten

MAGMA5 – fullyoptimize: Neueste Softwareversion bietetvoll integrierte Optimierung von Gießprozessen


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MAGMA C+M – Transparenzin der Kernfertigung

In der neuen Version von MAGMAC+M wurden zahlreiche neue Mög-lichkeiten zur Vorhersage und Op-timierung von Kernherstellungs-verfahren realisiert. Mit MAGMAC+M können Kernschießen, Bega-sen und Aushärten von organi-schen und anorganischen Kernensimuliert werden. Zur optimiertenAuslegung von Kernwerkzeugenund Herstellungsprozessen stehenin MAGMA C+M neue Kriterienzur Bewertung des Schießverlaufs,der Begasung sowie zur Vorher-sage des Kernbüchsenverschlei-ßes zur Verfügung. Luft- und Sand-strömungen können effektiv mitvirtuellen Tracern dargestellt wer-den.

Effizientes Arbeiten mit neuenWerkzeugenMit einer neuen lokalen Jobqueueund der Möglichkeit zur paralleli-sierten und automatisierten Bilder-erzeugung werden die Arbeitsvor-bereitung und Auslastungsplanungsowie automatisches virtuelles Ex-perimentieren und Optimieren effi-zient durch MAGMA5 unterstützt.

Eine neue Auswertungsperspek-tive ermöglicht einen einfachenund schnellen quantitativen Ver-gleich zahlreicher Simulationser-gebnisse. In Kombination mit derErgebnisperspektive wird damiteine effiziente Überprüfung von ro-busten Prozessbedingungen undoptimalen Lösungen für unter-schiedliche Qualitätskriterien mög-lich. Beide Perspektiven sind somiteinander gekoppelt, dass in der

Auswertungsperspektive für jedenArbeitspunkt eines virtuellen Ver-suchs direkt das dreidimensionaleErgebnis aufgerufen werden kann.

Die zur Verfügung stehendenWerkzeuge stellen alle Ergebnisseder einzelnen Simulationsrechnun-gen gemeinsam als quantitativeWerte in Tabellen oder Diagram-men dar. Damit werden Zusam-menhänge zwischen Design- undProzessvariablen, Qualitätskrite-rien und Zielvorgaben schnell zu-sammengefasst und klar visuali-siert. Zu den wichtigsten Werkzeu-gen gehören die Hauptergebnista-belle und die Balken-, Streu- undParallelkoordinaten-Diagramme.Wichtige Zusammenhänge könnengraphisch durch Haupteffekte, Kor-relationen und Kurvenvergleichedargestellt werden.

Über MAGMAMAGMA bietet seine Lösungen weltweit der Gießereiindustrie, Gussteilabnehmern und Konstrukteuren an.Zum Produkt- und Leistungsportfolio gehören die Simulationssoftware MAGMA5 und umfassende Enginee-ring-Dienstleistungen zur Gussteilauslegung und Prozessoptimierung.

MAGMA-Software wird heute von Unternehmen weltweit für die wirtschaftliche Fertigung von Gusstei-len, zur Reduzierung von Qualitätskosten und zur Einstellung robuster Prozesse für alle Anwendungen, ins-besondere in der Automobilindustrie und dem Maschinenbau, eingesetzt.

Die MAGMA Gießereitechnologie GmbH wurde 1988 gegründet und hat ihren Hauptsitz in Aachen,Deutschland. Globale Präsenz und Support werden durch Betriebsstätten und Tochtergesellschaften in denUSA, Singapur, Brasilien, Korea, Türkei, China, Indien und der Tschechischen Republik sichergestellt. Da-rüber hinaus wird MAGMA weltweit von 30 qualifizierten Partnern vertreten. (www.magmasoft.de)

Kontaktadresse:MAGMA Gießereitechnologie GmbH | Kackertstraße 11 | D-52072 AachenTel.: +49(0)241 8 89 01-0 | Fax: +49 (0)241 8 89 01-62 | www.magmasoft.de

Einsatz der Simulation fürgießtechnisch anspruchsvolle Lagerschilde

Zurzeit wird am Dresdner VEM-Standort ein neuartiger Fahrmotorfür Niederflurstraßenbahnen kon-struiert. Der Motor ist zwischenzwei Getrieben angeordnet, zu de-nen er jeweils einen Abtrieb hat.Die Verbindungen zwischen denGetrieben und dem Motorständerwerden über zwei verschiedene La-gerschilde realisiert, die in derKeulahütte gegossen werden. Zu

Der Temperaturverlauf beim Erstarren ei-nes Gussteils wird mit dem neuen Simu-lationsprogramm der Keulahütte dreidi-mensional dargestellt.


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den Funktionen der Lagerschildegehören die Aufnahme des Dreh-momentes und der Lagerungen so-wie das Führen der Kühlluft.

Die Geometrie dieser neuartigenLagerschilde ist gießtechnisch sehranspruchsvoll. Beide Lagerschildemit Gussmassen von 27 bzw. 47 kgwerden im Werkstoff EN-GJS-400-18-LT auf der Formanlage der Keu-lahütte im Luftimpulsverfahren ge-formt. Um im Vorfeld möglicheFehlstellen der Gussteile auszu-schließen, ist eine Simulation mit

dem neuen Simulationsprogrammder Keulahütte unbedingt notwen-dig. Bei diesem Prozess wurde dasErstarrungsverhalten analysiert.Zugleich konnten eventuelle Fehl-stellen durch entsprechende Aus-legung des Speisersystems – ausge-legt für ein Modell auf einer halbenModellplatte – beseitigt werden.

Dank der Simulation und einerAbstimmung zwischen der Arbeits-vorbereitung der Keulahütte, demModellbauer aus Chemnitz und derKonstruktionsabteilung im VEM

Sachsenwerk wurde die Geometriebeider Lagerschilde gießtechnischoptimiert. Daraus resultiert eineschnellere, fehlerfreie Fertigungder Erstmuster.

Quelle: BDG-Presseservicev. 21.01.2015

Kontaktadresse:Keulahütte GmbHD-02957 KrauschwitzGeschwister-Scholl-Str. 15Tel.: +49 (0)35771/54-260E-Mail: [email protected]

Mit dem neuen wasserlöslichenCool 3 erfüllt Buehler – ITW Test &Measurement GmbH – die Forde-rung nach einem besonders effi-zienten und dabei zugleich um-weltverträglichen Kühlschmierstofffür die Materialographie und Ferti-gung. Cool 3 transportiert Wärme,Späne und Abrieb schnell von derSchnittfläche ab und ermöglichtdadurch hohe Trenn- und damitDurchsatzleistungen. Zudem zeich-net sich der neue transparenteHochleistungskühlschmierstoffdurch eine borfreie Rezeptur ohnemineralische und synthetische Öleaus, die angenehm riecht und ne-gative Auswirkungen auf dasWohlbefinden des Labor- und Pro-duktionspersonals vermeidet.

Bei einer empfohlenen Anwen-dungskonzentration von 4 bis 8 %in Wasser eignet sich Cool 3 füralle Trenn- und Schleifaufgaben,vom Forschungslabor bis zur in-dustriellen Qualitätssicherung, so-wie für das gesamte Werkstoffspek-

trum von Eisen- und Nichteisen-metallen über Kunststoffe und Ver-bundwerkstoffe bis hin zur Kera-mik. Dank seiner hohen Stabilitätbietet Cool 3 lange Standzeiten inUmlaufkühlsystemen, die das Bud-get für Verbrauchsmaterial scho-nen. Das vor Korrosion schützendeKühlschmiermittel pflegt dieSpannmittel und hinterlässt keineklebenden Rückstände.

Cool 3 ist in 1- und 10-Liter-Ge-binden erhältlich und kompatibelmit allen Trennscheiben, die aufden Trennmaschinen der ReihenAbrasiMet, AbrasiMatic und Deltasowie auf den IsoMet und Petro-Thin Präzisionstrennmaschinenvon Buehler eingesetzt werden so-wie mit dem neuen PlanarMet 300Tischschleifgerät. Darüber hinausverträgt sich Cool 3 mit den ergän-zenden in der Probenpräparationeingesetzten Produkten von Bueh-ler, wie AddiCool, dem galvanischeKorrosionverhindernden Zusatzfür Buntmetalle, und dem antibak-teriellen Systemreiniger ReciClean.Auch Wettbewerbsgeräte könnenvon den Anwendungsvorteilen vonCool 3 profitieren.

Quelle: Buehler Pressemitteilungv. 23.09.2015

Buehler – ITW Test & Measure-ment GmbH, Düsseldorf, ist seit75 Jahren ein führender Herstel-ler von Geräten, Verbrauchs-material und Zubehör für dieMetallographie und Materialana-lyse und bietet darüber hinausein umfangreiches Programm anHärteprüfern und Härteprü-fungssystemen. Ein dichtes Netzvon Niederlassungen und Händ-lern sichert Kunden professio-nelle Unterstützung und Servicerund um den Globus. Das Zen-trallabor in Düsseldorf bietetumfangreiche Hilfestellung beiallen Anwendungsfragen oderder Ausarbeitung reproduzierba-rer Präparationsabläufe.

Buehler ist Teil der Test andMeasurement Group der US-amerikanischen Illinois ToolWorks (ITW) mit mehr als 850dezentralisierten Geschäftsein-heiten in 52 Ländern mit rund60.000 Mitarbeitern.

Kontaktadresse:ITW Test & Measurement GmbHzH Fr. Simone HebelMarket Manager EuropeD-40599 DüsseldorfIn der Steele 2Tel. +49 (0)211-9741027E-Mail: [email protected]

Neuer Kühlschmierstoff „Cool 3“ maximiert Effizienzund minimiert Arbeitsplatzbelastung bei der

Probenvorbereitung in Materialographie und Fertigung

Beim Trennen von Metallen, Kunststoffenund Keramiken für materialographischeUntersuchungen zeichnet sich der neueHochleistungskühlschmierstoff Cool 3durch seinen effizienten Abtransport vonWärme und Abtrag sowie seine Umwelt-verträglichkeit aus.© Buehler – ITW Test & MeasurementGmbH


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Tappex, Filtec+, Lockfil+, Kato,Fasteks und Keenserts: Gewinde-einsätze für hochsichere Schraub-verbindungen in Leichtbaumate-rialien

Fahrzeugbau, Bahnindustrie, Ma-schinen- und Präzisionsbau – ausdiesen und vielen anderen Berei-chen sind Leichtbaumaterialienwie glasfaserverstärkte Kunststoffe,Aluminium- und Magnesium-Werkstoffe oder Zinkdruckgussnicht mehr wegzudenken. Für si-chere, ausreißfeste Schraubverbin-dungen in den oftmals kerbemp-findlichen Materialien und Werk-stoffen mit geringer Scherfestigkeitbietet KVT-Fastening ein breitesProduktprogramm an Gewindeein-sätzen an. Abhängig von den indi-viduellen Anforderungen lösenTappex, Fasteks und Keenserts Ge-windeeinsätze sowie Drahtge-windeeinsätze spezielle Verbin-dungs-Herausforderungen – vonder Herstellung präziser wider-standsfähiger Muttergewinde biszur nachträglichen Gewindever-stärkung oder Reparatur.

Leichtbaumaterialien finden auf-grund ihrer besonderen Eigen-schaften in immer mehr BranchenAnwendung. Konstruktionen ausAluminium oder Magnesium redu-zieren im Fahrzeug- oder Schiffs-bau das Gewicht und damit auchden Kraftstoffverbrauch. Für Kon-struktionen in der Automobilin-dustrie werden oftmals glasfaser-bzw. carbonatfaserverstärkte Ver-bundwerkstoffe eingesetzt – Mate-rialen, die sich durch extreme Be-lastbarkeit, geringes Gewicht undhohen Brandschutz auszeichnen.Bei der Verarbeitung und Montagedieser Bauteile stoßen traditio-nelle Verbindungselemente jedochschnell an ihre Grenzen. KVT-Fas-tening löst die Herausforderung, si-chere, ausreißfeste Verbindungenin Leichtbaumaterialen zu schaf-fen, mit einem breiten Portfolio anunterschiedlichen Gewinde- bzw.Drahtgewindeeinsätzen. Die klei-nen Verbindungsspezialisten sindexakt für ihr jeweiliges Einsatzge-biet ausgelegt, dabei extrem belast-bar und leicht zu montieren.

TappexGewindeeinsätze sind ideal geeig-net, um präzise, widerstandsfähigeMuttergewinde in Werkstücken ausKunststoff, Leichtmetall und an-deren kerbempfindlichen Materia-lien zu schaffen. Die Variantenviel-falt der Gewindeeinsätze erlaubtden Anwendern, die für ihren Her-stellungsprozess idealen Verbin-dungselemente einzusetzen. Selbst-schneidende Ausführungen zumEindrehen, beispielsweise in Ther-moplasten, glasfaserverstärktenKunststoffen und Duroplasten ste-hen ebenso zur Auswahl wie Vari-anten, die höchste Anforderungender Medizintechnik, des Maritim-bereichs oder der Lebensmittelin-dustrie erfüllen. Darüber hinausbietet KVT-Fastening Modelle mitInnengewinde und patentierter Au-ßengeometrie, die eingepresst oderper Ultraschall sowie Wärme ein-gebettet werden können. Eine viel-seitig einsetzbare Gewindeeinsatz-Variante zum Umspritzen ergänztdas Portfolio. Sie lässt sich dankihrer Dünnwandigkeit direkt an dieFormteilkante platzieren undkommt insbesondere in thermo-plastischen und duroplastischenKunststoff-Formteilen mit Durch-gangs- oder Sacklochgewinde zumEinsatz.

Drahtgewindeeinsätze vonKVT-FasteningFiltec+ und Lockfil+ Drahtgewin-deeinsätze mit Mitnehmerzapfensowie Kato Drahtgewindeeinsätzeohne Mitnehmerzapfen sind insbe-sondere im Maschinenbau nichtmehr wegzudenken. Sie lassen sichleicht montieren und eignen sichideal, um hochfeste Gewinde miteiner optimalen Kraftübertragung

von der Schraube zum Mutterge-winde herzustellen. Zudem bietensie sich hervorragend zur Gewin-deverstärkung in Werkstoffen mitgeringer Scherfestigkeit an.

FasteksMit der Eigenmarke Fasteks bietetKVT-Fastening ein breites Spek-trum innovativer und hochwertigerBefestigungskomponenten an, da-runter die selbstschneidenden Fas-teks Gewindeeinsätze. Sie überzeu-gen mit einfacher Montage undsind in unterschiedlichen Größen,in Ausführungen aus Stahl oder

KVT-Fastening bietetumfangreiches Portfolio an Gewindeeinsätzen

nichtrostendem Stahl sowie mitSchneidschlitzen oder Schneid-bohrungen verfügbar. Fasteks Ge-windeeinsätze eignen sich beson-ders gut für den Einsatz im Leicht-metallbau, aber auch für alle ande-ren Materialien mit geringerScherfestigkeit.

KeensertsGewindeeinsätze zeichnen sichdurch einfache Montage und hoheBelastbarkeit aus. Die verschleiß-festen Modelle sind die perfekteLösung, um das Ausreißen von Ge-winden zu verhindern und damitideal für die hohen Anforderungendes Präzisionsbaus geeignet, wiebeispielsweise in der Bahnindus-


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trie. Keenserts Gewindeeinsätzeverfügen über vormontierte Sperr-keile, die nach der Montage in denGrundwerkstoff eingeschlagen wer-

Roboter sind die Zukunft der Gie-ßerei. Aus diesem Grund erfor-schen die Schmiedeberger Gieße-rei GmbH und die TU Bergakade-mie Freiberg gemeinsam die Ein-satzmöglichkeiten von Robotik imGießereibetrieb. Ziel der hierfürgeschaffenen Roboter-Lernfabrikist es, Fehler in der Produktion zuminimieren, das Arbeitsumfeld fürdie Folgen des demografischenWandels zu rüsten und hoch qua-lifizierte Ingenieure auszubilden.Der Testbetrieb der Roboter in derTU Bergakademie Freiberg startetim Oktober 2015.

Ein weiteres Forschungsfeld istder 3D-Druck von Modellen. Hierversprechen sich die Hochschuleund das Tochterunternehmen derDIHAG Holding GmbH Erkennt-nisse darüber, wie die Technologiekosteneffizient für Kleinserien ge-nutzt werden kann.

„Aufgrund des Trends zu immergeringeren Toleranzen bei Gusser-zeugnissen, des starken Wettbe-werbs- und Preisdrucks sowie derdemografischen Entwicklung sindRoboter die ideale Lösung, umwettbewerbsfähig zu bleiben“, er-läutert Andreas Mannschatz, Ge-schäftsführer der SchmiedebergerGießerei und selbst Absolvent derTU Bergakademie Freiberg. Robo-ter übernehmen zunehmend mono-tone und vor allem schwere Ar-beitsschritte und tragen so zur Feh-lerminimierung bei. Durch den ho-

Schmiedeberger Gießerei ist lautWolf prädestiniert für das Projekt,weil sie in besonderem Maße aufeine hochautomatisierte Serienfer-tigung setzt. An der Lernfabrik be-teiligt sind noch weitere Gießereienaus der Region. Der Projektstart warim Frühjahr 2015. Noch im Oktoberwerden die Roboter den Testbetriebin Freiberg aufnehmen. Untersuchtwird dann der Einsatz beim Form-stofffräsen, beim Entgraten und beider Montage von Kernen. DieSchmiedeberger Gießerei plant, Ro-boter ab 2018 in Bereichen derKernfertigung, der Putzerei und inder Formanlage zu nutzen.

den, so dass ein absolut verdreh-und vibrationssicherer Sitz ge-währleistet ist. Dieses Prinzip bie-tet höchste Sicherheit und erlaubtzudem das mehrfache Lösen bzw.Anziehen der Verbindungen, ohnedass sich das Gewinde lösen kann.Auch die Reparatur defekter Ge-winde in teuren Bauteilen ist mitden Gewindeeinsätzen schnell undkostengünstig möglich.

Weitere Informationen zu denKVT-Produkten und Tipps zurMontage finden sich nach einer Re-gistrierung in Form von dokumen-

tiertem Know-how im Download-Center von KVT-Fastening:

www.kvt-fastening.de/produkte/download-center/

Quelle: KVT Presseaussendungv. 03.08.2015

Kontaktadresse:KVT-Fastening GmbHFr. Ilse Wutz | MarketingD-89186 Illerrieden | Max-Eyth-Str. 14Tel.: +49 (0)7306 782-125Fax: +49 (0)7306 2251E-Mail: [email protected]

Gießerei der ZukunftSchmiedeberger Gießerei und TU Bergakademie Freiberg

hen Automatisierungsgrad wirdsich das Aufgabenspektrum derMitarbeiter künftig verändern. DieEntwicklung geht weg von der rei-nen Metallurgie und hin zu starkIT-gestützten Aufgaben. „Um unse-re Studierenden als hochqualifi-zierte, praxiserfahrene Fachleute indas Berufsleben zu entlassen, set-zen wir auf mittelständische Part-ner, wie die Schmiedeberger Gieße-rei“, berichtet Professor Dr.-Ing.Gotthard Wolf vom Gießerei-Insti-tut der TU Bergakademie Freiberg.„Herr Mannschatz ist eine derstärksten Triebkräfte für die Errich-tung der Lernfabrik gewesen.“ Die

Qualitätskontrolle an einem 3D-gedruckten Kern für eine Ventilplatte


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3D-Druck in derModellkernfertigungEin weiterer Forschungsbereich istder 3D-Druck. In Seriengießereienwerden 3D-Drucker seit einigenJahren insbesondere für die Proto-typenfertigung genutzt.

Für Kundengießereien, wie z.B.Schmiedeberg, ist die Inhouse-Fer-tigung gedruckter Modelle bislangwenig rentabel, da sich die Investi-tionskosten für einen Drucker beiden hier vorherrschenden kleinenLosgrößen nicht amortisieren. Sokauft die Schmiedeberger Gießereiseit 2014 Kerne im 3D-Druck zu.Das Gießerei-Institut der Hoch-schule untersucht derzeit, wie dieTechnologie kosteneffizient fürKleinserien genutzt werden kann.Die Schmiedeberger Gießerei plantnun Modellkerne mit diesem Ver-fahren ab 2018 selbst zu fertigen.

Schmiedeberger GießereiGmbH – ein Unternehmender DIHAG Holding GmbHÜber 600 Jahre Know-how undQualität: Die Schmiedeberger Gie-

ßerei GmbH fertigt seit 1412 hoch-wertige Gusserzeugnisse. Auf dieProduktion maschinengeformterBauteile spezialisiert, bietet dasUnternehmen ein breites Werk-stoffspektrum in Sphäroguss, Grau-und Temperguss. Die modernstetechnische Ausstattung der Gieße-rei erlaubt eine einmalige Breite anMöglichkeiten zur Herstellung vonGusserzeugnissen von 0,3 bis 400Kilogramm.

Die Kunden profitieren von ei-nem Komplettservice aus einerHand: von der Konstruktionsphaseüber die mechanische Bearbeitungbis zur zuverlässigen Serienferti-gung. Die Schmiedeberger GießereiGmbH beliefert vorrangig Unter-nehmen aus den Bereichen Wind-energie sowie Anlagen- und Ma-schinenbau.

Seit 1996 gehört die Schmiede-berger Gießerei GmbH zur DIHAGHolding GmbH. In diesem leis-tungsstarken Unternehmensver-bund haben sich zehn traditions-reiche Gießereien zusammenge-schlossen. Unter dem gemeinsa-men Holding-Dach agiert jedes

Tochterunternehmen eigenständigals Spezialist in seinem jeweiligenMarktsegment.

Quelle: Presseaussendung derSchmiedeberger Giesserei

v. 29.09.2015

Kontaktadressen:Gießerei-Institut der TU BergakademieFreiberg, Institutsdirektor Prof.Dr.-Ing. Gotthard WolfD-09599 FreibergBernhard-von-Cotta-Straße 4Tel.: +49 (0)3731 39-2441Fax: +49 (0)3731 [email protected]

Schmiedeberger Gießerei GmbHDipl.-Ing. Andreas MannschatzD-01744 DippoldiswaldeAltenberger Straße 59aTel.: +49 (0)35052-2130Fax: +49 (0)35052-65315E-Mail: [email protected]

Die DIHAG Holding GmbHDie DIHAG Holding GmbH ist eine der größten unabhängigen Gießereigruppen Westeuropas. Mit einem Jah-resumsatz von rund 350 Millionen Euro und einer Eigenkapitalquote von über 55 Prozent ist die DIHAG Hol-ding GmbH ein finanzstarker Partner. Allein seit 2008 hat die DIHAG Holding GmbH 150 Millionen Euro inmodernste Anlagen und Technologien investiert. Der Gießereiverbund fertigt technisch anspruchsvolle undeinbaufertige Gussteile von weniger als einem Kilogramm bis zu 160 Tonnen als Einzelstücke, in kleiner, mitt-lerer oder großer Serie. Verarbeitet werden die verschiedensten Werkstoffe wie Grau-, Sphäro- oder Stahlgusssowie Kupferlegierungen. Die langjährigen Kunden der DIHAG Holding GmbH stammen aus den BranchenEnergie, Eisen, Stahl, Anlagen-, Maschinen-, Schiff- und Bergbau sowie Windenergie und Schiene. ZentraleBestandteile der Unternehmensstrategie sind die breite Diversifizierung des Branchen- und Produktportfo-lios, weiteres Wachstum und der Know-how-Transfer innerhalb der Gruppe.

Die DIHAG Holding GmbH besteht aus den folgenden Unternehmen: Mecklenburger Metallguss GmbH,MEUSELWITZ GUSS Eisengießerei GmbH, Walzengießerei Coswig GmbH, Spezialguss Wetzlar GmbH,Schmiedeberger Gießerei GmbH, Lintorfer Eisengießerei GmbH, Stahl- und Hartgusswerk Bösdorf GmbH,Eisenwerk Arnstadt GmbH, Euro Metall KFT und Odlewnia eliwa Bydgoszcz Sp. z o.o. Jede der zehn tradi-tionsreichen Gießereien hat ihre eigene produkt- und marktspezifische Ausrichtung.

Der VÖG im Internet: www.voeg.at

1. Auflage 2015, 44Seiten. 21 x 10,5 cm.Geheftet. 9,80 EUR |ISBN 978-3-410-25447-8. Auch erhält-lich als E-Book: 9,80EUR, E-Book ISBN978-3-410-25448-5 |E-Kombi (Buch +E-Book): 12,74 €,

www.beuth.de/go/ industrie-4 |Beuth Verlag GmbH, Am DIN-Platz,Burggrafenstraße 6, D-10787 Berlin,Tel: +49 30 2601-2141, Fax: +49 302601-1724, ww.beuth.de.

Der Begriff „Industrie 4.0“ be-schreibt die zunehmende Vernet-zung aller Bereiche der industriellenProduktion. Carsten Pinnow undStephan Schäfer haben mit Unter-stützung vieler Experten eine kom-primierte Annäherung an die Chan-cen der „Industrie 4.0“ gerade fürden kleineren Mittelstand verfasst.

Sie weisen auf besondere Heraus-forderungen sowie Gefahren hin,benennen Voraussetzungen für denwirtschaftlichen Erfolg in der Zu-kunft und möchten gerade den Trä-gern des Wohlstands in Deutsch-

Personalia –Wir gratulieren zumGeburtstag:

Herrn Ing. Andreas Holzinger,Georg Fischer KokillengussGmbH, 3130 Herzogenburg, Wie-ner Str. 41–43, zum 50. Geburts-tag am 19. Oktober 2015

Herrn Ing. Christian Banjak,1100 Wien, Theodor-Sickel-Gasse 12/7/22, zum 50. Geburts-tag am 24. Oktober 2015.

Herrn Ing. PeterLamm, A-4030Linz, Sebastian-Kneipp-Weg 6B,zum 65. Geburtstagam 31. Oktober2015

In Wien geboren, als Absolvent derHTL-Gießereitechnik in 1100 Wienund seit 1969 Mitglied des VÖG,hat sich nun Peter Lamm nach über40 Dienstjahren als Ex-Geschäfts-führer von Unternehmen wie Stre-bel Austria (1971–1978), Ochsner

Wärmepumpen (1978–1992), AgreKompressoren (1992–2009) undAirko austrian compressors (2010–2013) aus den lenkenden Manager-Schaltstellen der Businesswelt zu-rückgezogen.

Dass der noch immer sehr agileSenior keinen Pensionsschock er-litten hat, belegt er mit seiner Bio-grafie. Nicht von ungefähr lautetder Titel des Werkes „Meine Ener-gie“ (ISBN-13: 978-3732253883) –schließlich hat er sich jahrzehnte-lang in seiner beruflichen Karrieremit den verschiedensten Energie-trägern beschäftigt.

Diese Biografie soll weder Lehr-buch, noch Rechtfertigung oderLeistungsbilanz sein, sondern einErlebnisbericht, aus dem möglichstviele Leserinnen und Leser persön-lichen Nutzen ziehen und ein we-nig Einblick in die Zusammenhän-ge, Mechanismen und Entwicklun-gen „unserer Geschäftswelt“ ge-winnen können.

Er hat keine Patentrezepte anzu-bieten und erhebt auch keinen An-spruch darauf, dass er mit seinenAussagen und Meinungen Rechthabe. Er schreibt weder „politischkorrekt“ und auch nicht „technischausgewogen“, sondern einfachüber sein Leben mit der Fokussie-rung auf Energie.

Kurzbeschreibung„Meine Energie“ ist eine Biografiemit Nutzwert.Sie verbindet die Er-fahrungen und Erlebnisse eines er-

folgreichen Managers mit objekti-ver Information über den richtigenUmgang mit Energie. Sie reflektiertaber auch die Begeisterung, diepersönliche Mission von PeterLamm und zeigt, worauf es ihm an-kommt: auf das Setzen von Zielen,auf das Wahrnehmen des Augen-blicks und das Entwickeln von po-sitiven Perspektiven, die die Mitar-beiter gerade in schwierigen Zeiten„in eine bessere Zukunft“ führen.

Die Freude an gutem Essen undTrinken im Kreise lieber Freundezeigt sich als eine für den Autorwichtige Energiequelle und istwohl auch seiner langjährigen Mit-gliedschaft in der FeinschmeckerGilde Chaine des Rotisseurs ge-schuldet.Eine Ermunterung, es ihmgleichzutun ([email protected],www.peter-lamm.jimdo.com).

Wir trauern um:

Herrn Peter Jungbauer, 4221Steyregg, Birkenweg 6, Prozess-und Produktentwicklung beiNemak GyörKft., der am 27. Au-gust 2015 völlig unerwartet im58. Lebensjahr verstorben ist.

Unsere Anteilnahmegilt seiner Familie

Wir werden dem Verstorbenenimmer ein ehrendes Gedenken

bewahren

MMMMiiii ttttgggg llll iiiieeeeddddeeeerrrr ----iiiinnnnffffoooorrrrmmmmaaaatttt iiiioooonnnneeeennnn

VereinsnachrichtenGIESSEREI RUNDSCHAU 62 (2015) HEFT 9/10

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Bücher und Medien

BBBBüüüücccchhhheeeerrrr &&&&MMMMeeeeddddiiiieeeennnn

Industrie 4.0(R)Evolution für Wirtschaft,Politik und GesellschaftBeuth Pocket | von Dipl.-Ing (TU)Carsten J. Pinnow und Prof.Dr.-Ing. Stephan Schäfer


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land, den KMU, Mut machen, sichjetzt für einen modularen, evolutio-nären Wandel im Zusammenhangmit der Etablierung des „Internetsder Dinge“ zu öffnen, um schließ-lich am revolutionären ErgebnisAnteil zu haben.

Kleine und mittlere Unterneh-men sind oft nicht ausreichendüber die Chancen und Risiken derIndustrie-4.0-Entwicklung infor-miert. Dieses Werk stellt die erstenSchritte für KMU in Richtung In-dustrie 4.0 in vier Phasen dar:• Bewusstsein für den erforderli-

chen Wandel schaffen• Durch Chancen gezielte Umset-

zungsbereitschaft herstellen• Zwischenschritte als Erfolgser-

lebnis werten• Neue Märkte und Geschäftsmo-

delle nutzen

Innerbetriebliche NormungHandbuch und Wegweiser fürNormungsmanager

Beuth Praxisvon Dirk Schusterund Thomas Heider,1. Auflage 2015.134 Seiten. A5. Bro-schiert. 48,00 EUR.ISBN 978-3-410-24076-1. Auch er-

hältlich als E-Book im Download:48,00 EUR | E-BOOK ISBN 978-3-410-24077-8 | E-Kombi (Buch +E-Book): 62,40 EUR, www.beuth.dego/innerbetriebliche NormungBeuth Verlag GmbH, Am DIN-Platz,Burggrafenstraße 6, D-10787 Berlin,Tel.: +49 (0)30 2601-2141, Fax: +49(0)30 2601-1724, ww.beuth.de.

Die innerbetriebliche Normungumfasst nicht nur die Erarbeitung,Pflege und Verwaltung von inter-nen Werknormen, auch externe Do-kumente wie Normen, Richtlinienund Vorschriften müssen erfasstund beachtet werden.

Dieses Handbuch – erstellt vonzwei Normungsmanagern mit viel-jähriger Erfahrung – beleuchtet diewesentlichen Aspekte des Nor-mungsmanagements, zeigt Mög-lichkeiten auf und liefert Ideen undAnstöße zur Umsetzung in Unter-nehmen jeder Größe. Da sich Nor-mung auf nahezu alle Tätigkeitsbe-reiche eines Unternehmens aus-wirkt, reduziert erfolgreiches Nor-

mungsmanagement Aufwand underzeugt Einsparung und Gewinn.

Ein fundiertes Nachschlagewerknicht nur für Neueinsteiger.Aus dem Inhalt:• Innerbetriebliche Normung –

Eine Managementaufgabe• Aufbau und Führung einer

Normenabteilung• Nummerungs- und Bezeich-

nungssysteme• Texte und Benennungen• Erstellung und Herausgabe von

Werknormen• Archivierung und Verwaltung

externer Normen• Vergleiche u. Umschlüsselungen• Konstruktionsdokumentation,

Normtechnische Vorgaben• Technisches Auftragsbuch• Zentrale Normenabteilung im

Konzern

VDI Praxis

Leitfaden Qualifizierungin der Instandhaltung

von Prof. Dr.-Ing.Lennart Brumby,David Merbecks,Dr.-Ing.Jens Reichel,Dr.-Ing. HeikoSchultz. Heraus-geber: VDI, 1. Aufla-ge 2015, 68 Seiten,

A4, broschiert, Buch € 48,00,E-Book € 48,00, Kombi € 62,40.Buch ISBN 978-3-410-25715-8,E-Book ISBN 978-3-410-25716-5.Beuth Verlag GmbH, Am DIN-Platz,Burggrafenstraße 6, D-10787 Berlin,Tel: +49 (0)30 2601-2141, Fax: +49(0)30 2601-1724, ww.beuth.de.

Der Leitfaden Qualifizierung in derInstandhaltung zur Umsetzung derDIN EN 15628 ist nützlich für Sie,denn: Ein wesentlicher Teil der be-einflussbaren Kosten des Produkti-onsprozesses liegt in der Instand-haltung. Um langfristig in der Pro-duktion Ressourcen und auch Geldzu sparen, ist es daher für jedesUnternehmen wichtig,• die Zuverlässigkeit der Anlagen

und technischen Einrichtungenzu erhöhen

• und die Ausführung der In-standhaltung zu optimieren.

Dieser Praxisleitfaden stellt Ihnenalle dazu notwendigen Informatio-nen zur Verfügung – übersichtlich& anwendungsorientiert aufbereitet:

• Instandhaltungsorganisationund Aufgabenverteilung,

• Zweck und Inhalt der Soll-Profi-le in der Norm DIN EN 15628

• Ermittlung der betrieblichenAnforderungen und Pflichten

• Ableitung der erforderlichenMitarbeiter-Qualifizierungen

• Ableitung von Qualifizierungs-maßnahmen im Mitarbeiterge-spräch

• Durchzuführende Qualifizierun-gen und deren Umsetzung

• Qualifikationsbescheinigungenund Europass-Dokumente:Instandhalter-Pass/MaintenanceSkill Passport, MainCert

Zahlreiche Praxisbeispiele undArbeitsvorlagenDas im Leitfaden vorgestellte Kon-zept ermöglicht es Ihnen, Mitarbei-ter für die Aufgaben der Instand-haltung von Anlagen, Infrastrukturund Produktionssystemen entspre-chend der normativen und firmen-internen Anforderungen zu qualifi-zieren.

Weitere Beispiele im Anhang ge-ben Ihnen außerdem folgende pra-xiserprobten Formblätter undChecklisten als konkrete Arbeits-unterlagen an die Hand:• Exemplarische Arbeitsplatzbe-

schreibung• Anforderungsprofil für die Soll-

Ermittlung notwendiger Qualifi-kationen in der Organisation

• Qualifizierungsmatrix mit Ge-genüberstellung von Soll und Istzur Ableitung des Qualifizie-rungsbedarfs

• Vorlagen für das zwingend erfor-derliche Mitarbeitergespräch zurErstellung des Qualifizierungs-programms

• Bedarfserfassungsbogen für diePlanung des Weiterbildungspro-gramms im Unternehmen

Dieser Beuth Leitfaden richtet sichan alle in der Industrie tätigen In-standhaltungsfachkräfte, dabei be-sonders auch an Führungskräfte inder Instandhaltung, Instandhal-tungsingenieure und -leiter.

GusseisenInternationale Werkstoff-bezeichnungen und NormenBeuth Pocket,von Walter Tirler, 1. Auflage 2015.100 Seiten. 21 x 10,5 cm, bro-

schiert. In deutscherund englischer Spra-che. € 22,80 | ISBN978-3-410-25519-2,E-Book: € 22,80 |E-Book ISBN 978-3-410-25520-8, E-Kom-bi (Buch + E-Book):€ 29,64. Beuth VerlagGmbH, Am DIN-Platz,

Burggrafenstraße 6, D-10787 Berlin,Tel: +49 30 2601-2141, Fax: +49 302601-1724, ww.beuth.de

In diesem zweisprachigen Buchwerden Gusseisenbezeichnungender wichtigsten Industrienationenund Organisationen gegenüberge-stellt. Basierend auf den europäi-schen Werkstoffbezeichnungen fürGusseisen sind übersichtliche Dar-stellungen vergleichbarer interna-tionaler Werkstoffe aus Deutsch-land, China, Indien, Japan, Russ-land und den USA enthalten, er-gänzt um europäische und inter-nationale Normen. Die Abgleichebasieren in der Regel auf den An-gaben der mechanischen Eigen-schaften.

Inhaltliche Gliederung• Ländercode• Übersicht der zitierten Normen

(Deutschland, China, Indien,Japan, Russland, USA, EU- undISO-Normen)

• Internationaler Vergleich derWerkstoffbezeichnungen

• Werkstoff-Nummern und Werk-stoffbezeichnungen mit entspre-chender Zuordnung.

Durch die Gegenüberstellung inKapitel 3 kann der Anwender ineinfacher Weise einen Vergleich so-wohl mit den neuen europäischenEN-Bezeichnungen und EN-Werk-stoff-Nummern als auch mit denmittlerweile zurückgezogenen DIN-EN Bezeichnungen und DIN-ENWerkstoff-Nummern durchführen.

Beuth PraxisErfolgreiches Energie-management nachDIN EN ISO 50001 [NEU]Lösungen zur praktischenUmsetzung – Textbeispiele,Musterformulare, ChecklistenVon Dr. Grit Reimann, Herausge-ber: DIN, Ausgabedatum 2015, 2.,aktualisierte und erweiterte Aufla-

ge, 192 Seiten,A4, broschiert, imBeuth VerlagGmbH, Am DIN-Platz, Burggrafen-straße 6, D-10787Berlin, Tel: +49 302601-2141, Fax:+49 30 2601-1724,

ww.beuth.de. Buch ISBN 978-3-410-25360-0, € 98,00, E-BookISBN 978-3-410-25361-7, € 98,00,Kombi € 127,40.

Der praxisorientierte Leitfaden un-terstützt den Anwender bei Aufbauund Implementierung eines kos-tensparenden Energiemanagement-systems mit konkreten Lösungenzur praktischen Umsetzung im ei-genen Unternehmen.

Die renommierte Autorin und er-fahrene TÜV-Cert-Auditorin Dr. GritReimann erläutert praxisnah undleicht verständlich:• Die einzelnen Abschnitte der

DIN EN ISO 50001:2011-12,• jeweils mit Hinweisen zur be-

trieblichen Umsetzung,• ergänzt durch Beispiele und

Musterlösungen aus der Praxis.

Die zweite, aktualisierte und erwei-terte Auflage des Praxisleitfadensberücksichtigt den aktuellen Standder Energienormung und Gesetzge-bung. Besonders hervorzuhebensind dabei:• die Ausführungen zu den Anfor-

derungen der Spitzenausgleich-Effizienzsystemverordnung Spa-EfV, die auch die Nutzung alter-nativer Systeme ermöglicht

• die Erläuterungen zur Bewertungder energetischen Auswirkungen

• wertvolle Tipps für das externeAudit

• Energiemanagement normkon-form und einfach umsetzen

Die aktualisierte und erweiterteNeuauflage des Leitfadens über-zeugt durch• leicht verständliche, praxisori-

entierte Erläuterung der Norm-inhalte,

• neue Angaben auch zu alternati-ven Systemen und der SpaEfV,

• Vorlagen, Musterlösungen undFormblätter als Download in derMediathek sowie

• wertvolle Praxishilfen für denEinstieg als Ersatz für ein teuresBeratergespräch!

Dieses Buch richtet sich an: Mitar-beiter aller energieintensiven Un-ternehmen, zum Beispiel aus denBranchen Stahl- und Nahrungsmit-telindustrie, Automobilzulieferung,Kunststoffproduktion, Chemie, Ma-schinenbau, Abwasserbehandlungund Kalkindustrie.

Aus dem Inhalt:• Einleitung• Steuerentlastung• Erneuerbare-Energien-

Gesetz 2014 (EEG 2014)• Spitzenausgleich – Alternative

Systeme zur Verbesserung derEnergieeffizienz, Energieauditnach DIN EN 16247-1, Alter-natives System nach Anlage 2der SpaEfV

• Energiedienstleistungsgesetz –Was bringt es Neues?

• Wichtige Begriffe• Teil 1 – Energiemanagement auf

Basis DIN EN ISO 50001• Anforderungen an Energie-

managementsysteme gemäßDIN EN ISO 50001 und SpaEfV

• Verantwortliche Personen imEnergiemanagement

• Dokumentation• Energiemanagement als Be-

standteil von IMS• Teil 2 – Normforderungen• Normabschnitt 4 Anforderungen

an ein Energiemanagementsystem• Normabschnitt 4.1 Allgemeine

Anforderungen• Normabschnitt 4.2 Verantwor-

tung des Managements• Normabschnitt 4.3 Energiepolitik• Normabschnitt 4.4 Energie-

planung• Normabschnitt 4.5 Einführung

und Umsetzung• Normabschnitt 4.6 Überprüfung• Normabschnitt 4.7 Management-

bewertung• Teil 3 – Praxistipps für externe

Audits• Die Top 30 der zu vermeidenden

Auditabweichungen• 20 Praxistipps zu einem erfolg-

reichen Auditabschluss• Teil 4 – ISO 50001 – Quo Vadis?• Die High Level Structure und

ihre Auswirkung auf die Gestal-tung der DIN EN ISO 50001Anhang

• Zusammenhang zwischenDIN EN ISO 9001,DIN EN ISO 14001 undDIN EN ISO 50001Zollformblatt


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Österreichische Gießerei-TagungBad Ischl 7./8. April 2016

Veranstaltungsort:Kongress & TheaterHausBad Ischl, Österreich

VORTRAGSANMELDUNGVortragsanmeldungen werden bisEnde Oktober 2015 erbeten.

Veranstalter

Kontakt undweitere Auskünfte:

Österreichisches Gießerei-InstitutFr. Michaela LuttenbergerFr. Ulrike LeechParkstraße 21 | A-8700 LeobenTel.: +43(0)3842 431010Fax: +43(0)3842 431011E-Mail: [email protected]

Innsbrucker Straße 516060 Hall in TirolAustria

T +43 5223 503 0F +43 5223 43619E [email protected]

Wir verstehen wasSie brauchen!

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heft 9/10 2015 Giesserei - Proguss Austria · 2017. 11. 6. · GIESSEREI RUNDSCHAU 62 (2015) HEFT 9/10 222 1. Einleitung Der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emission eines Fahrzeuges