Niederdruck als Beispiel für nachhaltigen Prozess
Nachhaltiges Produzieren nimmt einen immer höheren Stellenwert in unserer Gesellschaft ein. Die Gründe dafür sind vielfältig. Maßgeblich sind Auswirkungen des Klimawandels wie Unwetterkatastrophen oder weltweiter Temperaturanstieg der Meere. Auch neue Gesetze, die auf nachhaltiges Wirtschaften ausgelegt sind, setzen den Ton für künftige Produktionen. Entwicklungen in Richtung „saubere“ Technologien sind erforderlich, werden gefördert und lösen in vielen Branchen frühere Standards ab. Ebenso sind Energieeinsparungen ein wesentlicher Ansporn für Unternehmen, um laufende Kosten zu sparen.
Für die Luftfahrt und den Automobil-Sektor spielt das Thema Leichtbau eine große Rolle. Denn ein auf Leichtbau optimiertes Flug- oder Fahrzeug benötigt weniger Energie und Treibstoff. Für Aluminiumgussteile, die dabei häufig eingesetzt werden, gilt die Forderung: gleiche oder höhere Teile-Stabilität bei reduziertem Gewicht. Dies lässt sich durch Materialersparnis erreichen oder mit Hilfe der Hohlgusstechnologie durch Umgießen und anschließendes Entkernen von Sandkernen.
Die anhaltende Entwicklung zur Minimierung des Bauteilgewichtes und damit zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes gibt diesem Trend weiter Auftrieb. Mit dem Kurtz Niederdruckprozess lassen sich Ressourcen signifikant einsparen. Neben dünnwandigen Teilen von 3 mm oder dünner sind auch Teile in Kombination mit Materialanhäufungen möglich sowie kombiniert mit hohen mechanischen Eigenschaften und reduziertem Kreislaufmaterial.
Schlüsselfaktoren für einen erfolgreichen Guss:
- perfekte Formfüllung
- Kühlungstechnologie
- Ofentechnologie
- intelligentes und flexibles Maschinendesign
KEY FACTOR
Perfekte Formfüllung
Das Herzstück des Niederdruckprozesses ist die turbulenzfreie Formfüllung. Die Schmelze, die im Ofen vor Umgebungseinflüssen geschützt ist, wird durch Druckbeaufschlagung des Ofens im Millibar-Bereich bis max. 1 bar über ein Steigrohr in den Formhohlraum, meist eine Kokille, gegossen. Nach der Formfüllung setzt die Randschalenerstarrung ein, wobei zum Dichtspeisen der Speisungsdruck nochmals erhöht wird.
Im Vergleich zum Schwerkraftguss ist häufig eine Ersparnis an Kreislaufmaterial von bis zu 70% möglich (abhängig von Bauteilgröße) sowie eine höhere Ausbringung an Gussteilen bei zugleich geringerem Ausschuss. Da Luft das teuerste Medium in der Gießerei ist, besteht auch hier großes Sparpotenzial. Mit der Kurtz Vordrucktechnologie wird der benötigte Luftverbrauch für den Gießprozess auf ein Minimum reduziert und zugleich die Zykluszeit für die Formfüllung durch stets gleichbleibenden Gießstartpunkt optimiert. Der Ofen wird nach einem Abguss nicht komplett entlüftet, was eine Energieeinsparung von ca. 80% bedeutet und gleichzeitig die Zykluszeit bei besserer Schmelze-Qualität reduziert.
KEY FACTOR Kühlungstechnologie
Luft kommt auch bei der Kühlungstechnologie zum Einsatz, wobei die Luftkühlung wegen der geringeren Effizienz und der hohen Kosten mehr und mehr vermieden wird. Stattdessen wird der Fokus vermehrt auf Wasserkühlung gelegt. Die Prozesskühlung soll temperatur- und/oder zeitgeführt sein, um die Aktivierung der Kühlung nur bei Bedarf zu realisieren. Falsches oder zu starkes Kühlen wird somit verhindert. Um eine gleichbleibende Kühlungsqualität zu gewährleisten, kommen geregelte Kühlkreisläufe zum Einsatz. Mit dem prozessoptimierten Kühlungskonzept und der gelenkten Erstarrung erreicht man ein feinkörniges Gefüge im Gussteil. Die Wasserkühlung führt zu besserer Gussqualität, kürzeren Taktzeiten und einer Einsparung der Energiekosten von ca. 64%.
Die aufgezeigten Vorzüge der Niederdruck-Technologie verdeutlichen, dass Niederdruckguss eine sehr gute Lösung darstellt, den Gießprozess nachhaltiger zu gestalten. Produktionskosten werden dabei reduziert – bei größtmöglicher Flexibilität. Nachhaltigkeit wird beim Niederdruckguss also bei den Produktionskosten spürbar und schont vor allem wertvolle Ressourcen wie Energie und Wasser.

KEY FACTOR Ofentechnologie
Ein weiterer Key Factor ist die richtige Ofentechnologie. Durch den Einsatz von großen und hochisolierten Tiegelöfen mit einer Fassungskapazität von 600 bis 4.000 kg ist nicht nur langes, kontinuierliches Gießen gewährleistet, sondern auch die Verwendung von Mehrfachsteigrohren dank eines großen Teilkreises. Die Platzierung der Steigrohre kann jeweils dort realisiert werden, wo diese für die Formfüllung und Speisung bei großen oder Mehrfachkavitäten benötigt werden.
Komplexe Anschnittsysteme oder auch teure Feeder-Boxen können durch das direkte Anschneiden mittels Steigrohr vermieden werden. Dies hat zur Folge, dass das Kreislaufmaterial und nachgelagerte Prozessschritte wie Sägen, Schleifen auf ein Minimum reduziert werden. Der Ofenwechsel erfolgt parallel zur Erstarrung des Gussteils, um eine stabile und gleichbleibende Formtemperatur zu gewährleisten. Anfahrteile, um die Form auf Temperatur zu bekommen, sind somit nicht notwendig.
Die Befüllung und Schmelze-Behandlung der Öfen erfolgt außerhalb der Gießmaschine durch ein Wechselofenkonzept, was die Stillstandzeit der Maschine auf ein Minimum reduziert und der Gesamtanlageneffektivität (OEE) zugutekommt. Durch die bevorzugte Lösung der „Inline“-Befüllung vom Schmelzofen direkt in den Tiegelofen (Gießofen) wird der innerbetriebliche Staplerverkehr deutlich reduziert. Zugleich kann die Schmelze-Temperatur im Inline-Schmelzofen um bis zu 40 °C reduziert werden, da kein weiterer Zwischentransport nötig ist. Dies wirkt sich positiv auf den Energieverbrauch aus. Nach dem Befüllvorgang wird die Schmelze-Behandlung direkt im Tiegelofen (zugleich Gießofen) durchgeführt. Hierdurch wird die beste Schmelze-Qualität erreicht. Das Verschließen des Tiegelofens mit dem Steigrohrdeckel führt nicht nur dazu, dass die aufbereitete Schmelze unter einer Art Schutzatmosphäre ist, sondern spart gleichzeitig auch Energiekosten.
KEY FACTOR Intelligentes und flexibles Maschinendesign
Verrippungen ermöglichen Leichtbaukonstruktionen nicht nur bei Gussteilen, sondern auch im Maschinenbau. Die beweglichen Massen werden reduziert. Kombiniert mit einer intelligenten Ansteuerung, wird maximale Effizienz erreicht. Getreu dem Motto „better data – better decisions“ ermöglicht die Maschinensteuerung dem Bediener schnellere Intervention sowie eine hohe Wirtschaftlichkeit in der Serienfertigung durch steuerbare Prozesse. Im Zusammenspiel mit dem Datenmanagement erfolgt auch das Quality Management für die Dokumentation jedes einzelnen Abgusses. Die Erfassung der Daten ist nicht nur die „Geburtsurkunde“ des Gussteils, sondern auch ein Spiegel der Ergebnisse, die zur Prozessoptimierung verwendet werden. Dieses intelligente Datenhandling ermöglicht es, die Ausschussrate zu verringern und einen höheren OEE zu erzielen.

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