chevron_left
chevron_right

Konstruktionsideen mit Guss verwirklichen

Weil heute die Werkstoffe immer stärker zu einem preisbeeinflussenden Faktor werden, kommt Guss wegen seiner Endformnähe wieder vermehrt in die Diskussion. Das zielgerichtete Gussteile-Engineering stellt jedoch sehr hohe Anforderungen, weil Einflussgrössen wie beispielsweise Werkstoffeigenschaften und Giessbarkeit sowie Bearbeitbarkeit, aber auch die Kostenoptimierung, die Entscheide pro oder kontra Guss stark beeinflussen. Zudem muss den Bauteilanforderungen vollumfänglich entsprochen werden.

(prm) Innovative Konstrukteure und Entwickler spielen heute virtuos auf der zur Verfügung stehenden Werkstoffpalette. Das bedeutet, dass bei Neu- und Weiterentwicklungen in sehr vielen Fällen auch die Einsetzbarkeit von Guss abgeklärt wird. Und dies nicht nur weil man das heute eben so tut – nein, Guss erlaubt in der Regel eine sogenannt endformnahe Fertigung, ein wegen stetig steigenden Materialpreisen immer besseres Argument. Gussspezialisten wie beispielsweise die Wolfensberger AG in Bauma setzen deshalb ein Engineering-Team ein, das Kundenvorgaben fachgerecht und zielgerichtet in Gusskonstruktionen einbringt. Dabei erstrecken sich die Dienstleistungen von der Grundlagenforschung bis zu der auf spezifische Anwendungsfälle ausgerichteten Serienfertigung.

Wichtig ist die Gussteilgestaltung
Giessen bietet bei der Umsetzung von Ideen für komplexe Maschinenbauteile ein Gestaltungsspektrum an wie wohl kein anderes Fertigungsverfahren. Um diese Freiheit der Bauteilgestaltung aus metallischen Werkstoffen wirtschaftlich ausnutzen zu können, ist es empfehlenswert, von Anfang an Gussspezialisten in den Entwicklungsprozess einzubeziehen, denn die Bauteileigenschaften werden zu ungefähr 80 Prozent von der geometrischen Gestaltung und etwa zu 20 Prozent vom Werkstoff beeinflusst. Die Gussfachleute von Wolfensberger haben sowohl langjährige Erfahrung im keramischen Genauguss als auch im Sandguss und sind deshalb in der Lage, Gusskonstruktionen zu optimieren, bevor «Fehler eingebaut» werden. Dabei spielen vor allem die folgenden Kriterien eine wesentliche Rolle:

  • günstige Querschnitts- und Massenverteilung
  • das Vermeiden von Materialanhäufungen
  • das giesstechnisch optimierte Anbringen von Verstärkungen
  • eine zielgerichtete Werkstoffwahl
  • das Optimieren von Bearbeitungszugaben
  • das Anbringen von Bearbeitungshilfen wie Nocken oder Laschen usw.

Werkstoffkompetenz als entscheidendes Kriterium
Um gezielt auf Kundenwünsche eingehen zu können, ist, wie bei Wolfensberger, ein erfahrenes Metallurgenteam, das bereits in der Entwicklungsphase Einfluss nehmen kann, Voraussetzung. Dank einer breiten Werkstoffpalette und entsprechender Erfahrung findet sich dann für praktisch jede Anwendung der richtige Stahl oder die optimale Eisengusslegierung.
Mit hochlegiertem Stahlguss lassen sich mehrere Eigenschaften kombinieren, beispielsweise hohe Korrosionsbeständigkeit und Zugfestigkeit sowie Kerbschlagarbeit. Hochlegierter Stahlguss eignet sich besonders für hoch beanspruchte Maschinenteile, sei dies in der Energietechnik, im Pumpenbau, in der Antriebstechnik oder im Fahrzeugbau usw.
Austenitische Gusseisen mit Kugelgrafit haben besondere Eigenschaften, wodurch sie sich für viele Einsatzfälle unter extremen Bedingungen eignen. Temperaturwechsel-, Korrosions-, Zunderbeständigkeit, hohe Duktilität, Verschleiss- und Erosionsbeständigkeit, aber auch günstige Laufeigenschaften sowie Kaltzähigkeit und Nichtmagnetisierbarkeit sind die hervorragenden Eigenschaften dieser Werkstoffgruppe.
Verschleissbeständige Gusseisen (Chromgusseisen und
Ni-Hard) werden wegen ihrer hohen Verschleissbeständigkeit auch Hartguss genannt. Sie enthalten einen hohen Anteil an eingelagerten Eisen- und Chromcarbiden, die als Hartstoff wirken. Mit unterschiedlichen Chromgehalten können diese Werkstoffe auch auf mittlere bis erhöhte Beständigkeit gegen korrosive Angriffe eingestellt werden.
Nickelbasislegierungen schlussendlich verfügen über eine erhöhte Korrosions- und Hochtemperaturbeständigkeit. Sie können besondere physikalische Eigenschaften wie beispielsweise elektrischen Widerstand und eine kontrollierte thermische Ausdehnung sowie besondere magnetische Eigenschaften usw. aufweisen.

Erstarrungssimulation erhöht Wirtschaftlichkeit
Die traditionelle Gussteilentwicklung mittels empirisch gewonnener Resultate mit kostenintensiven Giessversuchen wird heute durch computergestützte Erstarrungssimulation ersetzt. Das hat vor allem den Vorteil der Zeiteinsparung, denn die Fertigungszeit von einsatzbereiten Erstmustern wird auf ein Minimum reduziert. Und da bereits die Modellerstellung nach den Erkenntnissen der Erstarrungssimulation ausgerichtet wird, ergibt sich auch ein wesentlicher Kostenvorteil, indem aufwendige Modellanpassungen in der Regel nicht notwendig sind. Alles in allem erhöht sich durch die Erstarrungssimulation die Trefferquote bei Erstmustern gegenüber der herkömmlichen «trial and error»-Methode deutlich, was sich in tieferen Gesamtkosten niederschlägt.

www.wolfensberger.ch

Wolfensberger AG
8494 Bauma, Tel. 052 396 11 11