Mit rund 100 Mitarbeitern erzeugt die Benninger Guss AG am Standort Uzwil pro Jahr etwa 6000 t Gussteile im Gewichtsbereich bis zu 5500 kg. Zum Einsatz kommen sowohl Standard-Gusseisenlegierungen mit Lamellen- oder Kugelgraphit als auch spezielle Werkstoffe. Dazu gehören verschleissfestes ADI (austempered ductile iron, ein bainitisches Gusseisen mit Kugelgraphit), der besonders dehnbare Benodur-Werkstoff mit höherem Siliciumgehalt oder hoch temperaturbeständige Silicium-Molybdän-Gusseisen. Die Stückzahlen reichen vom Einzelstück über die Kleinserie bis zu mittleren Losgrössen. Zu den Kunden zählen vor allem Hersteller von Maschinen und Industrieanlagen sowie von Spezialfahrzeugen.
Auf ihren Märkten stehen diese selbst in harter weltweiter Konkurrenz. Wesentliche Wettbewerbsfaktoren heissen dabei meist, ganzheitliche Lösungen darzustellen, Schnelligkeit bei der Markteinführung, Service und nicht zuletzt ein interessanter Preis. Benninger Guss ist daher bestrebt, sich selbst so aufzustellen, dass man jeder Kombination dieser Faktoren bestmöglich entsprechen kann.
«Moderne Entwicklungs- und Produktionsprozesse sind heute grundsätzlich computergestützt. Bestmögliche Bedienung des Kunden setzt deshalb umfassende Kompetenz bei den erforderlichen C-Technologien voraus», weiss Eric von Ballmoos, CEO und Delegierter des Verwaltungsrats der Benninger Guss AG. Das beginnt bereits mit der Konstruktionsphase: Optimale Konstruktionen entstehen dann, wenn sich der Giessereispezialist und der Konstrukteur des Kunden in einer möglichst frühen Phase der Produktentstehung zusammenfinden.
«Eine wesentliche Rolle spielt bei solchen Entwicklungen auch die Prozesssicherheit, mit welcher wir imstande sind, den Giessprozess viel präziser zu beherrschen», erläutert Eric von Ballmoos. Im Vordergrund steht hierbei die Möglichkeit der computergestützten Simulation des Fliessverhaltens der Schmelze und des Verlaufs der Erstarrung. Mit der Giessprozesssimulation von Magma lassen sich mögliche Prozessfehler und daraus resultierende Schwachstellen im Gussteil, sogenannte Hotspots, vorab erkennen und die Wirksamkeit von Abhilfemassnahmen austesten, noch bevor ein einziges Gussteil gegossen wird.
Entscheidende Voraussetzung für die Anwendung ist zunächst eine möglichst genaue Kenntnis der thermophysikalischen Daten der verwendeten Legierungen. Hierfür wurde bei Benninger Guss über Jahre hinweg eine Datenbasis mit den wesentlichen Eigenschaften der eingesetzten Gusswerkstoffe aufgebaut.
Weitere Voraussetzung ist umfassendes Prozess-Know-how. Denn nur der erfahrene Giesser kann entscheiden, wo beispielsweise ein zusätzlicher Speiser oder eine Wandverstärkung als Gegenmassnahme Sinn machen. Heute ist deshalb häufig schon das erste Gussteil eine Punktlandung. Ein angesichts der oft extrem engen Terminvorgaben am Markt ganz wesentlicher Vorteil.
«Ein weiterer wichtiger Aspekt beim Einsatz von C-Techniken ist die Weiterverwendung von CAD-Geometriedaten für den Modell- und Formenbau sowie das Drucken von Sandformen und -kernen», sagt CEO von Ballmoos. Komponenten für die Modelle werden nach entsprechender Aufbereitung der Daten mithilfe eines geeigneten Programms durch ein grossformatiges CNC-Bearbeitungszentrum gefräst. Im Vergleich zum konventionellen Modellbau spart dies in erheblichem Umfang Zeit und Kosten.
Als einzige Giesserei in einem weiten Umkreis besitzt die Benninger Guss die Möglichkeit, Sandformen und -kerne mithilfe von additiven Verfahren direkt aus den 3D-Daten herzustellen. Bei der entsprechenden Anlage von ExOne handelt es sich im Prinzip um eine Art überdimensionalen Tintenstrahldrucker, der dünne
Sandschichten in bestimmten Bereichen mit Bindemittel besprüht. Beim Aushärten entsteht so aus den übereinanderliegenden Schichten nach und nach ein fester Sandkörper, der je nach Einsatzfall als Formbestandteil oder als Kern verwendet werden kann.
Besonders interessant ist bei diesem Verfahren, dass zusätzliche Freiheitsgrade verfügbar werden. So kann auf Aushebeschrägen verzichtet werden. Zudem lassen sich Hinterschneidungen herstellen oder Hohlkerne mit definierter Wanddicke. Das 3D-Sanddruckverfahren verkürzt ausserdem massgeblich die Prozesszeit für die Herstellung von Prototypen oder Ersatzteilen auf drei bis vier Wochen, je nach Komplexität der Teile.
Von besonderem Wert ist diese Technik auch im Zusammenhang mit Reverse-Engineering-Aufträgen, beispielsweise bei Ersatzteilen, für die es keine Modelle oder CAD-Daten mehr gibt. Bei Vorhandensein eines Altbauteils können dessen Geometriedaten mithilfe eines leistungsfähigen Laserscanners von Creaform abgenommen werden. Die so erhobenen Daten werden über entsprechende Software, in diesem Fall Geomagic Design X (früher: Rapidform XOR), zu einer 3D-CAD-Geometrie aufbereitet. Dabei können selbst komplexe Innengeometrien erfasst werden; beispielsweise, indem man das Bauteil zersägt und dann die Innenräume einscannt. ■
- Klaus Vollrath
freier Fachjournalist, Aarwangen
Benninger Guss AG
9240 Uzwil, Tel. 071 955 88 00