Risse in Gussteilen, die aus dem Fertigungsprozess resultieren, können bereits in der Konstruktionsphase vorhergesagt werden. Dabei ist die Gießprozess-Simulation das entscheidende Werkzeug zur Bewertung möglicher Fehler.
Dies wird beispielhaft an einem Gegengewicht aus Gusseisen, wie es u.a. bei einem Gabelstapler verwendet wird, aufgezeigt. Um zu erkennen, ob es bei diesem Gussteil bei der Herstellung zu Rissen kommen kann, werden verschiedene Konstruktionsvarianten des Bauteils mithilfe der Gießprozess-Simulation ohne Berücksichtigung einer speziellen Gießtechnik untersucht. Die Analyse des ersten Entwurfes zeigt in einer kritischen Zone deutliche Spannungsspitzen von bis zu 120 MPa. Diese maximalen Hauptspannungen (Zugspannungen) liegen über der Streckgrenze des Werkstoffes und führen somit zu erkennbaren Rissen.
Durch gezielte konstruktive Änderungen wurde die Gussteilgeometrie optimiert und anschließend erneut mit der Simulation untersucht. Wie in den Simulationsergebnissen zu sehen, konnten die gefährdeten Rissbereiche stark reduziert werden. Im finalen optimierten Design wurden die Eigenspannungen gegenüber der Ausgangssituation um 45 % reduziert und somit die Rissbildung verhindert.
Programme zur Simulation von Fertigungsprozessen sind in der Lage, die Qualität eines Gussteils zuverlässig vorherzusagen. Dabei kann sowohl der Einfluss von Fertigungsparametern als auch von konstruktiven Änderungen auf die Gussteilqualität berücksichtigt werden. Wie in diesem Beispiel lohnt es sich, verschiedene Konstruktionsvarianten frühzeitig mit der Simulation zu untersuchen, um bereits während des Entwicklungsprozesses eine robuste Bauteilqualität sicherzustellen.
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