Selbsttätige rechnerische Optimierung im Druckguss – Die nächste Generation der Gießprozesssimulation

Ingo Hahn und Götz Hartmann

Die Simulation von Formfüll- und Erstarrungsvorgängen hat ihre erste Anwendung in Gießereien vor über 20 Jahren gefunden. Obwohl es sich also um eine recht junge Technologie handelt, ist die Gießsimulation heute weit verbreitet. In Deutschland nutzen mehr als 150 Gießereien Simulationsprogramme. Neben den größeren Fertigungsbetrieben und den direkten Automobilzulieferern hat sich Simulation heute auch zunehmend in mittelständisch geprägten Gießereien fest in den Betriebsablauf etabliert. Sie wird dort vor allem zur Überprüfung der Gussteilqualität beim Einsatz neu entwickelter oder modifizierter Gießtechnik eingesetzt [1].

Aufgrund der Vielfalt der Einflussgrößen auf die Gussteilqualität und die komplexen Zusammenhänge von Physik, Metallurgie und Gussteilgeometrie war bisher Erfahrungswissen der wesentliche Ratgeber für eine „optimierte Fertigungstechnik“. Gießtechnische Simulation kann Erfahrungen quantifizierbar machen und damit nur einen „Zustand“ überprüfen, die Schlussfolgerungen aus den Berechnungen und daraus folgende Verbesserungsmaßnahmen erfordern den Einsatz des Fachmanns. Die kontinuierliche Verbesserung und Optimierung ist durch „Versuch und Irrtum“ geprägt, sowohl in der Realität als auch in der Simulation.

In den letzten Jahren wurde die Simulationssoftware im Hinblick auf eine Nutzung für Parallelprozessorrechner weiter entwickelt. Die Berechnungszeiten für eine Variante der zu optimierenden Gießtechnik kann so auf wenige Minuten verkürzt werden. Durch Kombination der Simulationssoftware mit einem Optimierungsprogramm ist es möglich, berechnete Varianten automatisch im Hinblick auf vorgegebene Zielkriterien (z.B. niedrige Porosität und wenig Kreislaufmaterial) auszuwerten, neue Varianten  zu kreieren und diese ebenso auszuwerten. Die Vision einer selbständigen computergestützten Lösungsfindung für gießtechnische Probleme ist Realität geworden. Vor allem im Bereich des Schwerkraftgusses finden sich eine Reihe von Anwendungsbeispielen. Hier ist vor allem die Optimierung von Speisertechnik zu nennen [2], aber auch die Geometrie von Gießläufen und Anschnitten wird vermehrt mit dieser Technologie ausgelegt  [2, 3, 4]

In diesem Beitrag werden nun Beispiele für die Anwendung dieser nächsten Generation der Gießprozesssimulation im Druckguss aufgezeigt.

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