Pressemeldungen und News

Ein besseres Verständnis für den Heißverzug von Sandkernen: Im Herbst 2012 hatten sich MAGMA, die Firma Nemak und das Gießerei-Institut der RWTH Aachen zusammengetan, um im Open-Innovation-Cluster AMAP "Advanced Metals and Processes" ein F+E-Vorhaben zu diesem Thema durchzuführen. Im AMAP-Cluster verfolgen Hochschule und Industrie, Forschung und Entwicklung gemeinsam Projekte zur Metallerzeugung, Verarbeitung und Herstellung von Produkten aus metallischen Werkstoffen. Im Interview spricht Dr. Jesper Thorborg, Projektleiter der MAGMA, über das gemeinsame Projekt.

Was war das Ziel der Zusammenarbeit?

Im Fokus standen die Quantifizierung, Korrelation und Modellierung des hoch dynamischen Verzugs von Cold-Box-, Warm-Box- und anorganischen Kernen während des Gießprozesses. Hierfür wurde ein Messaufbau entwickelt, um den Heißverzug der Sandkerne in-situ zu messen und die wichtigsten Parameter, die die Verformung beim Abguss beeinflussen, zu bewerten. Darüber hinaus wurden die mechanischen und physikalischen Eigenschaften der Kernwerkstoffe bei erhöhter Temperatur in großem Umfang bestimmt. Die Ergebnisse konnten zur Beschreibung der Heißverformung von Sandkernen benutzt werden. Seitens MAGMA wurden Modelle in unsere Software MAGMASOFT^® implementiert, um die Kräfte auf den Kern beim Gießen sowie sein zeit– und temperaturabhängiges Werkstoffverhalten zu modellieren. Anschließend wurden die Berechnungsergebnisse mit gemessenen Daten für einen Wassermantelkern eines Motors validiert. Es war das Interesse aller Projektpartner, am Ende des Projekts ein virtuelles Werkzeug zur Verfügung zu haben, um bereits bei der Auslegung der Kernbüchsen möglichen Verzug berücksichtigen zu können.

Welche Herausforderungen kamen auf Sie zu?

Die Maßhaltigkeit von Gussteilen wird wesentlich durch den Verzug der Sandkerne während des Gießens beeinflusst. Dieser bisher nur wenig beachtete Teil des Gießprozesses gewinnt vor allem durch die zunehmende Anwendung anorganischer Bindersysteme und die damit verbundene Prozessumstellung an Bedeutung. Die größte Herausforderung im Projekt war es, die Mechanismen sowie die wesentlichen Größen für den Verzug von Sandkernen und die Maßhaltigkeit des Bauteils zu verstehen, zu messen und mittels Simulation vorhersagbar zu machen. Denn die Toleranzanforderungen mit immer dünnwandigeren Gussteilen und entsprechend komplexen und schlanken Kernen steigen stetig. Dadurch wird der Kern empfindlicher gegenüber kritischen Belastungen und die Gefahr von unerwünschter Verformung oder Kernbruch steigt. Die Konsequenz: Probleme mit der Maßhaltigkeit des Gussteils oder sogar Ausschuss.

Sind Sie zufrieden mit dem Ergebnis?

Die Zusammenarbeit mit dem Gießerei-Institut und unserem Industriepartner Nemak war hervorragend. Nach Abschluss des Projekts haben wir mit beiden Partnern weiter an der Implementierung der neuen Möglichkeiten gearbeitet. Die Funktionalität ist heute für Bindersysteme und zahlreiche industrielle Anwendungen überprüft. Dadurch konnten wir die Vorhersage des Heißverzugs von Kernen in der neuen Version von MAGMASOFT ^® als integrierten Bestandteil des Spannungsmoduls verfügbar machen. Mit den neuen Möglichkeiten können Bauteilentwickler, Werkzeugbauer und die Kernmacherei frühzeitig Probleme mit einem Kern voraussehen und vermeiden. Ich möchte mich an dieser Stelle bei unseren Projektpartnern Nemak und dem Gießerei-Institut bedanken. Das Engagement beider Partner war unverzichtbar für den Erfolg dieses F+E-Projekts.

Weitere Informationen zum Projekt