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TECH - Moulding process

Simulation der Kernherstellung in der betrieblichen Praxis - Teil 2: Anwendung und Möglichkeiten

Dr. Marc C. Schneider, MAGMA Gießereitechnologie GmbH, Aachen;

Dipl.-Ing. Hubert Lang, BMW AG, Landshut;

Dr. Arnulf Latz, Fraunhofer Institut für Technound Wirtschaftsmathematik, Kaiserslautern

Das hohe Fertigungsniveau und der ausgeprägte Innovationsgrad deutscher Gießereien im globalen Wettbewerb führen zunehmend auch zu höheren Anforderungen an die Kernfertigung. Die oft nicht ausreichende Vorhersagbarkeit der technischen Machbarkeit und der wirtschaftlichen Fertigung geometrisch komplizierter und gleichzeitig dünnwandiger Kerne ist ein limitierender Faktor für die Konstruktion und die Produktion anspruchsvoller Gussteile.

Hierzu wird ein praxistaugliches Simulationswerkzeug vorgestellt, mit dem bereits in der Konstruktionsphase des Gussteils die Machbarkeit von Kernen zuverlässiger geplant sowie Kosten und Zeitaufwand realistischer abgeschätzt werden können. Die für die Simulation notwendigen grundlegenden Material- und Prozessdaten wurden von den Projektpartnern Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH und IfG systematisch ermittelt.

Zur Validierung von Simulationsergebnissen wurden an einer Produktionsanlage unter gleichen Bedingungen Kerne geschossen und ausgehärtet.

Für den Produktionsschritt Kernschießen wurden der Schießdruck sowie die Schieß- und Entlüftungsdüsenkonfigurationen variiert. Die Aushärtung der Kerne wurde für PU-Cold-Box und anorganische Binder simuliert, einschließlich der Temperierung der Werkzeuge. Am Beispiel eines komplizierten Wassermantelkerns aus laufender Produktion wurden die Möglichkeiten zur Simulation der Kernherstellung und der Binderzersetzung während des Gießprozesses erprobt.

Mit der Programmverfügbarkeit wird die Simulation der Kernherstellung zu einem nützlichen Bestandteil der Produktentwicklungskette. Es ergeben sich erweiterte Möglichkeiten für die Konstruktion, Bauteile verstärkt nach funktionalen Kriterien auszulegen, wenn auch die Machbarkeit der Kerne schon in dieser Phase berücksichtigt werden kann. Die Gieß- und Erstarrungssimulation wird um die Vorhersage der Gasentwicklung durch thermische Binderzersetzung erweitert. Gasstoßinduzierte Gussfehler werden bei Ableitung geeigneter Kriterien berechenbar.

Die Simulation der einzelnen Prozessschritte im Lebenszyklus von Sandkernen wird systematisch dargestellt und ein Ausblick auf die Funktionalität des Simulationsprogramms gegeben, das speziell auf die Anwendung in der Gießerei-Praxis ausgerichtet ist.

Große Gießereitechnische Tagung 2008 Aachen

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