Gleichbleibende Qualität während der Kernfertigung
Bei der Herstellung moderner, komplexer Gussstücke ist es wichtig, eine gleichbleibende Qualität während der Kernfertigung sicherzustellen, die das Zusammenspiel verschiedener Einflussfaktoren und Prozessvariablen berücksichtigt. Dabei ist erst am fertigen Gussteil ersichtlich, ob der Prozess in der Lage ist, die geforderte Qualität zu 100 % zu liefern. Für Gießereien wäre es daher sehr vorteilhaft, wenn mögliche Abweichungen im Prozess bereits im Voraus erkannt werden, um frühzeitig einzugreifen.
Simulationsbasierte Abbildung der Kernfertigung
Genau das ermöglicht die simulationsbasierte Abbildung der Kernfertigung. Sie macht den Prozess transparent und vorhersagbar und berücksichtigt dabei so viele Prozessparameter wie möglich. Die Integration dieser Methoden in die Produktionsumgebung ist die Vision, die die Partnerschaft zwischen HA, MAGMA und Laempe antreibt.
Die Herstellung eines Kerns digital nachvollziehen
Die drei Partner stellten ihr revolutionäres Konzept erstmals vor vier Jahren vor. Auf der internationalen Leitmesse GIFA im Juni 2023 präsentierten die drei Partner die Fortschritte: Das Konzept wurde auf einem erweiterten Maschinenleitstand einer Laempe-Kernschießmaschine veranschaulicht. Auf drei interaktiven Bildschirmen konnten die Besucher die Herstellung eines Kerns digital nachvollziehen. Dabei werden verschiedene Parameter des Kernherstellungsprozesses kontinuierlich überwacht und mit Echtzeitmessungen in der Maschine verknüpft. Die Daten werden in Echtzeit von einer neuartigen Simulationssoftware verarbeitet, die Drücke und Massenflüsse für den Sand und die Luft in der gesamten Maschine und dem Kernkastensystem vorhersagt.
Kernqualität kann besser bewertet und gesteuert werden
Als Ergebnis können die Auswirkungen auf die Kernqualität durch Anpassungen des Schießprozesses bewertet und gesteuert werden. Damit lassen sich folgende Fragen beantworten: Wie wirkt sich die Sandhöhe in der Schießeinheit auf den Prozess aus? Welchen Einfluss haben die Verstopfung von Entlüftungsdüsen oder die Kernkasten-Verschmutzung? Mit welchem Druck wird der Sand tatsächlich in den Formhohlraum geschossen? Wie stabil ist der Prozess und welche Parameter müssen geändert werden, wenn die festgelegten Qualitätsvorgaben nicht eingehalten werden?
Kombination von Prozesssimulation und realer Kernherstellung
"Mit diesem patentierten neuen Werkzeug ist es uns gelungen, Prozesssimulation und reale Kernherstellung zu kombinieren. Durch die Kopplung der zeitabhängigen Formstoffeigenschaften mit der Kernschießmaschine und der aktuellen Werkzeugbestückung, können wir den gesamten Prozess ganzheitlich simulieren. Damit stellen wir eine zuverlässige Kernqualität sicher", so Dr. Ingo Wagner, Produktmanager Kernherstellungsprozesse bei der MAGMA GmbH. "Durch die kurzen Rechenzeiten ist es sogar möglich, die Simulation in den Echtzeitbetrieb der Maschine zu integrieren. Wir implementieren diese Technologie auch als Front-End Prädiktor in MAGMA C+M, unserer Kernherstellungsprozess-Simulationssoftware."
Wichtiger Baustein für die Digitalisierung
"Für Laempe ist diese Kooperation ein wichtiger Baustein in unserer Digitalisierungsinitiative, die wir mit unserer Software Laempe Digital Cockpit und unserem Echtzeit-Inspektionssystem Core Vision unterstützen", so Rudolf Wintgens, Geschäftsführer von Laempe. "Die nun hergestellte Verbindung zwischen Prozessdaten, Maschinensteuerung und dem fertigen Kern unterscheidet diesen Ansatz von vielen ‚Industrie 4.0 Maßnahmen‘ in einer Gießerei, bei denen die Verbindung zur Produktqualität fehlt."
Kerndefekte erkennen, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind
Auch der nächste Schritt ist bereits getan: HA hat in einer umfangreichen Versuchsreihe an einer vollständig instrumentierten Kernschießmaschine Untersuchungen durchgeführt, um das Verhalten von Formstoffen mit dem virtuellen System zu verknüpfen. Die neuesten KI-Technologien wurden eingesetzt, um eine robuste Vorhersagefähigkeit zwischen dem Zustand des Formstoffes bei verschiedenen maschinenseitigen Einstellungen und der endgültigen Kernqualität herzustellen. "Wir können jetzt Kerndefekte erkennen, die mit bloßem Auge nicht sichtbar sind, aber in der weiteren Prozesskette Probleme verursachen.", erklärt Amine Serghini, Mitglied des HA-Managementteams.
Vorhersage mittels virtueller Kernschießmaschine
"Verformungen bei der Kernlagerung, Kernbruch beim Gießen sowie Gussfehler werden oft nicht nur durch den Binder selbst verursacht, sondern auch durch Parameter wie die Lagerzeit des Formstoffes. Eine frische Formstoffmischung fließt besser, lässt sich besser verdichten und sorgt für weniger Werkzeugverschleiß und Entlüftungsprobleme". Mithilfe der virtuellen Kernschießmaschine lässt sich vorhersagen, ob ein Formstoff noch verwendet werden kann, ohne dass es zu Folgeproblemen kommt oder wie die Produktion eingestellt werden kann, um eine gute Kernqualität zu gewährleisten.
Die empirischen Daten, die den direkten Simulationen zugrunde liegen, wurden bei Versuchen im HA Center of Competence (CoC) in Baddeckenstedt an einer dort eingesetzten hochmodernen Laempe-Kernschießmaschine erhoben. Mit diesen Daten können wichtige Einflussparameter und deren Auswirkungen auf den Gießprozess in der Maschine und im Werkzeug exakt modelliert werden. Das CoC ist mit vielfältigen technischen Möglichkeiten ausgestattet und bietet eine wertvolle Plattform für Partner aus unterschiedlichen Fachbereichen, wobei in gemeinsamen Entwicklungsprojekten systematisch Innovationen vorangetrieben werden.
Echtzeitfähige und datenbasierte Kernproduktionssteuerung
Die technische Umsetzung einer echtzeitfähigen, physikalischen und datenbasierten Kernproduktionssteuerung ist dank der Partnerschaft zwischen MAGMA, HA und Laempe Realität geworden und stellt einen revolutionären Schritt in Richtung Gießerei 4.0 dar. Dieser Ansatz eröffnet allen drei Partnern eine Welt neuer Möglichkeiten, um ihren Kunden jederzeit intelligente Lösungen für eine optimierte und robuste Kernherstellung zu bieten.
Über die Hüttenes-Albertus Gruppe
Hüttenes-Albertus (HA) ist einer der weltweit führenden Hersteller von chemischen Produkten für die Gießereiindustrie. Die Marke HA steht für umfassenden Service und eine breite Palette an Bindemittelsystemen, Schlichten und weiteren hochwertigen Werkstoffen für die verschiedenen Verfahren der Form- und Kernherstellung.
Vor über 100 Jahren gegründet, ist Hüttenes-Albertus bis heute ein solides und erfolgreiches Familienunternehmen. Das Unternehmen verfügt über ein starkes, weltweites Netzwerk mit rund 1.800 engagierten Mitarbeitern in über 20 Ländern. Produktionsstandorte, Labore und Vertriebsgesellschaften auf allen Kontinenten sorgen für Kundennähe und erschließen das Spektrum der fortschrittlichen HA-Technologien in aller Welt.
Intensive Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet nachhaltiger und umweltfreundlicher Bindemittelsysteme steht im Mittelpunkt aller F&E- und Produktionsaktivitäten. Heute so zu leben und zu wirtschaften, dass zukünftige Generationen nicht eingeschränkt werden - das ist die große Aufgabe unserer Zeit. Die HA Group steht allen Kunden zur Seite und ist offen für weitere Projekte. www.ha-group.com
Kontakt
Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH
Wiesenstr. 23
40549 Düsseldorf
Tel. +49 211 5087 0
info@ha-group.com
Über Laempe
Laempe Mössner Sinto GmbH ist ein weltweit führender Anbieter für Kernmachereiausrüstung. Das Portfolio umfasst Kernsandaufbereitung, Kernschießmaschinen für alle gängigen Verfahren und Komplettlösungen im Bereich der Automatisierung.
Neben dem konventionellen Kernschießen bietet Laempe weiterhin aktuelle Anlagen für das 3D-Kerndrucken von anorganisch gebundenen Kernen für die Großserienproduktion an.
In enger Abstimmung mit unseren Kunden entwickeln wir kundenspezifisch angepasste Lösungen für individuelle Bedarfe. Unser globales Netzwerk bietet diesen Service weltweit an.
Kontakt Laempe
Laempe Mössner Sinto GmbH
Grienmatt 32
79650 Schopfheim Tel: +49/(0)7622/680-0
info@laempe.com
Über MAGMA
MAGMA ist ein weltweit führender Entwickler und Anbieter von Software für die Gießprozess-Simulation und virtuelle Optimierung. MAGMA steht für robuste, innovative Lösungen in Guss und verlässliche Partnerschaften mit der Gießerei- und gussverbrauchenden Industrie. MAGMA-Produkte verbinden die Komplexität des
Verfahrens mit Benutzerfreundlichkeit und schaffen so wirtschaftliche Lösungen für ihre Kunden. Partnerschaftlich werden die Integration und effektive Nutzung der Software bei den Kunden unterstützt und so klare Kostenvorteile realisiert.
Zum Produkt- und Leistungsangebot gehören neben der Simulations-Software MAGMASOFT® autonomous engineering auch Engineering-Dienstleistungen zur Gussteilauslegung und Fertigungsoptimierung. MAGMA-Softwareprodukte werden heute weltweit von mehr als 2.000 Kunden zur Optimierung von Gussteilen für alle Anwendungen, speziell in der Automobilindustrie und dem Maschinenbau, eingesetzt.
Mit der MAGMAacademy bietet das Unternehmen ein umfassendes Implementierungs- und Weiterbildungsangebot rund um die Gießprozess-Simulation an. In Schulungen, Workshops und Seminaren lernen Mitarbeiter und Verantwortliche, wie sie mit der Gießprozess-Simulation in ihren Unternehmen Entwicklungsprozesse optimieren, Fertigungskosten senken und die Ressourceneffizienz erhöhen.
Die MAGMA Gießereitechnologie GmbH wurde 1988 gegründet und hat ihren Hauptsitz in Aachen, Deutschland. Globale Präsenz und Support werden durch die Betriebsstätte und Tochtergesellschaften in den USA, Singapur, Brasilien, Korea, Türkei, China, Indien und der Tschechischen Republik sichergestellt. Darüber hinaus wird MAGMA weltweit von 30 qualifizierten Partnern vertreten. www.magmasoft.de
Kontakt MAGMA
Für Anmerkungen, Anregungen oder mehr Informationen über MAGMA und MAGMASOFT® wenden Sie sich bitte an:
MAGMA Gießereitechnologie GmbH
Michael Hutmacher E-Mail: M.Hutmacher(at)magmasoft.de
Telefon: +49 241 8 89 01 – 703
Kackertstraße 16-18, 52072 Aachen, Deutschland
