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Südwestmetall Preis für Edwin Heinle

Edwin Heinle von der Firma Julius Schüle Druckguss GmbH den diesjährigen Südwestmetallpreis für seine Bachelorarbeit erhalten.

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In der Arbeit, die von Prof. Lothar Kallien betreut wurde, hat sich Herr Heinle mit dem Eingießen von Aluminiumrohren im Druckgießverfahren beschäftigt. Mit Blick in die Zukunft der Automobilindustrie gewinnt die Technologie des Rohreingießens aufgrund der Mobilitätswende zunehmend an Bedeutung. Im Elektrofahrzeug ist eine Leistungselektronik zwingend erforderlich. Diese setzt im Betrieb eine große Wärmemenge frei, die zur Sicherstellung der Funktionstüchtigkeit abgeführt werden muss.

Die Wärmeabfuhr kann beispielsweise durch ein Gehäuse mit einem integrierten Kühlmedienkanal erfolgen. Bei der Julius Schüle Druckguss GmbH wird die Technologie des Eingießens von Rohren in folgenden zwei Varianten verwendet. Zum einen das Eingießen von Kupferrohrpaketen in Wärmetauschern aus einer Aluminiumlegierung. Einsatzgebiet der Wärmetauscher sind Gasthermen für den Immobiliensektor. Zum anderen wird eine Hohlstruktur aus einem austenitischen nicht rostenden Stahl in einen Gehäusedeckel aus einer Aluminiumlegierung eingegossen. In der heutigen Zeit bekommt der Faktor „Nachhaltigkeit“ und „Recycling“ einen immer größer werdenden Stellenwert. Hier ergibt sich aus der Materialkombination Aluminium und Stahl ein Nachteil.

Bei der Entsorgung entsteht Mischschrott, bei dem Stahl und Aluminium aufwändig im Zuge des Recyclingvorgangs voneinander getrennt werden muss. Ziel war daher die Entwicklung eines Prozesses, bei dem ein Aluminiumrohr ohne Füllstoff eingegossen wird. Die Berechnung der thermischen Belastung am Rohr erfolgte in der vorliegenden Thesis mit zwei unterschiedlichen Berechnungsansätzen. Zum einen wurde ein adiabates System aus dem eingelegten Rohr und der Aluminiumschmelze gebildet. In diesem System kann eine Mischungstemperatur berechnet werden. Zum anderen wurde eine MAGMASOFT-Simulation des gesamten Druckgießprozesses durchgeführt. Nach den theoretischen Untersuchungen nimmt das Rohr Temperaturen von 550 °C an.

Die Aluminiumlegierung hat bei dieser Temperatur eine geringe Dehngrenze von < 23,5 N/mm². Nach der FEM-Analyse entsteht bei einem Außendruck von 300 bar eine Vergleichsspannung von 128,6 N/mm². Die Vergleichsspannung übersteigt die Dehngrenze um das 5-fache. Ein Eingießen von Aluminiumrohren ohne Füllstoff ist im Druckguss daher nicht möglich. Dies ist  grundsätzlich ein negatives Ergebnis, das Besondere aber ist, dass die aufwändigen  Gießversuche die theoretischen Berechnungen von Herrn Heinle in vollem Umfang bestätigt haben.  Der Preis lobt die durchweg schlüssige Umsetzung der Themenstellung und die hohe Aktualität und den großen Bezug zur Praxis.


 

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