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Druckgießzelle und Druckgussverfahren


Kurzfassung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine DruckgießzeIle wenigstens umfassend eine Gießkammer und einen entlang einer Längsachse in der Gießkammer axial verschiebbaren Gießkolben, wobei an dem Gießkolben wenigstens ein Rühr­element aufgenommen ist, welches um die Längsachse des Gießkolbens drehbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Druckgussverfahren zum Vergießen einer teilerstarrten Metallschmelze.


Hintergrund

Der Druckgussprozess stellt das wirtschaftlichste Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Gussbauteilen in großen Stückzahlen dar und wird in Deutschland für rund 58 % der Gesamtproduktion verwendet (615.000 t in 2015). Beim konventio­nellen Druckguss wird die Schmelze unter hoher Geschwindigkeit und Druck in den Formhohlraum gedrückt. Die unvermeidbaren Turbulenzen in der Schmelze führen zu Verwirbelungen und Lufteinschlüssen, die sich negativ auf die Gussteilqualität auswirken. Alternativ stehen zur Schmelzevorbehandlung bereits einige verfah­renstechnische Ansätze zur Verfügung. Ziel dieser Verfahren ist die Verarbeitung der Schmelze im teilflüssigen Zustand. Dieser wirkt sich positiv sowohl auf die Prozessrandbedingungen (langsame Kolbengeschwindigkeit, laminare Formfüllung) als auch auf die Gefügestruktur aus, sodass die Bauteilqualität verbessert werden kann. Die Prozesstechnik der etablierten Rheoverfahren mit externer Anlagentechnik ist jedoch aufwendig und die erzielten Vorteile limitiert.


Bilder & Videos


Lösung

Die neu entwickelte Technologie zielt auf eine in den bestehenden Druckgussprozess integrierte und zykluszeitneutrale Schmelzebehandlung ab. Die Behandlung erfolgt bedarfsgerecht, unmittelbar nach dem Dosiervorgang, ohne zusätzliche Anlagentechnik, durch Einbringung von Scherkräften über den Gießkolben. Zusammen mit der speziell ausgelegten Gießkammertemperierung wird eine jederzeit variable Einstellung des Feststoff­anteils in der Schmelze ermöglicht. Die Limitierung des Feststoffanteils, wie bei bestehenden Rheoprozessen, wird durch den entfallenden Transfer des Vormaterials in die Gießkammer aufgehoben. Durch die Erfindung wird auf eine Verbesserung der Gefügestruktur und eine deutliche Reduzierung von Erstarrungs- sowie Gasporosität abgezielt. Dies vermeidet insbesondere bei komplexen Bauteilen höhere Ausschussraten und kann dazu beitragen den CO2-Footprint der Druckgussproduktion zu verbessern. Das System ist für bestehende Druckguss­anlagen nachrüstbar und weist keinen zusätzlichen Platzbedarf auf.


Vorteile

  • Bedarfsgerechte und variable Schmelzebehandlung für den Al-Druckguss
  • Zykluszeitneutral und nachrüstbar
  • Höhere Feststoffanteile gegenüber anderen Rheoprozessen
  • Verbesserung der Bauteilqualität
  • Erhöhung der Formlebensdauer durch verringerte Temperaturen und Kolbengeschwindigkeiten

Anwendungsbereiche

Automobilindustrie, Consumer & Electronic parts, Luftfahrttechnik


GINo Gesellschaft für Innovation Nordhessen mbH

Ute Emde
0561/804-1985
emde@gino-innovativ.de
www.gino-innovativ.de
Adresse
Universitätsplatz 12
34127 Kassel



Entwicklungsstand

Idee


Patentsituation

  • DE 10 2020 113 633.1 anhängig

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsführerin)

c/o TransMIT GmbH
Kerkrader Straße 3
D-35394 Gießen