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Ressourceneffizienter Zinkdruckguss

„Ressourceneffizienter Zinkdruckguss“


Durch den serienmĂ€ĂŸigen Einsatz eines Heißkanalsystems (FGS) wurden erhebliche Energieeinsparungen realisiert und die Taktzeit nahezu halbiert. [Initiative ZINK/Power-Cast Ortmann]

(DĂŒsseldorf, 18.07.2016)
Zinkdruckguss-Bauteile sind ĂŒberall dort gefragt, wo es auf hohe StabilitĂ€t, außergewöhnliche Optik und natĂŒrliche Haptik ankommt. Die GrĂŒnde dafĂŒr sind vielfĂ€ltig: Zink hat einen niedrigen Schmelzpunkt, sehr hohe Festigkeitswerte und ein hohes Widerstandspotenzial gegen Korrosion. Die Bauteile können Ă€ußerst dĂŒnnwandig, filigran und in exakten Dimensionen produziert werden und zeichnen sich durch eine hervorragende OberflĂ€chengĂŒte und Beschichtbarkeit aus. Zinkdruckguss ist also eine bewĂ€hrte Technologie – und eine, die Raum fĂŒr Innovationen bietet: Um den Energieaufwand fĂŒr das wiederholte Aufschmelzen des Angussmaterials und die zur KreislauffĂŒhrung erforderlichen Arbeitsschritte sowie den damit verbundenen Zeitaufwand zu reduzieren, wurden Verfahren entwickelt, die mit minimalen AngĂŒssen oder sogar ganz ohne diese auskommen.

Dabei kommen derzeit zwei Techniken zum Einsatz: WĂ€hrend beim sogenannten Frech Gating System (FGS) maschinenseitig durch den Einsatz temperierter Verteilersysteme (Heißkanaltechnik) die Angussmenge minimiert wird, speist die von der Ferrofacta GmbH mit der Adolf Föhl GmbH + Co. KG fĂŒr den Zinkdruckguss entwickelte HeißkanaldĂŒse die Schmelze angussfrei direkt auf das Gussteilteil ein. Durch die Minimierung beziehungsweise den kompletten Entfall von AngĂŒssen werden Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit des Zinkdruckguss-Verfahrens nochmals deutlich gesteigert. Zinkdruckguss wird so noch wettbewerbsfĂ€higer und neue Einsatzbereiche können erschlossen werden.

„Das FGS setzen wir unter anderem bei einer GehĂ€useklappe ein, die als Abdeckung fĂŒr eine Kommunikationseinheit verwendet wird“, erklĂ€rt Bernhard Bayer, GeschĂ€ftsfĂŒhrer der Power-Cast Ortmann GmbH & Co. KG. Das FGS besteht aus temperaturgeregelten Verteilerelementen in der Druckgießform, die durch eine intelligente VerknĂŒpfung mit der Prozess- und Ablaufsteuerung in der Druckgießmaschine verbunden ist. Wegen der eingesparten GießlĂ€ufe stehen mehr freie SprengflĂ€che und Gießvolumen zur VerfĂŒgung. Dadurch passen deutlich mehr KavitĂ€ten auf die gleiche MaschinengrĂ¶ĂŸe.

Bernhard Bayer: „Mit der Umstellung von einer Vierfachform mit konventionellem Angusssystem auf eine Sechsfachform mit Heißkanaltechnik blieb das Schussgewicht nahezu gleich. Das Kreislaufgewicht reduzierte sich um 66 Prozent, die Taktzeit wurde von 1,6 auf 0,9 Sekunden pro Bauteil und damit um 47 Prozent gesenkt, da der konventionelle Verteiler vor dem Öffnen der Form nicht gefĂŒllt und abgekĂŒhlt werden muss. Auf den Einsatz von Überlaufbohnen konnte verzichtet werden.“ Das Ergebnis ist eine deutliche Erhöhung der Energieeffizienz: In Summe wurde bei einem Bedarf von einer Million Bauteilen pro Jahr eine Energieeinsparung von fast 20.000 kWh erzielt und es werden rund 35.000 Kilogramm CO2 eingespart, was der Laufleistung eines Pkws der mittleren Oberklasse von 297.000 Kilometern entspricht. In einem nĂ€chsten Entwicklungsschritt ist es jetzt gelungen, zwei Angussverteiler in eine Form einzubringen. Denkbar ist, dadurch zwei Formen in einer Form unterzubringen.

Eine Weiterentwicklung zum angusslosen Guss wird bei der Adolf Föhl GmbH + Co. KG mit einer fĂŒr den Zinkdruckguss geeigneten HeißkanaldĂŒse umgesetzt. Dabei wird die Schmelze durch die HeißkanaldĂŒse direkt auf das Teil eingespeist. So können Zinkdruckgussteile ganz ohne Verteiler gegossen werden. „Mit EinfĂŒhrung der HeißkanaldĂŒse in den Zinkdruckguss werden komplexe Geometrien, die durch konventionelle Anbindungen bisher nicht herstellbar waren, gießfĂ€hig“, beschreibt Thomas Herper, Entwicklungsleiter bei Föhl, die Potenziale dieses Verfahrens. Durch den Wegfall des kompletten Gießlaufs wird die PorositĂ€t des Bauteils weiter reduziert. Trotz geringer WandstĂ€rken von 0,9 Millimetern wird ein sehr geringer Porenanteil von nur circa 2,3 Prozent erzielt.

Die Verwendung von je einer HeißkanaldĂŒse pro Bauteil ermöglicht eine Mehrfachauslegung. Zudem kann durch die Verwendung von zwei oder mehr DĂŒsen fĂŒr ein Bauteil mehr Material direkt in das Werkzeug eingebracht werden. Die Ergebnisse: ein gleichmĂ€ĂŸiges AbkĂŒhlverhalten des Bauteils und die Vermeidung von Schwindungslunkern und Spannungen. Die Positionierung der HeißkanaldĂŒse auf dem Bauteil erlaubt eine punktuelle Einspeisung des Materials. Runde Bauteile sind fĂŒr diese Gießtechnik besonders geeignet. „Mithilfe dieses Verfahrens ergeben sich ProduktivitĂ€tssteigerungen und Energieeinsparungen durch die Erhöhung der Nestanzahl bei gleicher MaschinengrĂ¶ĂŸe, eine höhere Zyklusgeschwindigkeit und die Eliminierung der AngĂŒsse als Kreislaufmaterial“, fasst Thomas Herper die Vorteile der HeißkanaldĂŒse zusammen.


Flansch als Motorabdeckung zur effizienten Gestaltung des Luftstroms, gegossen mit neu entwickelter HeißkanaldĂŒse fĂŒr Zinkdruckguss. Einsparung von 100.000 Kilogramm Zink pro Jahr. [Föhl]

Kontakt:
Dr.-Ing. Sabina Grund
INITIATIVE ZINK im Netzwerk der WVMetalle
Am Bonneshof 5
40474 DĂŒsseldorf
Fon: 0211 47 96 166
Fax: 0211 47 96 25 166
E-Mail: informationen@initiative-zink.de
Internet: www.zink.de

Die Initiative ZINK im Netzwerk der WVMetalle ist ein Zusammenschluss von Zinkherstellern, Zinklegierungsherstellern, Zinkrecyclern, Halbzeugproduzenten, Herstellern und Verarbeitern von Zinkverbindungen im Netzwerk der WirtschaftsVereinigung Metalle. Sie ist Ansprechpartner fĂŒr Behörden, Anwender und fĂŒr die Presse in allen Fragen rund um das Zink. Die Initiative ZINK hat ihren Sitz in DĂŒsseldorf und arbeitet in enger Kooperation mit nationalen und internationalen ZinkverbĂ€nden.

Initiative ZINK