Feinguss - Konstruieren und Gießen - Bundesverband der ...

III.Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
Auf das Rapid Prototyping und Rapid Manufacturing
von Feingussteilen wurden
bereits unter Kapitel 2.4 ausführlich eingegangen.
Die zeitlich schnellere Umsetzung
von Neukonstruktionenals Marketinginstrument
bei vertretbaren Kosten ist
ohne CAD-Datennutzung nicht möglich.
Dieser Datensatz wird zur werkzeuglosen
Herstellung von Wachsmodellen oder
Muttermodellen für die Vorserienwerkzeugfertigung
in Feingießereien eingesetzt,
die zur Prototypenfertigung von Feingussteilen
in Serienqualität zum Einsatz
kommen (Bild 121). Wegen der Einsparungen
der Werkzeugbearbeitungskosten ist
diese Vorgehensweise oft sehr wirtschaftlich,
aber vor allem zeitlich viel schneller.
Das Feingießen ist verfahrensbedingt ein
Serienverfahren. Durch die Anfertigung
von für die Serienfertigung unattraktiven
Stückzahlen (1 bis 50) lassen sich im Rapid
Manufacturing mit Hilfe generativer
Schichtaufbauverfahren und des 3D-
Datensatzes des Bauteiles werkzeuglos
zu oft günstigen Bedingungen auch Kleinserien
fertigen.
Von Interesse ist diese Vorgehensweise
auch dann, wenn im Vorserienstadium,
beispielsweise für eine spätere Druckgussfertigung,
die ursprüngliche Konstruktion
überprüft, optimiert und geändert
werden muss. Da so die erforderlichen
Änderungen und Anpassungen
bereits vor der Gießwerkzeugfertigung
erfolgen können, lassen sich Zeit und
Kosten im Werkzeugbau einsparen. Das
ist auch dann von Vorteil, wenn es sich
um kleine Serien mit hohem Änderungsaufwand
oder Projekte mit hohen Entwicklungskosten
handelt.
IV. Vorhersage der Gussteileigenschaften
Für höher belastete Bauteile sind Festigkeitsversuche
und rechnerische Festigkeitsnachweise
zu führen. Mit Hilfe des
CAD-Datensatzes lassen spezielle Softwarelösungen
heute bereits auch virtuell
hochgradig die zu erwartenden Festigkeiten
auf Basis einer Ermittlung örtlicher
Spannungsverläufe vorhersagen und können
damit bereits imBauteilentwicklungsprozess
Berücksichtigung finden. Hierfür
kommen die entsprechend gültigen Regelwerke
zur Anwendung.
Bild 122: CAD-Datenmodell aus der Gussteilkonstruktion (links) und daraus
abgeleitete Ausschmelzmodell-Werkzeugentwicklung in der Feingießerei
mit Unigraphics NX4
a)
V. Überprüfung des Gießprozesses
Nutzenlässtsich zudemder CAD-Datensatz
zur Fertigungsprozessoptimierung in
der Gießerei. Am Computer kann mit Hilfe
entsprechender Softwarepakete die Herstellbarkeit
des Gussteils simuliert und bei
Bedarf verbessert werden. Es existieren
Lösungen zur präzisen Vorhersage der zu
erwartenden Formfüllungs- und Erstarrungsvorgänge
(Bild 123), der Gefügeumwandlungen
und Eigenschaftsverteilung
im erstarrten Zustand sowie zu den Verformungen
und Eigenspannungen, die im
Rohgussteil zu erwarten sind.
Um solche Projekte erfolgreich durchführen
zukönnen, ist ein enger Kontakt
zwischen Konstrukteur und Feingießer
bereits in den frühen Stadien der Bauteilentwicklung
erforderlich, damit bereitsvon
vornherein die gießtechnischen Aspekte
der Bauteilgestaltung entsprechende Berücksichtigung
finden können. Die Gießereien
verfügen über das dafür erforderliche
Datenmanagement, das den notwendigen
Austausch der CAD-Daten zwischen
Kunden, Feingießerei, Modell- und
Werkzeugbau ermöglicht, und das für die
Bauteilentwicklung erforderliche gießtechnische
Wissenspotenzial. Der Kunde
sollte sich deshalb möglichst frühzeitig
an die Gießerei wenden.
d)
Bild 123: Vorhersage der Temperaturverteilung im Gießmetall
während der Formfüllung (oben) und im Gussteil
bei der Erstarrung (unten) zum Zeitpunkt einer 50%igen
Formfüllung und Erstarrungszeit
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