Heft 3/4 - Verein österreichischer Gießereifachleute

HEFT 3/4 GIESSEREI-RUNDSCHAU 60 (2013)Der Weg zu einer wirtschaftlichen undemissionsfreien GießereiOn the way to an economic Foundry without EmissionsRalf Boehm,Produktmanager für anorganische Bindersystemebei Hüttenes-Albertus ChemischeWerke GmbH in Düsseldorf/DMitautoren:Jürgen Asal, Leitung Bereich Kernschiessmaschinen,Lüber GmbH, Bazenheid/CHBernhard Münker, Leiter TechnologieTransfer Schwerkraft Guss, Daimler AG, Mercedes-Benz WerkUntertürkheim/DBild 1: Mit anorganischenBindern hergestellter WasserraumkernSchlüsselwörter: Cordis Binder, Anorganische Kernfertigung,Lüber KernschießmaschineAuf dem Weg zu nachhaltigen, energie- und ressourceneffizientenProzessen rücken die anorganischen Bindemittelin der Gießereibranche (Bild 1) immer stärker inden Mittelpunkt von strategischen Entscheidungen. Dabeispielen ökonomische Aspekte eine entscheidendeRolle.Die Umstellung von bereits angelaufenen Produkten gestaltetsich je nach vorliegender Fertigungsstruktur sehraufwendig. Die Anpassung des Kernaufbaus ist vielenRestriktionen unterlegen, die bei Neuplanungen nichtvorhanden sind. Dies trifft nicht nur auf die Bauteilgestaltungzu, sondern auch auf Fertigungsprozesse und-anlagen.Die Gestaltung von Kernen und Gussteilen muss sichbeispielsweise an den spezifischen Besonderheiten desBindersystems orientieren. Ebenso müssen die Belangevon Konstruktion und Gießerei durch Anpassungen desBinders berücksichtigt werden. Aus diesem Grund ist diefrühzeitige Zusammenarbeit von Teileentwickler, Werkzeugkonstrukteurund Gießer von großer Bedeutung.Die intensive Zusammenarbeit aller Beteiligten gehörtzu den wesentlichen Erfolgsfaktoren auf dem Weg zumSerieneinsatz der anorganischen Bindemittel.Im Rahmen dieser Zusammenarbeit ist Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH die Entwicklungeines anorganischen Bindersystems gelungen, das mitden derzeit am Markt befindlichen organischen Bindemittelnvergleichbar ist und darüber hinaus deutlicheVorzüge hinsichtlich Emissionsreduzierung und Produktivitätssteigerungbietet.Die Kombination aus Einsatz eines neuen Bindersystemsund frühzeitig optimierten Fertigungsbedingungengewährleistetet von Beginn an einen wirtschaftlichen undganzheitlichen Prozessablauf.AusgangssituationIn der Leichtmetallgießerei des Mercedes-Benz WerkesUntertürkheim werden unter anderem Zylinderkopf-Rohteilefür PKW und leichte Nutzfahrzeuge gefertigt. Die Zylinderköpfewerden in verschiedenen Schwerkraftgussverfahren(statisch und dynamisch) hergestellt. Dabeiwerden die Außenkonturen durch Stahlkokillen gebildet,während die komplizierten Innenkonturen durch Sandkernedargestellt werden. In der Gießerei hat die Auswahldes Kernherstellungsverfahrens einen bedeutenden Einflusssowohl auf die entstehenden Emissionen und/alsauch auf die Kostensituation.In der Leichtmetallgießerei wird überwiegend das sehrausgereifte und hoch produktive Cold-Box-Verfahren zurSerienfertigung von Zylinderköpfen eingesetzt. Auch diegesamte Fertigungsinfrastruktur, beginnend mit der Werkzeugkonstruktioninklusive Simulation, Werkzeugfertigung,Kernfertigungsanlagen über die Gießerei bis hin zurEntkernung und Regenerierung ist maßgeblich durch dasCold-Box-Verfahren bestimmt. Allerdings ist es systembedingtnur teilweise möglich, das Verfahren anzupassen.So werden beispielsweise die Emissionen in der Kernfertigungund beim Gießen zwar erfasst, sie müssen aber gesondertaus der Abluft gereinigt werden. Ebenso ist zukünftigmit einer Verschärfung der Grenzwerte durch denGesetzgeber zu rechnen (Bild 2).Anorganische Bindemittel (AOB)Anorganische Silikate werden bereits seit den fünfzigerJahren als Bindemittel für die Kern- und Formherstellungin Gießereien verwendet. Hauptsächlich finden diese inForm des sogenannten CO 2 -Verfahrens Verwendung. KalthärtendeSilikat-Bindersysteme, bei denen beispiels weiseorganische Ester als Härter verwendet werden, kommenüberwiegend bei der Formherstellung für große Eisengussteilezum Einsatz.Für die Anwendung im Serien Aluminium-Kokillengusswäre der Einsatz des CO 2 -Verfahrens eine logischeBild 2: Emissionsvergleich Cold-Box vs. Cordis75