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ALUMINIUMGUSS lung der Hydraulik oder Mechanik, sind Dienstleistungen für unsere Kunden, um in die Jahre gekommene Maschinen produktiver und effizienter zu machen. Und natürlich gehört die klassische Wartung zu unserem Geschäft, als Präventionsmaßnahme, um außerplanmäßige Stillstandszeiten weitgehend zu vermeiden“, so Erhard. Auch der Werkzeug- / Formenbau nimmt einen wichtigen Platz im Frech-Geschäft ein, wenngleich er umsatzmäßig heute eher von geringerer Bedeutung ist. Erhard: „Für uns ist der Wergzeugbau nicht nur die Reminiszenz an die Wurzeln unseres Unternehmens. Das Werkzeug ist im Druckgießprozess ein wesentlicher Faktor, denn es gibt dem Gussteil seine Kontur. Gerade auch das Formendesign, der Schmelzenfluss in den Formen und der Temperaturhaushalt der Formen tragen entscheidend dazu bei, mit welcher Qualität und welcher Produktivität, mit welchem Zyklus der Gießer arbeiten kann.“ Frech hat verschiedene Baureihen für Kaltkammer-Druckgießmaschinen im Programm. Die modulare M-Maschinenreihe mit Schließkräften von 2.600 bis 16.000 kN bietet eine hohe Flexibilität, auch später noch für Nachrüstungen. Mit ihr lassen sich verschieden große Einpressaggregate und Schließeinheiten prozessgerecht kombinieren. Die robuste Maschinenkonstruktion garantiert eine lange Lebensdauer. Bei kleinen Maschinen ist ein modulares Baukastenprinzip unumgänglich – allein schon wegen der kürzeren Bauzeiten von circa drei bis vier Monaten. Partiell findet sich dieses modulare Prinzip auch bei großen Maschinen mit Schließkräften bis 52.000 kN. Bei tier 1 und OEMs gibt es jedoch stärker als bei anderen Kundensegmenten sehr viele Betriebsmittelvorschriften, die berücksichtigt werden müssen, und spezifische Ausprägungen, die gewünscht sind. Das macht viele Aufträge für Großmaschinen mit einer starken Verkettung zur Peripherie zu sehr kundenspezifischen Projekten. Mit der Druckgusstechnik von Müller- Weingarten erwarb Frech auch das patentierte Vacural-Verfahren für niedrigste Gas- und Oxideinschlüsse im Gussteil. Die weiterentwickelte Vacural-Technologie zeichnet sich dadurch aus, dass die Dosierung der Schmelze über ein Vakuum erfolgt, das im Gegensatz zu konventionellen Vakuumverfahren quasi selbstüberwachend ist und Fehler im Gussteil auch ohne Röntgen- oder zerstörende Prüfung sofort erkennbar sind. Aufgrund der extrem Foto: Meltec Aluminiumdosierofen der Frech-Tochter Meltec in Vorchdorf, Österreich Aluminium dosing furnace from the Frech subsidiary Meltec in Vorchdorf, Austria geringen Gas- und Oxideinschlüsse lassen sich Vacural-Gussteile schweißen und auch wärmebehandeln. Somit können hoch dehnbare Struktur- und Fahrwerksteile hergestellt werden. Frech sieht seine Kompetenz nicht nur im Bau von Druckgießmaschinen, sondern auch in der Erarbeitung von spezifischen Problemlösungen – von der einzelnen Druckgießmaschine über komplette Druckgießzellen bis hin zur schlüsselfertigen Ausstattung ganzer Druckgießereien inklusive Formen. Angesichts der vielen über Jahrzehnte realisierten Projekte verfügt man im Unternehmen nicht nur über das Knowhow für komplexe Anlagenlösungen, sondern auch dafür, wie der Gießprozess optimiert und verfahrenstechnisch weiterentwickelt werden kann. Am Firmensitz im schwäbischen Schorndorf-Weiler ist ein Technikum mit vier Druckgießmaschinen aufgebaut, wo nicht nur Kundenbemusterungen durchgeführt, sondern auch eigene Versuche gefahren und Neuentwicklungen erprobt werden können. Darüber hinaus können bei der Schwestergesellschaft Moneva Leichtmetallguss in Winterbach Langzeittests unter praxisrelevanten Einsatzbedingungen durchgeführt werden. Energieoptimierung von der Ofentechnologie bis hin zum Maschinendesign Das Energiethema spielt heute nicht nur in der Ofentechnologie eine wichtige Rolle, sondern auch mit Blick auf die Druckgießmaschine. Der Großteil der in einer Gießerei eingesetzten Energie benötigt man beim Einschmelzen, während die kinematische Energie zum Betrieb der Gießanlage in Relation dazu von untergeordneter Bedeutung ist. „Gleichwohl widmen wir uns beiden Facetten, um einen entsprechenden Nutzen für den Kunden zu kreieren und umzusetzen“, sagt Erhard und says Mr Erhard. Tool making also occupies an important position in Frech’s business, even if it is nowadays of rather less importance in terms of turnover. “For us tool making is not just a reminder of the origins of our company. In the diecasting process the die is an essential factor, since it gives the casting its shape. Indeed it is mould design, the effect of the melt in the mould and temperature management of the moulds which contribute decisively toward determining the quality and productivity and cycle times with which a foundryman can operate.” The Frech product range includes various series for cold-chamber diecasting machines. The modular M-machine series with locking forces of 2,600 to 16,000 kN provides great flexibility, and later for retrofitting. With it, various large pressing aggregates and locking units can be combined in a way appropriate for the processes concerned. The robust design of the machines ensures high durability and lifetime. For small machines a modular unit construction principle is indispensable – if only because of the shorter construction times of about three to four months. The modular principle is also applied in part to larger machines with locking forces up to 50,000 kN. In the case of first-tier suppliers and OEMs, however, more so than for other customer segments, there are very many specifications for production equipment that have to be taken into account and specific features that are wanted. This turns many contracts for large machines with pronounced linking to peripherals into very customer-specific projects. With Müller-Weingarten’s diecasting technology Frech also acquired the patented Vacural process which produces very low gas and oxide inclusions in the casting. The further developed Vacural technology is special in that the melt is dosed in a vacuum. In contrast to conventional vacuum methods, the process is virtually self-monitoring while defects in the casting can be identified immediately even without X-ray or destructive testing. Thanks to their extremely low gas and oxide inclusion contents, Vacural castings can be welded and also heat treated. This produces structural and chassis components having high ductility. Frech views its expertise not only in the construction of diecasting machines, but also in working out specific problem solu- 28 ALUMINIUM · 11/2012
SPECIAL ALUMINIUM CASTING tions – from individual diecasting machines, through complete diecasting cells and up to the turn-key equipment of complete diecasting foundries, including the moulds. In light of the numerous projects implemented over decades, the company not only has the know-how for providing complex plant systems but also understands how to optimise the casting process and how it can be developed further in a process-technological sense. At its main location in Schorndorf-Weiler in Swabia a technical centre with four diecasting machines has been set up, where not only test runs for customers are carried out but also the company’s own trials and the testing of new developments. Furthermore, long-term tests under industryrelevant conditions of use can be carried out at the sister-company Moneva Leichtmetallguss in Winterbach. Energy optimisation, from furnace technology to machine design Nowadays the energy issue is important not only in the context of furnace technology, but also in relation to the casting machine itself. Most of the energy in a foundry is needed for melting, whereas the kinetic energy for operating the casting machine is by comparison of secondary importance. “Nevertheless, we pay attention to aspects that enable us to create and implement appropriate utility for the customer,” says Mr Erhard, and continues: “In our machines designs and throughout the process chain we strive for energy-optimised designs. In the machine context this entails keeping the moving masses as low as possible – since during every cycle they have to be moved, that is accelerated and braked, which costs energy and, moreover, is also associated with a wear component.” At an early stage Frech began investigating various drive technologies – servo-electric and hydraulic drive systems – and incorporating them into their machines. “Already in 1999 we introduced a fully electrically driven hot-chamber diecasting machine and we are probably the only manufacturer to have a machine of that type in our product range. We offer hybrid technology, with which the locking side of the machine is driven fully electrically and the casting side hydraulically, because in the latter case large forces and high dynamics are required.” Of course, at Frech they are also concerned with the question of how a pump drive system can be made as energy-efficient as possible. Mr Erhard stresses that this question has to be considered in a differentiated way. “It is easy for a machine manufacturer to equip his fährt fort: „Wir achten beim Maschinendesign und über die gesamte Prozesskette auf eine energieoptimierte Auslegung. Bei der Mechanik geht es darum, die bewegten Massen möglichst gering zu halten – weil sie bei jedem Zyklus bewegt, also beschleunigt und abgebremst werden müssen, was Energie kostet und darüber hinaus mit einer Verschleißkomponente verbunden ist.“ Frech hat schon früh damit begonnen, unterschiedliche Antriebstechnologien – servoelektrische und hydraulische Antriebe – zu untersuchen und in die Maschinen zu bringen. „So haben wir bereits 1999 eine vollelektrisch angetriebene Warmkammer-Druckgießmaschine am Markt vorgestellt und sind wohl nach wie vor der einzige Hersteller, der eine solche Maschine im Produktportfolio hat. Wir bieten Hybridtechnik an, bei der die Schließseite der Maschine vollelektrisch und die Gießseite hydraulisch angetrieben wird, weil dort hohe Kräfte und eine hohe Dynamik gefordert sind.“ Natürlich beschäftigt man sich bei Frech auch mit der Frage, wie ein Pumpenantrieb möglichst energieeffizient gestaltet werden kann. Erhard betont, dass man diese Frage differenziert betrachten muss. „Es ist für einen Maschinenhersteller leicht, seine Maschinen an den Pumpen mit frequenzgeregelten Servomotoren auszustatten. Entscheidend für den Energieeffizienzgewinn ist aber, wie diese Maschine arbeitet. In einem Zyklus, in dem über lange Zeiten ein einziges Teil, ein sogenannter Dauerläufer, produziert wird und dies stets mit einer hohen Taktrate am Zykluslimit der Anlage geschieht, macht Umrichter- und Servomotorentechnik wirtschaftlich keinen Kaltkammer-Druckgießmaschine im Produktionsumfeld Cold chamber diecasting machine in production environment Sinn. Anders bei stark wechselndem Formeinsatz, wo mal schnell und hochfrequent, mal langsam produziert werden muss und das immer auf ein und derselben Anlage. Dort ist die Flexibilität in der Prozessanpassung nutzbar. Wir zeigen unseren Kunden daher diese Optionen auf, wie er wirtschaftlicher arbeiten kann.“ Mit der Meltec hat Frech eine eigene Tochterfirma, die in der Ofen- und Schmelztechnik erfahren ist. „Dort arbeiten wir kontinuierlich daran, beim Schmelzen Energieverluste zu minimieren, sei es durch entsprechende Isolationswerkstoffe oder durch innovative Temperaturführung: dass man nicht zu stark überhitzt, um Wärmeverluste an anderer Stelle zu kompensieren, sondern besser dort ansetzt, wo die Verluste auftreten – beispielsweise in dem man vermeidet, dass Wärme mangels Isolation ins Maschinengestell abgeführt wird.“ Ein weiteres energierelevantes Thema, gerade im Aluminiumdruckguss, betrifft das Temperieren der Gießform. Oft ist die Temperierung suboptimal, sodass die Oberfläche der Form durch intensives Besprühung abgekühlt werden muss. Dabei entstehen mitunter Oberflächenspannungen in den Formen, die zu Rissen führen können; das heißt man hat ein Verschleißthema die Form betreffend, man benötigt sehr viel Trennmittel und hat damit unter Umständen ein Umweltthema durch den hohen Anfall an Sprühnebeln und Sprühstoffen. „Wenn man hier die richtige Balance findet, kann man viel Energie einsparen. Das alles ist Teil unseres Knowhows, das wir einbringen können, wenn der Kunde uns an seinem Prozess teilhaben lässt“, erläutert Erhard. ALUMINIUM · 11/2012 29
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