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Metallguss/
Druckguss

Gussfehler erkennen mit industrieller Computertomographie

Gussfehler im Metall- und Druckguss erkennen

       

Den Metallguss in seinen vielen Formen gibt es seit Jahrtausenden, aber er ist keineswegs veraltet. Dank stetiger Verbesserungen des Gießprozesses selbst und der verwendeten Materialien ist es dem Metallguss gelungen, auch weiterhin alternativlos zu sein, wenn es darum geht, große Mengen an komplex geformten Metallbauteilen zuverlässig herzustellen. Der Druckguss ist ein hochentwickeltes Gießverfahren und ermöglicht hohe Stückzahlen bei geringen Kosten.

Der moderne Metallguss deckt das gesamte Spektrum ab, von sehr groß bis sehr klein, schwer bis leicht, von massiven Teilen bis hin zu solchen mit komplexen Innenstrukturen. Dies, kombiniert mit einer Geschwindigkeit, die ihn für die Massenproduktion prädestinieren, haben zu seiner großen Verbreitung geführt. Beispiele dafür sind der Automobilsektor, wo er für den Antriebsstrang und zunehmend auch für Strukturbauteile eingesetzt wird, sowie die Luft- und Raumfahrt, wo Turbinenschaufeln eine häufige Anwendung sind.

Gussfehler systematisch prüfen

So leistungsfähig Metallguss bzw. Druckguss sind, so ist der Gießprozess prinzipbedingt auch anfällig für Fehler. Einige der typischen Gussfehler und ihre Ursachen:

  • Beim Abkühlen können sich durch Volumenänderungen des Materials Hohlräume bilden.
  • Je nach Gießprozess können in der Schmelze gelöste Gase oder eingewirbelte Luft im Gussstück eingeschlossen werden und Porositäten in unterschiedlichen Ausprägungen verursachen.
  • Einschlüsse können durch gelöstes Kern- oder Formmaterial oder chemische Nebenprodukte verursacht werden, die z.B. durch Reaktionen mit der Beschichtung der Form entstehen.
  • Die Geometrie eines Gussstücks kann durch lokal unterschiedliche Abkühlbedingungen ungünstig beeinflusst werden: Schwindung, Verzug und Risse im Material können zu weiteren Gussfehlern führen.
  • In Dauerformen können zunehmende Verschmutzungen in Form von Trennmittelaufbau oder anklebenden Metallresten innerhalb kurzer Zeit zu spürbaren Maßänderungen führen.

Gussfehler lassen sich prozessbedingt nicht komplett eliminieren. Deshalb ist es wichtig, den Gießprozess und die produzierten Gussstücke kontinuierlich zu überwachen. Auftretende Gussfehler können so rechtzeitig erkannt und der Gießprozess entsprechend angepasst werden, um Ausschuss zu vermeiden.

Es gibt verschiedene Methoden zur Untersuchung und Überwachung von Gussstücken, wie zum Beispiel:

  • Ultraschall
  • Mikroskopie
  • REM-Analyse
  • Taktile Messung
  • 2D-Röntgen

Diese Verfahren können allerdings nur einige der Qualitätsprobleme aufdecken. Computertomographie-Daten (CT-Daten) hingegen liefern einen umfassenden 3D-Blick in das Gussstück, da sie sowohl Oberflächen als auch innere Strukturen präzise darstellen. 

Formfüll- und Erstarrungssimulationen zu Beginn einer Gießprozessentwicklung können Hinweise darauf geben, wo im Gussstück gießtechnische Herausforderungen in Form von Erstarrungslunkern, Gasporositäten oder Bauteilverzug zu erwarten sind. Nur die Prüfung des realen Gussstücks sowohl in der Bemusterungsphase wie auch in der Serienproduktion gibt jedoch Aufschluss über die tatsächlich vorhandene Gussstückqualität und bietet gleichzeitig die Basis für Produkt- und Prozessoptimierungen.

Ein Gussteil mit Bemaßung: Basis für die Überwachung und Vermeidung von Gussfehlern

Umfassende Prüfung von Geometrie und Porositäten im Metall- und Druckguss

CT-Scans erzeugen eine Fülle von Daten über die einzelnen Bauteile, die es sinnvoll zu analysieren gilt. Volume Graphics VGSTUDIO MAX mit dem Paket "Cast & Mold" bietet die richtigen Werkzeuge dafür.

Das Paket enthält alles, was für die CT-basierte Qualitätssicherung über den gesamten Lebenszyklus von Gusskomponenten notwendig ist. Weit verbreitete Funktionen für Fehlererkennung, Wandstärkenanalyse und Soll-Ist-Vergleich ermöglichen die zuverlässige Erkennung von Gussfehlern wie:

  • Porosität
  • Einschlüsse
  • Schwindung
  • Verzug

Das enthaltene Modul zur Koordinatenmessung ermöglicht das Anpassen von Geometrieelementen und das Erstellen von geometrischen Abmessungen und Toleranzen. Es bietet alle Funktionen einer herkömmlichen Koordinatenmessmaschine und mehr. 

Optional sind auch P 201-, P 202- und P 203-Analysen verfügbar, wie sie in der Automobilindustrie eingesetzt werden.

Erweiterte Visualisierungsoptionen und anpassbare Berichte ermöglichen die Erstellung von leicht verständlichen Erstmusterprüfungen zu Beginn einer Serienfertigung. Wiederverwendbare Analyse- und Messpläne erlauben die Erstellung reproduzierbarer und vergleichbarer Ergebnisse für verschiedene Scans und Gusstücken zu jedem Zeitpunkt des Produktlebenszyklus.

All dies lässt sich nahtlos von einem manuellen in einen halb- oder vollautomatischen Qualitätskontrollprozess überführen. Der automatisierte Prozess kann über Standard-Dateiformate an externe Systeme wie Statistik-, ERP- oder MES-Software angebunden werden.

Vorteile für die Qualitätskontrolle im Druckguss

Mit der Volume Graphics Software erhalten Sie ein bewährtes und umfassendes Werkzeug, das Ihnen aufschlussreiche Ergebnisse über den Gussprozess liefert:

 

Wir beraten Sie gern unverbindlich zu Ihrem Anwendungsfall, geben Ihnen eine Kostenschätzung und zeigen Ihnen, wie die CT-basierte Erkennung von Gussfehlern Ihre Prozesse optimieren kann. 

Schreiben Sie uns einfach eine kurze E-Mail, wir melden uns dann schnellstmöglich bei Ihnen.



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