Qualitätskontrolle im Metallguss

Mit industrieller Computertomographie

Metallguss im Industriebereich

       

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 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.

Die Herausforderung: Qualitätsmanagement von Gussbauteilen

Viele Probleme, die die Gussqualität beeinflussen, liegen im Gießprozess selbst. Beim Abkühlen können sich durch Volumenänderungen des Materials Hohlräume bilden. Je nach Abkühlgeschwindigkeit kann Gas, das Teil der Schmelze ist, im Bauteil eingeschlossen werden und Porosität verursachen. Einschlüsse können durch gelöstes Kern- oder Formmaterial oder chemische Nebenprodukte verursacht werden, die durch Reaktionen mit der Beschichtung der Form entstehen. Die Geometrie des Bauteils selbst kann durch Kühleffekte ebenfalls negativ beeinflusst werden, was zu Schrumpfung, Verzug und Rissen im Material führt. Die Beschichtung der Form kann sich ansammeln, was im Laufe der Zeit zu Maßänderungen führt.

Oftmals ist es nicht möglich, diese Gussfehler ganz zu vermeiden – aber sie können überwacht werden, um zu verhindern, dass sie an für die Funktionalität eines Teils kritischen Stellen auftreten. Geschwindigkeit und Eintrittspunkt der Schmelze können verändert werden, um den Ort zu ändern, an dem die Porosität auftritt, und das Kühlverhalten, das sich auf Verzug und Schrumpfung auswirkt, kann durch Steuerung der Temperatur des Werkzeugs oder durch Änderung der Umgebungsbedingungen beeinflusst werden. Sobald ein gutes Gleichgewicht gefunden ist, ist es wichtig, den Prozess und die produzierten Teile kontinuierlich zu beobachten. Qualitätsveränderungen durch Verschleiß, kleinste Materialunterschiede oder Umwelteinflüsse müssen frühzeitig erkannt werden. Dann können Gegenmaßnahmen ergriffen werden, bevor tatsächlich unbrauchbare Bauteile entstehen, die zu Ausschuss werden.

Viele Untersuchungsmethoden wie Ultraschall, taktile Messung oder 2D-Röntgen können nur einige dieser Probleme aufdecken. Computertomographie-Daten (CT-Daten) hingegen liefern einen umfassenden Blick in das Bauteil, da sie sowohl Oberflächen als auch innere Strukturen präzise darstellen. Und auch wenn Simulationen zu Beginn eines Produktionsprozesses einen Vorgeschmack geben können, ist am Ende die Prüfung des realen Bauteils ein Muss.

Ein Gussteil mit Maßen

Die Volume Graphics Lösung: Umfassende Prüfung von Geometrie und Porositäten

CT-Scans erzeugen eine Fülle von Daten über die einzelnen Bauteile, die es sinnvoll zu analysieren gilt. Und 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, Schrumpfung sowie 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 P201- und P202-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 Bauteile 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

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