Deren Anwendungen erstrecken sich von Nutzfahrzeugen, auch im Off-highway-Bereich (einschließlich Baumaschinen), über Landwirtschafts- und Forstmaschinen bis hin zu erneuerbaren Energien, Motortechnologie und Maschinenbau. Bis zu 60.000 Tonnen Eisenguss werden hier jährlich produziert – und die Nachfrage wächst stetig weiter.
In einem vollautomatischen Prozess stellt die Gießerei mithilfe von Modellplatten Grünsandformen her, die als Negative für die Gusskontur dienen. Die Kerne werden im Cold-Box-Verfahren geschossen und im Anschluss in die Form eingelegt, um die Innenräume der Gussteile auszubilden. Aufgrund der hohen anfänglichen Investitionskosten, u.a. für Modelle und Kernkästen sowie bei der Prototypenherstellung, war dieser Produktionsprozess mit einem hohen Kosten- und Zeitaufwand verbunden.
In der Regel kann es so mitunter Monate dauern, bis eine Gießerei dem Kunden einen ersten Prototypen vorlegen kann. Bis zur letztendlichen Markteinführung ist daher oft mit erheblichen Verzögerungen zu rechnen. Im Laufe der Zeit wurden die Forderungen nach schnelleren Lieferzeiten und zunehmend komplexeren Prototypen immer lauter – mit herkömmlichen Produktionsverfahren war dies kaum zu realisieren.
„Da unsere große Formanlage hohe Kosten für Modelle und Kernkästen verursachte, sahen wir uns hier diversen Herausforderungen gegenüber. Deshalb haben wir uns mit dem 3D-Druck als Alternative beschäftigt,“ erklärt Lukas Blumenauer, Leiter der additiven Fertigung bei der GF Casting Solutions Leipzig GmbH.
2017 beschloss die Gießerei daher die Anschaffung eines 3D-Sanddruckers von ExOne. Das Modell S-Max® kann sowohl im Rapid Prototyping als auch bei der Herstellung komplexer Kerne für die Serienproduktion eingesetzt werden. Dank des 3D-Druckers ist die Gießerei nun in der Lage, innerhalb kürzester Zeit komplexe Komponentengeometrien herzustellen – ganz ohne Modelle oder Kernkästen. Auch zeitintensive Montageaufwände für komplexe Kernstrukturen entfallen.
Die GF Casting Solutions Leipzig GmbH erforscht kontinuierlich neue Anwendungen, die sich mit additiver Fertigung umsetzen lassen. Die Entwicklung und signifikante Verbreitung des 3D-Sanddrucks über die letzten Jahre sind auch hier nicht unbemerkt geblieben. Diese führten zu weitläufiger Akzeptanz und erhöhter Nachfrage in der Gießereibranche. Die GF Casting Solutions Leipzig GmbH verfolgt diese Entwicklung mit großem Interesse, vor allem im Bereich des 3D-Drucks mit kalt härtenden Bindemittelsystemen (CHP). Um auch in Zukunft wettbewerbsfähig zu bleiben, hat das Unternehmen zudem eine langfristige Kooperation mit ExOne geschlossen: Im Juni 2023 wurde dem Maschinenpark ein zweiter ExOne-Drucker vom Modell S-Max® Pro hinzugefügt.
Die Gießerei hat damit ihre Kapazitäten für den 3D-Druck ausgebaut und kann bereits von der Einzelproduktion an Teile mit einem Gewicht von 5 kg bis hin zu 1,1 Tonnen herstellen. Da sich das CHP-Sanddruckverfahren auch für den Stahl- und Aluminiumguss eignet, bietet das Unternehmen seinen Kunden nun auch diese Materialien an.
Sandkerne für hydraulische Drehdurchführungen
Der Kern für die Drehdurchführung zählt zu den komplizierteren Kernen, die bei der GF Casting Solutions Leipzig GmbH verwendet werden. Bei der konventionellen Fertigung waren 12 Kerne erforderlich, um die Hinterschneidungen und dünnen Kanäle zu erreichen. Die Montage dieser Kerne war zeitaufwändig und fehleranfällig.
Durch die Freiheit, die der 3D-Druck bietet, können komplette Kerne für die Drehdurchführung nun in nur einem Stück gefertigt werden. Dabei hat sich nicht nur die Qualität der Kerne signifikant verbessert, sondern auch die aufwändigen manuellen Montage- und Entgratungsarbeiten konnten reduziert werden.
Lukas Blumenauer erläutert, wie sehr der 3D-Druck den gesamten Arbeitsprozess der Gießerei verbessert hat:
„Das Abschleifen und Entgraten nach dem Gussverfahren ist erheblich einfacher geworden, da das CHP-Bindemittel sogar bei ungeschlichteten Druckkernen eine hohe Oberflächengüte gewährleistet. Konventionell hergestellte Kerne müssen geschlichtet werden, damit die Gussqualität den Kundenanforderungen entspricht. Nun sparen wir Arbeitsaufwände bei der Nachbearbeitung. Auch durch den Entfall der Kernmontage selbst werden weniger Zeit und Aufwand benötigt. Außerdem können wir so unsere Toleranzen reduzieren, da bei der Kernmontage keine Ungenauigkeiten mehr entstehen können.“
Um mehr zu erfahren, laden Sie hier die Case Study von ExOne herunter: https://www.exone.com/de-DE/GF-Casting-Solutions-Leipzig
Bildunterschrift: von links nach rechts: Lukas Blumenauer, Leiter der additiven Fertigung bei GF Casting Solutions Leipzig GmbH, zeigt auf der GIFA 2023 in Düsseldorf Kerne für hydraulische Drehdurchführungen. Mit den 3D-Druckern S-Max
® und S-Max
® Pro von ExOne bringt GF Casting Solutions Leipzig GmbH die Fertigung in Schwung.
