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Druckguss Gussbauteile effizient entwickeln

| Redakteur: Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde

Wenn es um die Auslegung und Prüfung von Gussbauteilen geht, dominieren aktuell Insellösungen. Ein Forschungsvorhaben soll dieses Manko nun beseitigen.

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Gussteile sind in der Industrie in vielfältigen Anwendungen zu finden. Ein neues Forschungsprojekt soll die Auslegung optimieren.
Gussteile sind in der Industrie in vielfältigen Anwendungen zu finden. Ein neues Forschungsprojekt soll die Auslegung optimieren.
(Bild: Erdwich/Stihl024-AdobeStock-8555468)

Das am 1. November 2019 gestartete dreijährige Forschungsprojekt „DNAguss – Durchgängige numerische Auslegung von Gussbauteilen entlang der Prozesskette“ hat die Auslegung leistungsfähiger Gussbauteile im Fokus und will zudem einzelne Disziplinen miteinander verknüpfen. Ziel des Vorhabens ist es, eine effizientere und kostengünstigere Entwicklung von leistungsfähigen zyklisch beanspruchten Gussbauteilen zu ermöglichen, beispielsweise für die Windenergiebranche oder den Großmaschinenbau. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt verfügt über jahrelange Erfahrung aus unterschiedlichsten Projekten mit Bezug zur Gussbewertung und ist bei „DNAguss“ Konsortialführer. Fördergeber ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über den Projektträger Jülich im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms – Innovationen für die Energiewende.

Ziel des Projektes DNAguss ist es, eine effizientere und kostengünstigere Entwicklung von leistungsfähigen zyklisch beanspruchten Gussbauteilen zu ermöglichen.
Ziel des Projektes DNAguss ist es, eine effizientere und kostengünstigere Entwicklung von leistungsfähigen zyklisch beanspruchten Gussbauteilen zu ermöglichen.
(Bild: Fraunhofer LBF)

Das Konsortium, welches aus zehn Partnern besteht, hat sich zum Ziel gesetzt, in einem virtuellen Prozess den Informations- und Datenaustausch innerhalb der Prozesskette zur Konstruktion und Auslegung von Eisengussbauteilen durchgängig zu gestalten, um so ressourcenschonende Leichtbaukonstruktionen zu ermöglichen. Zudem arbeiten die Forscher daran, dass durch die Verknüpfung der einzelnen Disziplinen ein Gussbauteil vorab in all seinen Facetten berechnet werden kann. Ziel ist eine optimale Gestaltung unter Berücksichtigung der Werkstoffauswahl, Fertigungssimulation, Fertigung, Qualitätskontrolle und Zuverlässigkeit beziehungsweise Betriebsfestigkeit.

Dies trägt zu einem systematischen Leichtbauansatz für Gussbauteile bei, sodass Material- und Energiekosten reduziert werden können.

Buchtipp

Das Buch Additive Fertigung beschreibt Grundlagen und praxisorientierte Methoden für den Einsatz der additiven Fertigung in der Industrie. Das Buch richtet sich an Konstrukteure und Entwickler, um eine erfolgreiche Implementierung additiver Verfahren in ihren Unternehmen zu unterstützen.

Hohes Einsparpotenzial möglich

Wirtschaftlich werden von den Ergebnissen des Forschungsvorhabens in erster Linie Unternehmen profitieren, die Gussbauteile designen, fertigen und auslegen. Dies können Großgussbauteile mit Stückgewichten bis 80 t oder auch kleinere Bauteile im Kilogramm-Bereich sein. Die Forscher rechnen mit einem Einsparpotential an Werkstoff von rund 20 % bis 30 % bei identischen Festigkeiten.

„Bereits in der ersten Konstruktionsphase soll es durch die durchgängige numerische Prozesskette ermöglicht werden, ein gießbares, zerstörungsfrei prüfbares und für die Betriebslastfälle optimal ausgelegtes Gussbauteil zu erhalten, welches die großen Vorteile des Gießverfahrens voll ausnutzt und Unsicherheiten genauer berechenbar und überprüfbar macht. Zukünftige Gussbauteile werden damit leichter, kostengünstiger und ressourcenschonender“ so der Gesamtprojektleiter Kai Schnabel vom Fraunhofer LBF.

Mittelfristig ist geplant, die Resultate auch auf andere Branchen mit weiteren Fertigungsverfahren zu übertragen. Dies kann beispielsweise in Windenergieanlagen zu einer höheren Zuverlässigkeit und Gewichtsreduktionen führen, um deren Leistungsfähigkeit steigern zu können.

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