Oberflächenbeschichten Produktionskosten im Aluminium-Druckguss halbieren

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Die Oberflächenbehandlung von Druckguss-Werkzeugen mit der Balinit-Duplex-Serie verkürzt die Zykluszeiten, verlängert die Standzeiten und führt zu weniger Verschleiß.

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Die Formenhälften der Aluminium-Druckgießmaschine der DGH-Group sind mit Balinit Lumena in Duplex-Technologie behandelt.
Die Formenhälften der Aluminium-Druckgießmaschine der DGH-Group sind mit Balinit Lumena in Duplex-Technologie behandelt.
(Bild: Oerlikon Balzers, Juergen Jeibmann)

Leichten Aluminium-Werkstoffen gehört die Zukunft im Automobilbau: Zwischen 1990 und 2012 stieg ihr Anteil pro Fahrzeug laut Studien von 50 kg auf 140 kg – und könnte 2020 bis zu 180 kg erreichen. Dabei erhalten vor allem Aluminium-Bauteile für Motorraum und Getriebe immer komplexere Geometrien. Ein Grund dafür ist der Trend, aus mehreren Komponenten ein Bauteil zu konstruieren, um den Platzbedarf und das Gewicht weiter zu senken.

Der Aluminium-Druckguss treibt diese Entwicklung mit fortschrittlicher Technik voran – trotz Herausforderungen. So bereiten komplizierte Bauteilkonstruktionen mit engen Verrippungen Entformungsprobleme nach der Erstarrung der heiß eingeschossenen, flüssigen Alulegierung. Denn solche schlecht zugänglichen Stellen benetzt das Trennmittel, das vor jedem Schuss zur besseren Entformung in das Druckgießwerkzeug appliziert wird, oft nur unzureichend. Dann entstehen dort rasch hartnäckige Aluminium-Anklebungen – und somit beträchtlicher Wartungsaufwand.

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Schon vor einigen Jahren machte deshalb die heutige DGH-Group aus Dohna bei Dresden, Produzent von Druckgussteilen aus Aluminium und Magnesium, erste Erfahrungen mit Werkzeug-Beschichtungen. „Diese waren jedoch für den rauen Gießalltag nicht geeignet, da sie bei der Entfernung der Anklebungen beschädigt wurden und somit erneuter Beschichtungs- und Wartungsaufwand entstand“, erläutert Michael Nitsch, zuständig für Arbeitsvorbereitung und Werkzeugmusterung.

Oberflächentechnologie aus Nitrieren und Beschichten

Der DGH-Mitarbeiter beschäftigte sich im Rahmen einer Facharbeit eingehend mit der Problematik – und fand beim Partnerunternehmen Oerlikon Balzers eine Lösung: Balinit Lumena in Duplex-Technologie. Bei diesem kombinierten Verfahren wird die Werkzeugoberfläche erst nitriert, anschließend wird eine anwendungsgerechte Balinit-Schicht aufgebracht. Zu diesem Prozess zählt auch eine Vor- und Nachbehandlung. „Den besten Verschleißschutz und Standzeitgewinn bringt immer erst die optimale Kombination aus Oberflächengüte und Beschichtung des Werkzeugs“, betont Markus Salathé, Key-Account-Manager bei Oerlikon Balzers in Schopfheim. „Darin steckt unser spezielles Know-how, und dazu betrachten wir den kompletten Gießprozess.“

Oberflächenbehandlung wird zum Konstruktionselement

Mit nachhaltigem Erfolg: Durch die kombinierte Behandlung zeigten sich Verschleiß und Verklebungen deutlich später. Die Auflegierungen ließen sich nun leichter entfernen – und dies ohne Schichtbeschädigung. Ausschuss und Instandhaltungsaufwand sanken. „Die Standzeit ist zwar sehr teileabhängig, ließ sich aber bei Kernen teilweise mehr als verdreifachen“, freute sich Michael Nitsch.

So sind bestimmte ungekühlte Formkerne, die im direkten Anguss bisher nur 8000 Schuss bis 10.000 Schuss durchhalten konnten, jetzt für 20.000 Schuss bis 25.000 Schuss im Einsatz. Auch die Zykluszeiten ließen sich zum Teil verkürzen, da die Behandlung nun eine Entformung bei höheren Temperaturen erlaubt. Nicht zuletzt zeigte eine Analyse, dass die Beschichtung die Kosten für die Produktion bestimmter Werkzeugeinsätze um mehr als die Hälfte senken konnte. Angesichts dieses Rundumerfolgs blieb die Werkzeugbehandlung für die DGH-Group nicht nur Problemlöser: „Wir beziehen sie inzwischen von vornherein in die Entwicklung und Konstruktion mancher Formen ein“, so Michael Nitsch. (qui)

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