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Druckguss Trennmittel in Druckgießprozessen optimal auftragen

Quelle: Fraunhofer IPM 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Physikalische Meßtechnik IPM

Forscher am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM haben ein Verfahren entwickelt, bei dem ein Fluoreszenz-Laserscanner den Trennmittelauftrag in Druckgießprozessen misst. Die Messdaten schaffen die Basis für eine geregelte Applikation von Trennmitteln in Metall-Druckgießprozessen. 

Der Fluoreszenz-Scan eines Druckgussteils nach dem Entformen zeigt die quantitative Belegung mit dem Trennmittel: Je stärker es leuchtet, desto mehr Trennmittel ist auf dem Werkzeug.(Bild: Fraunhofer IPM)
Der Fluoreszenz-Scan eines Druckgussteils nach dem Entformen zeigt die quantitative Belegung mit dem Trennmittel: Je stärker es leuchtet, desto mehr Trennmittel ist auf dem Werkzeug.
(Bild: Fraunhofer IPM)

Beim Druckguss ist der optimale Trennmittel-Auftrag entscheidend für die Qualität der Bauteile, deren Weiterverarbeitung und die Prozessstabilität. Zu wenig Trennmittel beeinträchtigt die Entformbarkeit, was zu Defekten am Bauteil, aber auch am Werkzeug führen kann. Zu viel Trennmittel ist nicht nur unwirtschaftlich, sondern verursacht auch unerwünschte Rückstände auf den Bauteilen. Ein am Fraunhofer IPM entwickeltes Messverfahren liefert nun erstmals Daten, die für ein besseres Prozessverständnis sorgen und beim Einfahren neuer Gießprozesse unterstützen.
Ziel der Forschenden ist es, das System für eine echte Prozessregelung weiterzuentwickeln. Dabei werden die Messsignale in Echtzeit an ein Sprühsystem übertragen. Dabei passt sich die Trennmittelmenge auf Basis des ortsaufgelösten Scans optimal an.

Detailliertes Abbild der quantitativen Trennmittelbelegung

Ein Fluoreszenz-Laserscanner erfasst die Werkzeugoberfläche in jedem Druckgießzyklus. Dazu fährt der „F-Scanner“ zusammen mit dem Sprühkopf zwischen die geöffneten Werkzeughälften. Ein UV-Laser scannt die Oberfläche der Werkzeuge in der Bewegung ab und regt die Autofluoreszenz der im Trennmittel enthaltenen organischen Komponenten an. Die Fluoreszenz wird spektral gefiltert und mit einer empfindlichen Detektionseinheit gemessen. Das Ergebnis ist ein detailliertes Abbild der quantitativen Trennmittelbelegung. 
Hier gilt: Je stärker es leuchtet, desto mehr Trennmittel ist vorhanden. Die Messdaten liefern visuelle Unterstützung für den Gießer, um den Trennmittelauftrag gezielt einzustellen. Das kompakte, robuste System ist für die spezifischen Bedingungen in einer Druckgießanlage ausgelegt und wurde am Fraunhofer IPM im Rahmen des Forschungsprojekts InMoDie gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie als Demonstrator entwickelt.

Reinigungsprozess optimieren

Mit der Fluoreszenzmesstechnik lässt sich nicht nur der Trennmittelauftrag auf dem Werkzeug bestimmen; auch störende Rückstände aus Druckgießprozessen auf der Bauteiloberfläche lassen sich identifizieren. Solche Rückstände können weitere Verarbeitungsschritte wie beispielsweise das Beschichten, Kleben oder Lackieren der Bauteile beeinträchtigen. Mehrstufige energieintensive Reinigungsprozesse sind heute Standard, um sämtliche Rückstände zu entfernen. Aber nicht immer ist eine rückstandslose Oberfläche auch wirklich nötig. Fluoreszenz-Messungen von Restverschmutzungen in Kombination mit Qualitätsprüfungen können helfen, Reinigungsprozesse mit Blick auf die spezifischen Anforderungen von Folgeprozessen zu optimieren. Dies soll in zukünftigen Forschungsarbeiten ermittelt werden.

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