CT als effiziente Unterstützung des Entwicklungsprojekts 'CastAutoGen'
Juni 11, 2020 | Gina Naujokat
In einem umfangreichen Entwicklungsprojekt aus der Automobilindustrie wurde erneut deutlich, dass die Röntgen-Computertomografie in Forschung & Entwicklung wie auch bei der Erarbeitung von Fertigungsprozessen unterstützt.
In einem umfangreichen Entwicklungsprojekt aus der Automobilindustrie wurde erneut deutlich, dass die Röntgen-Computertomografie viel mehr ist als eine Technologie zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Viel mehr unterstützt CT in Forschung & Entwicklung wie auch bei der Erarbeitung von Fertigungsprozessen und hilft Zeit und Geld zu sparen.
Das Projekt:
So unterschiedlich die Menschen sind, so vielfältig ist in der heutigen globalen Konsumgesellschaft das Warenangebot. In der Automobilindustrie gibt es nicht nur diverse Kraftfahrzeughersteller, sondern jeder Produzent unterhält mehrere Marken mit vielen Modellen, von denen wiederum zahlreiche unterschiedliche Typen angeboten werden. Einzelne Komponenten unterscheiden sich häufig nur minimal.
Viele Komponenten eines Fahrzeugs, besonders was Motor und Karosserie betrifft, sind Metallgussteile. Die Herstellung von Gussformen und die Gießprozesse selbst sind aufwendige Verfahren, die sich kostentechnisch nur in Serie lohnen.
Vertreter aus sieben Unternehmen (Fraunhofer IWU und IWS, trimet, EDAG, citim oerlikon, Audi und ZF Friedrichshafen) haben das vom BMBF geförderte Projekt CastAutoGen ins Leben gerufen und testen im ersten Schritt anhand eines Bracket, wie ein Standardgussteil mit Hilfe von additiver Fertigung für die unterschiedlichen Anforderungen modifiziert werden kann, einem sogenannten Hybrid-Bracket. Dabei konnte die Computertomografie klärende Einblicke liefern.
Zur Maximierung der Stabilität des 25 cm langen Bracket aus der Aluminiumgusslegierung AlSi12Cu(Fe) wurde mittels 3D-Druck eine stützende Geometrie aus AlSi1MgMn aufgebracht.
Die gegossene Halterung mit einer 3D-gedruckten Verstärkung
Ein 12-Minuten-Scan mit dem Computertomografiesystem YXLON FF85 CT brachte bedeutende Erkenntnisse: Der gedruckte Teil des Bracket wies zwar kaum Porosität auf, aber im Kontaktbereich war das Porenaufkommen unverhältnismäßig hoch.
Darstellung des CT-Volumens
Virtueller Schnitt: Porosität ijm Kontaktbereich (green marking) wie auch in gegossenen Bereichen (red markings)
Zwei Annahmen wurden zugrunde gelegt:
- Das Gussteil gaste in den Kontaktbereich aus, was durch ein höheres Vakuum während des Druckgussprozesses verringert werden könnte.
- Der Winkel der Druckdüse war nicht optimal gewählt.
Schritt 1:
Das Bracket wurde bei höherem Vakuum gegossen. Nach Aufbringen der Stützgeometrie per 3D-Druck war eine signifikante Reduktion der Poren im Kontaktbereich erkennbar.
Schritt 2:
Auf das unter höherem Vakuum gefertigte Bracket wurde die Stützgeometrie mit optimiert ausgerichteter Druckdüse aufgebracht. Das Porenaufkommen im Kontaktbereich war weiterhin reduziert.
Mit nur drei 12-minütigen CT-Scans konnte der Fertigungsprozess dieses Hybrid-Brackets mit bedeutender Qualitätssteigerung kosteneffizient entwickelt werden.
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