Gießlaufsystem eliminiert Anguss nahezu komplett
Minimaler Anguss im Warmkammerprozess reduziert das Kreislaufmaterial. Das wiederum führt zu niedrigerem Schmelzaufwand mit weniger Abbrand und damit zu geringeren Energie- und Handlingkosten. Beim Druckgießen von Zink ist hier der Oskar Frech GmbH + Co. KG mit der neu entwickelten Werkzeugtechnologie FGS ein entscheidender Schritt in Sachen Zeit- und Kosteneinsparung sowie Qualitätsverbesserung gelungen.
Bislang waren beim Zink-Druckgießen Angussbaum und Angussverteiler als Kaltverteiler Stand der Technik. Die Folge war, dass durch die Angussbäume relativ viel Kreislaufmaterial erforderlich war. Dies führte durch das erneute Einschmelzen und den Abbrand zu erheblichem Zeit- und Kostenaufwand. Die Zinkpreise und Energiekosten sind allerdings weiter auf dem Vormarsch und stellen so die Zink-Druckgießer vor große Herausforderungen.
Auch deshalb haben sich die Verantwortlichen bei der Oskar Frech GmbH + Co. KG in Schorndorf, allen voran Dietmar Gerwig, Leiter Produktlinie Werkzeuge, vor zwei Jahren ein hohes Ziel gesteckt: das Angusssystem sollte eliminiert werden. Noch ist dieses Ziel nicht ganz erreicht. Dietmar Gerwig sieht aber im derzeitigen Stand der Entwicklung des neuen FGS (Frech Gating System) bereits einen enorm wichtigen Schritt zu mehr Produktivität und Kosteneinsparung:
„Unsere Standards hinsichtlich Anguss haben vor dieser Entwicklung ja ohnehin schon Maßstäbe gesetzt. Mit FGS ist es uns aber nun gelungen, den Anguss äußerst stark zu minimieren. Möglich wird dies, weil wir mit dem Angusssystem sehr tief in das Werkzeug können. Der große Vorteil für den Anwender ist, dass sich damit das Kreislaufmaterial erheblich reduzieren lässt.“
Möglich wird dies durch ein neu entwickeltes Gießlaufsystem im Werkzeug. Das heißt, im herkömmlichen Verfahren fährt der Gießkolben nach Füllung der Form wieder in die Ausgangsposition über der Einlaufbohrung zurück. Die Form wird geöffnet, der Angussbaum abgetrennt und die Schmelze fließt zurück. Mit FGS dagegen wird die Schmelze kontinuierlich auf einem Niveau gehalten und so die Übergabe zwischen Werkzeug und Maschine auf ein Minimum reduziert. Als absolutes Novum kann in diesem Zusammenhang das Gießlaufsystem gesehen werden, das die Schmelze mit konstanter Temperatur von der Mundstückspitze bis zum Anschnitt führt.
Für diese konstruktive Lösung war freilich entsprechendes Know-how in den Angussblöcken des Werkzeugs sowie den Übergängen in die Blöcke Vorraussetzung. Zumal die dünnflüssige Viskosität von Zink entsprechende Schnittstellen erfordert. Deshalb wurden hier auch alle Komponenten mehrteilig und modular aufgebaut.
Nur das Komplettpaket führt zum Erfolg
Die innovative Werkzeugtechnologie FGS mit dem neu entwickelten Gießlaufsystem soll in der Zukunft als Modul erhältlich sein. Um das Angusssystem zu minimieren, muss aber auch das Konzept an der Druckgussmaschine entsprechend ausgelegt werden. Selbst wenn die Neuentwicklung bereits eine seriennahe Reife erreicht hat, sieht Dietmar Gerwig deren Einsatz ausschließlich anwenderspezifisch. Zunächst ist es so, dass dieses kombinierte Werkzeugsystem auf FrechMaschinen funktioniert, weil ja auch der Steuerungsablauf an der Maschine geändert und die entsprechende Regeleinheit integriert werden müssen.
Vorrangig bieten sich dafür Frech-Maschinen der neueren Generation an. Ein Investition, die sich neben Zeit- und Kostenvorteilen auch hinsichtlich Qualitätsverbesserung rechnet. Ein konkretes Beispiel: Bei einem Werkstück aus der Beschlagindustrie mit einem 4-fach Werkzeug konnte der Anguss von 28 g auf 16 g und der Luftanteil im System von 2,6 Prozent auf 0,75 Prozent reduziert werden. Die Verringerung des Luftanteils ist bei Teilen mit definierten Festigkeitsanforderungen von besonderer Bedeutung. Unabhängig davon konnte im konkreten Beispiel das Kreislaufmaterial um 43 Prozent minimiert werden. In der Summe sind das bis zu mehrere Tonnen Zink im Jahr.
Ein Wert der selbstverständlich auch von der Geometrie des Druckgussteils abhängig ist, sich nach Auskunft von Dietmar Gerwig, mit FGS und entsprechenden Stückzahlen aber immer bei mindestens 40 Prozent bewegt. Nun ist Kreislaufmaterial zwar kein Material, das verloren geht aber vorgehalten werden muss. So schlägt erneutes Rückschmelzen nach aktuellen Berechnungen mit zirka 70 bis 80 Euro pro Tonne sowie der Abbrand zu Buche. Hinzu kommen Energiekosten und das Handling der abgetrennten Angussbäume (mit FGS fallen die Zinkteile fertig von der Maschine).
Zudem verkürzen sich Zykluszeiten, bei welchen auch der Maschinenstundensatz berücksichtigt werden muss. In 2008 wird diese Entwicklung bereits bei aktuellen Kunden-Werkzeugen umgesetzt. Verständlich dass die Zinkdruckgießer begierig darauf warten.
Die Vorteile in der Übersicht
Energiekosten:
Reduktion des Kreislaufmaterials um mindestens 40 Prozent. Damit Eliminierung von Rückschmelz- und Logistikkosten sowie Abbrand.
Prozesskosten:
Kürzere Zykluszeiten, kein Handling der Angussbäume erforderlich und weniger Verschleiß.
Qualität:
Reduzierung der Luftanteile verbessert vor allem die Qualität in oberflächensensiblen Bereichen
Nebenbei bemerkt
Dietmar Gerwig, Leiter Produktlinie Werkzeuge:
„Selbstverständlich hängt die Produktivität bzw. Kosteneinsparung mit FGS von den Geometrien und Stückzahlen ab. Unsere Erfahrungen haben aber gezeigt, dass es sich bei Mehrfach-Werkzeugen mit hohen Stückzahlen sehr schnell rechnet.“
Interessantes am Rande
Die Oskar Frech GmbH + Co. KG wurde anlässlich der EuroMold für die Entwicklung von FGS mit dem EuroMold Award in Bronze ausgezeichnet.
Die Oskar Frech GmbH + Co. KG im Fokus
Das Unternehmen ist der führende Hersteller von Warm- und Kaltkammer-Druckgießmaschinen, Druckgießformen, Automationszubehör sowie Komplett-Lösungen für die Druckgießbranche. In 19 internationalen Tochtergesellschaften und Partner-Firmen werden ca. 700 Mitarbeiter beschäftigt. Das Unternehmen setzt mit seinen Produkten internationale Marktstandards, wie z. B. die erste serienmäßig gebaute Magnesium-Warmkammer-Druckgießmaschine (1966) oder die Vorstellung der ersten elektrisch angetriebenen Druckgießmaschine (1999).
Am 01.12.2007 wurde die Druckgieß-Sparte der Müller Weingarten AG übernommen und damit die Schließkraft-Varianz der Frech Kaltkammer-Druckgießmaschinen auf bis zu 52.000 kN erweitert.
