Druckguss im Automobilbau: Wie die Branche ihre CO2-Bilanz verbessern kann
Mehr als doppelt so lang halten additiv gefertigte Sub-Inserts für Druckgussformen gegenüber herkömmlich hergestellten Varianten. Zu dem Ergebnis kommt eine Fallstudie des Werkzeugstahlspezialisten Voestalpine.
Foto: voestalpine
Nicht zuletzt durch die riesigen Druckgussanlagen, die Elektroautohersteller wie Tesla für ihr Gigacasting von Karosserieteilen einsetzen, erhält das Verfahren aktuell eine hohe Aufmerksamkeit. Je nach Bauteil werden dabei verschiedene Werkzeugeinsätze verwendet, sogenannte Sub-Inserts. Die werden für Bereiche des Druckgussbauteils genutzt, an die besondere Anforderungen beispielsweise bezüglich der Formgenauigkeit oder der Oberflächen gestellt werden.
Druckgusswerkzeug produziert 600 000 Aluminiumteile pro Jahr
In einer Studie hat sich Voestalpine nun ein solches Sub-Insert genauer angeschaut, das im Druckgussverfahren zur Produktion von 600 000 Aluminiumfahrzeugteilen pro Jahr verwendet wird. Da in der Druckgusszelle extrem hohe Temperaturen herrschen – flüssige Aluminiumlegierungen sind etwa 600 °C heiß –, zählen diese Werkzeugeinsätze zu den kritischen Komponenten im Herstellungsprozess. Verglichen wurde in dem Fall der CO2-Fußabdruck eines konventionell hergestellten Bauteils mit einem additiv gefertigten Sub-Insert von Voestalpine High Performance Metals (HPM).
Nach Aussagen von Voestalpine verlängerte sich die Lebensdauer beim gedruckten Bauteil aus dem Hochleistungsmaterial um 150 %. Der Edelstahlspezialist spricht von einem „Engineered Product“, weil durch die additive Fertigung gegenüber zerspanenden Fertigungsprozessen mehr Designoptionen realisiert werden können. Werde ein konventionelles Bauteil durch ein solches Produkt ersetzt, spare das Bauteil jährlich 66 t CO2-Äquivalente, so das Unternehmen.
Gussform: Innenliegende Kanäle erhöhen Lebensdauer des Materials und verbessern CO2-Bilanz
Erreicht werde die um bis zu 150 % höhere Lebensdauer der Bauteile unter anderem durch speziell integrierte Kanäle. Dadurch könne eine homogene Kühlung beim Druckguss erreicht werden. Ebenso sei es über Sensoren möglich, die Produktion in Echtzeit zu überwachen. Auch das wirke sich positiv auf den Ressourceneinsatz aus und verbessere die Nachhaltigkeitsbilanz.
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Im Fallbeispiel werden auf diese Weise pro Jahr nur noch zehn Sub-Insert-Bauteile benötigt statt wie bisher 25. Beim Energieverbrauch würden somit jährlich 160 MWh gespart, rechnet Voestalpine vor.
Laut Reinhard Nöbauer, Mitglied des Vorstands der High Performance Metals Division von Voestalpine, gewinnt noch ein anderer Aspekt an Bedeutung: „Die großen Player der Automobilindustrie sind dabei, ihre CO2-Emissionen zunehmend zu reduzieren. Das hat erhebliche Konsequenzen: Künftig werden die Anforderungen an Produkttransparenz beim CO2-Fußabdruck steigen.“ Er sagt: „Wir gehen davon aus, dass die Forderung nach einer Senkung der Emissionen auch die Zulieferer in der Wertschöpfungskette betreffen wird. Deswegen sind Lösungen gefragt, die diese Entwicklung unterstützen.“
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