Gieß­tech­nik

Die Arbeitsgruppe Gießtechnik beschäftigt sich mit der Entwicklung und Optimierung moderner Fertigungsverfahren zur Herstellung anspruchsvoller Leichtbaukomponenten aus Magnesium-, Aluminium- und Zinklegierungen. Der Fokus liegt auf den Gießverfahren Magnesiumspritzgießen (Thixomolding®), Kaltkammerdruckguss sowie Spezialverfahren wie DirCom zur Verarbeitung von Verbundwerkstoffen.
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Ein Arbeiter in Schutzkleidung bedient eine große Industriemaschine in einer Fabrik und stellt mit behandschuhten Händen eine Metallform ein. Die Umgebung erscheint sauber und organisiert, mit Geräten im Hintergrund.

Fertigungs­ver­fah­ren

Der Schwerpunkt liegt auf den Gießverfahren Magnesiumspritzgießen (Thixomolding®), Kaltkammerdruckguss sowie dem DirektCompoundierverfahren (DirCom) für Verbundwerkstoffe. Beim Magnesiumspritzgießen wird Magnesiumgranulat durch kontinuierliches Scheren und Temperieren teil- oder vollverflüssigt und unter hohem Druck ins Werkzeug gespritzt, ohne Schutzgas. Es ergeben sich kurze Taktzeiten, enge Toleranzen, hohe Werkzeugstandzeiten sowie ein breites Legierungsspektrum – ideal für komplexe, dünnwandige Bauteile.

Der Kaltkammerdruckguss eignet sich besonders für größere Serienteile aus Aluminium oder Magnesium und ermöglicht hohe Automatisierungsgrade und robuste Fertigung.

Mit dem DirCom-Verfahren werden Magnesium-Verbundwerkstoffe für hochbelastete Strukturbauteile verarbeitet. Wir betrachten dabei stets die gesamte Prozesskette, von der Materialaufbereitung über Werkzeugauslegung, Prozessoptimierung und Wärmebehandlung bis hin zur Oberflächennachbearbeitung.

Ein Arbeiter bedient eine große gelbe Kunststoff-Spritzgießmaschine in einer geräumigen, gut beleuchteten Industrieanlage mit hohen Decken und großen Fenstern.
Zwei Personen stehen an einer Schalttafel und bedienen eine große Industriemaschine mit mehreren Komponenten, darunter gelbe Türen, Rohre und Entlüftungsöffnungen, in einer hellen, geräumigen Fabrikumgebung.

Verarbeitet werden klassische Druckgusslegierungen (Al: 226, 239; Mg: AZ91, AM50, AM60) sowie Sonderlegierungen (Mg: AS31, AM40, AJ62x, MRI153, MgCarbonit91). Außerdem werden neue Legierungen durch Mischen von Granulaten im Thixomolding®-Prozess hergestellt, ebenso wie partikel- und kurzfaserverstärkte Verbundwerkstoffe (Mg-MMCs).

Die mikroskopische Aufnahme zeigt einen weißen Hintergrund mit zahlreichen unregelmäßig geformten schwarzen Partikeln, die überall verstreut sind. Der Maßstabsbalken unten rechts zeigt eine Länge von 20 Mikrometern (µm) an.
Mikroskopische Aufnahme, die ein Netzwerk unregelmäßiger weißer Bereiche zeigt, die durch dünne, graue, netzartige Linien getrennt sind; der Maßstabsbalken unten rechts zeigt 20 Mikrometer an.

Die Werkstoffcharakterisierung umfasst chemische Analysen (Funkenspektrometer, GDOES, RFA, EDX, N-/O-/C-/S-Analysator, Mikrosonde) zur Bestimmung von Legierungszusammensetzung, Verunreinigungen und Elementverteilung, physikalische Analysen (Laserflash-Apparatur, Dilatometer, Auftriebswägung) zur Ermittlung von Wärmeleitfähigkeit, thermischer Ausdehnung und Dichte sowie optische Analysen mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie inkl. EDX und 3D-Vermessung per Streifenlichtprojektion.

Ergänzt wird dies durch die mechanische Kennwertermittlung von statischer und dynamischer Festigkeit, Härte und Kriecheigenschaften an Prüfmaschinen, Härteprüfern und Zeitstandanlagen (bis 350 °C für Leichtmetalle, bis 1000 °C für Hochtemperaturwerkstoffe) sowie die präzise Bestimmung von E-Modul und Dämpfung mittels RFDA. Anhand von Salzsprühnebel- und Immersionstests sowie einem Laborversuchsstand zur Flüssigmetallkorrosion können weiterführende Werkstoffeigenschaften bestimmt werden.

Eine Person, die Schutzhandschuhe und einen blauen Laborkittel trägt, bedient ein wissenschaftliches Gerät, möglicherweise eine Materialprüfmaschine, bei der Metall- und isolierte Komponenten sichtbar sind.
Nahaufnahme eines Stapels identischer Maschinenteile aus Metall mit kreisförmigen Öffnungen und mehreren Löchern, die möglicherweise in industriellen oder mechanischen Baugruppen verwendet werden. Die Teile sind gestapelt und überlappen sich.

Rechnergestützte Verfahren werden für die Formauslegung und die Prozesssimulation der Gießverfahren genutzt. Dabei werden Anguss- und Vakuumsysteme sowie Überläufe und Temperierkanäle optimiert, um Formfüllung und Erstarrung zu verbessern.

Weiterführende Modellierungen ermöglichen die Bewertung der thermischen und mechanischen Belastungen von Werkzeugen und Gießmaschinen.

Farbige 3D-Simulation der Flüssigkeitsströmung in einer Gussform, die die Geschwindigkeit von blau (niedrig) bis rot (hoch) auf einer Skala von 1 bis 9 anzeigt. Die Struktur der Form ist teilweise transparent, um die internen Strömungsmuster zu zeigen.
Farbenfrohe Strömungssimulation eines mechanischen Teils, die einen Luftstrom oder eine Flüssigkeitsbewegung mit grünen, blauen und gelben Farbverläufen auf einem teilweise transparenten weißen Hintergrund zeigt.
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