Prozessintegrierte Strahlreinigung von Druckgussteilen
von Hubert Hunscheidt
Das Druckgießen von Aluminium ist ein sehr produktives und auf hohem Niveau beherrschbares Verfahren für die Herstellung von Großserienteilen. Um höchste Zuverlässigkeit und Qualität zu erreichen, werden die Gießlinien der ae group in Gerstungen so ausgelegt, dass möglichst viele Prozessschritte komplett vollautomatisch verkettet ohne manuelle Eingriffe ablaufen. Für das Strahlen wurde deshalb ein Konzept realisiert, bei dem die Teile flach liegend auf Förderbändern im Durchlauf behandelt werden. Das erspart die bei Hängebahnanlagen unvermeidlichen manuellen Arbeitsgänge beim Aufhängen und Abnehmen.
"Mit unseren Aluminium-Druckgussteilen beliefern wir die Automobilindustrie und müssen dabei gegen härtesten internationalen Wettbewerb antreten“, sagt Tino Kunkel, Abteilungsleiter für eine der Fertigungslinien der ae-Gießerei in Gerstungen. Als Rezept zur Senkung von Kosten bei gleichzeitiger Steigerung der Qualität setzt man dabei auf eine möglichst weitgehende Automatisierung aller Abläufe. Für die gesamte Prozesskette gilt als Maxime, dass Gussteile nur dort manuell angefasst werden sollten, wo dies unbedingt erforderlich ist. Die Druckgießanlagen – Kaltkammer-Maschinen mit Formzuhaltekräften im Bereich von 12.500 bis 14.000 kN – laufen inklusive ihrer Peripherieeinheiten vollautomatisch. Die bereits an den Druckgießmaschinen vorentgrateten Gussteile gelangen auf eine gemeinsame Förderstrecke, die auf halber Hallenhöhe verläuft, und von dort zum Feinstanzen. Anschließend geht es zur nächsten Halle, wo die Teile zunächst zur Reinigung und Oberflächenvorbehandlung gestrahlt werden, bevor sie per Förderband zu Laseranlagen gelangen, wo sie einen individuellen QR-Code erhalten und verpackt werden.
Entlang der gesamten Prozesskette gelten sehr strenge Qualitätskriterien, weshalb alle Schritte sorgfältig überwacht und dokumentiert werden. Ähnlich strenge Kriterien gelten auch für die eingesetzten Anlagen. Diese müssen so ausgelegt bzw. modifiziert und installiert werden, dass sie zur Prozessführungs- und Qualitätsphilosophie des Unternehmens passen. Neben der Zuverlässigkeit der Technik spielen auch menschliche Verlässlichkeit sowie Support und Service der Hersteller eine wesentliche Rolle. Bei auftretenden Problemen wird unverzügliche Hilfe erwartet.
Vollautomatische Durchlauf-Strahlanlagen
Für die Reinigung und Oberflächenvorbereitung der Gussteile aus der Gießlinie 2 in Gerstungen hat sich ae für AGTOS-Anlagen des Typs BS 08-05-3.6-08-11,0 entschieden. Da es sich um relativ flache und großflächige, stark strukturierte aber nicht schöpfende Teile wie Schiebergehäuse für Automatikgetriebe handelt, wurde auf den Einsatz einer Hängebahn-Strahlanlage verzichtet. Das hatte zugleich den Vorteil, dass ein direkter Durchlaufprozess ohne manuelle Eingriffe gewählt werden konnte. Bei der gewählten Lösung werden die Teile kontinuierlich mithilfe eines Gurts aus weitmaschigem Drahtgewebe durch die Anlage transportiert. Dabei werden sie sowohl von oben als auch von unten mithilfe von insgesamt acht Schleuderrad-Strahlturbinen mit speziellem Strahlmittel beaufschlagt, so dass die Reinigung bzw. Oberflächenbehandlung allseitig erfolgt. Der Gurt wird durch eine mittlere „Leitplanke“ aus Blechen in zwei Bahnen aufgeteilt, so dass zwei unterschiedliche, aber arttypische Bauteile – z. B. Ober- und Unterteil eines Schiebergehäuses – parallel bearbeitet werden können. Da die Teile nur kleine Vertiefungen aufweisen, lässt sich restliches Strahlgut vergleichsweise einfach durch eine Abblas-Strecke im Auslauf der Strahlanlage entfernen.
Strahlgut-Aufbereitung gewährleistet stabile Prozessparameter
Bei der Gussbehandlung durch Strahlen spielt der Zustand des Strahlmittels eine erhebliche Rolle. Dieses wird ständig im Kreislauf geführt, wodurch sich im Lauf des Einsatzes seine Konsistenz und Zusammensetzung durch zwei Haupt-Störeinflüsse verändern. Dies sind die Verschmutzung des Strahlmittels durch feinkörnige nichtmetallische und metallische Staub- und Schmutzpartikel und die Verunreinigungen durch Grate und Flitter, die durch den Strahlprozess abgetrennt werden. Das im Kreislauf geführte Strahlgut muss daher bei jedem Durchlauf sorgfältig aufbereitet werden, um seine Zusammensetzung bezüglich Kornband und Fremdstoffgehalt in engen Grenzen stabil zu halten. Dies erfolgt während der Rückführung des Strahlmittels aus dem Strahlmittelrückgewinnungstrichter der Anlage in den oben angeordneten Vorratsbunker. Der Transport erfolgt über ein Becherwerk. Oben angekommen läuft das Strahlmittel über eine Siebstrecke, um grobe Verunreinigungen wie Grate und Flitter zu entfernen. Danach folgt eine Windsichtung, welche sowohl Schmutz- und Staubpartikel als auch feinste Bruchstücke des Strahlmittels – das sogenannte Unterkorn – aussortiert. Das gereinigte Strahlmittel landet im Vorratsbunker für die Strahlturbinen.
Unterstützung durch den Anlagenhersteller
Da Aluminium ein vergleichsweise weiches Material ist, kann es durch zu hartes Strahlen Schaden nehmen. Deshalb war es wichtig, die Wirkung der Anlagen vor der Entscheidung zum Kauf beurteilen zu können. AGTOS war bereit, solche Vorabversuche auf eigenen Anlagen durchzuführen. Erste Strahlversuche erfolgten zunächst auf einer AGTOS-Anlage in Emsdetten mit vier Turbinen. Nach positivem Verlauf dieser Tests folgten noch weitere Erprobungen auf einer großen Anlage mit acht Turbinen im AGTOS Werk in Konin. Diese Anlage war bereits baugleich mit dem angebotenen Modell. Besonderheit war hierbei eine Modifikation der Anordnung der Strahlturbinen, um die Wirkung des Strahlmittels zu optimieren. Bei den Erprobungen kam auch ein spezielles Strahlmittel aus NE-Metallen zum Einsatz, das von AGTOS empfohlen worden war. Hiermit werden Flittergrate entfernt und die Oberfläche der Bauteile leicht aufgeraut, während die bereits gestanzten Bohrungen glatt bleiben.
Technik, Beratung und Service stellten zufrieden
Entscheidende Kriterien bei der Entscheidung für die Anlagen waren neben der Qualität der Maschinen selbst auch die Punkte Beratungs- und Servicekompetenz von AGTOS. Erstere konnte bereits im Rahmen der vorangehenden Testphase positiv beurteilt werden. Auch hatte ae bereits früher gute Erfahrungen mit der Zuverlässigkeit der Technik und des Services gemacht. Strahlanlagen sind im Einsatz extrem harten Beanspruchungen ausgesetzt, so dass Ausfälle kaum zu vermeiden sind. Dank des reaktionsschnellen Hersteller-Services sowie vorausschauend betriebener Wartung laufen die Anlagen erfreulicherweise so störungsarm, dass nach einer ersten Beschaffung im Jahre 2013 und in den Folgejahren noch zwei weitere Systeme installiert wurden. „Mit unseren Aluminium-Druckgussteilen beliefern wir die Automobilindustrie
und müssen dabei gegen härtesten internationalen Wettbewerb antreten“ so Tino Kunkel, Abteilungsleiter für eine der Fertigungslinien der ae-Gießerei in Gerstungen.
Bildexte:
Vorschaufoto: Die bereits an den Druckgießmaschinen vorentgrateten Gussteile gelangen auf eine gemeinsame Förderstrecke, die auf halber Hallenhöhe verläuft, und von dort zum Feinstanzen. (Foto: Klaus Vollrath)
Beitragsfoto 2: Auf der Gießlinie 2 werden typischerweise Schiebergehäuse für Automatikgetriebe gegossen. (Foto: Klaus Vollrath)
Beitragsfoto 3: Nach der Strahlreinigung erhalten die Gussteile eine individuelle Lasermarkierung. (Foto: Klaus Vollrath)
Beitragsfoto 4: Der grobmaschige Drahtgurt ermöglicht es, die Gussteile auch von unten zu strahlen. (Foto: ae group)
Beitragsfoto 5: Auslaufseite von einer der bei ae in Gerstungen installierten Strahlanlagen (Foto: Klaus Vollrath)
Quelle und Fotos: AGTOS GmbH
