CT – Effiziente Unterstützung für das Entwicklungsprojekt „AGENT-3D-CastAutoGen“

11. Juni 2020 | Gina Naujokat

In einem umfangreichen Entwicklungsprojekt aus der Automobilindustrie Industrie Es wurde einmal mehr deutlich, dass die Röntgen-Computertomographie sowohl in der Forschung und Entwicklung als auch bei der Ausarbeitung von Produktionsprozessen hilfreich ist und dazu beiträgt, Zeit und Geld zu sparen.

Das Projekt:

So unterschiedlich die Menschen sind, so vielfältig ist auch das Warenangebot in der heutigen globalen Konsumgesellschaft. Im Automobilbereich Industrie Es gibt nicht nur verschiedene Autohersteller, sondern jeder Produzent unterhält mehrere Marken mit vielen Modellen, von denen wiederum viele verschiedene Ausführungen angeboten werden. Einzelne Komponenten unterscheiden sich oft nur minimal.

Viele Bauteile eines Fahrzeugs, insbesondere in Motor und Fahrwerk, sind Metallgussteile. Die Herstellung von Gussformen und die Gussverfahren selbst sind komplexe Prozesse, die sich erst durch die Serienproduktion amortisieren.

Vertreter von sieben Unternehmen (Fraunhofer IWU, Fraunhofer IWS, BOHAI TRIMET Automotive Holding GmbH, EDAG Engineering GmbH, Oerlikon AM Europe GmbH, Audi AG und ZF Friedrichshafen AG) haben das vom BMBF geförderte Projekt AGENT-3D_CastAutoGen gestartet, um in einem ersten Schritt herauszufinden, wie ein Standardgussteil durch den Einsatz additiver Fertigung an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden kann.

Das Prüfobjekt für Szenario 2 unter der Leitung des Fraunhofer IWS war eine 25 cm lange Gusskonsole aus der Aluminium-Gusslegierung AlSi12Cu1(Fe), die zusätzliche Stabilitäts- und Verbindungselemente benötigte. Zu diesem Zweck wurde mittels 3D-Druck (Laser Metal Deposition – LMD) eine Stützgeometrie aus AlSi1MgMn aufgebracht. Die Computertomographie konnte hierbei aufschlussreiche Einblicke liefern.

Die Gusshalterung mit einer 3D-gedruckten Stützstruktur

Ein 12-minütiger Scan mit dem Computertomografiesystem YXLON FF85 CT lieferte wichtige Erkenntnisse: Im Gegensatz zum additiven Teil des Hybrid-Triebwerkshalters, der fast keine Porosität aufwies, war das Porenvolumen im Kontaktbereich mit dem Druckguss-Basiskomponenten erhöht. Die Porosität in der Bindungszone war vergleichbar mit der Porosität in den weniger beanspruchten Gussteilen (siehe rote Markierung im Bild „Virtueller Querschnitt“).

CT-Volumenansicht

Virtueller Querschnitt: Porosität in der Kontaktzone (grüne Markierung) sowie in den gegossenen Bereichen (rote Markierungen)

Es wurden zwei Annahmen getroffen:

Das Gussteil gaste in den Kontaktbereich aus, was durch ein höheres Vakuum während des Druckgussverfahrens reduziert werden konnte.
Der Winkel der LMD-Pulverdüse war aus Zugänglichkeitsgründen nicht optimal.

Schritt 1:

Die Halterung wurde unter einem höheren Vakuum gegossen. Nach dem Aufbringen der Stützgeometrie im 3D-Druck war eine signifikante Reduzierung der Poren im Kontaktbereich sichtbar.

Schritt 2:

Die Stützgeometrie wurde auf die unter höherem Vakuum hergestellte Halterung mit einer optimal ausgerichteten LMD-Pulverdüse aufgebracht. Die Anzahl der Poren im Kontaktbereich wurde noch weiter reduziert.

Mit nur drei 12-minütigen CT-Scans konnte der Herstellungsprozess dieses Hybrid-Bauteils kosteneffizient und mit einer deutlichen Qualitätssteigerung entwickelt werden.

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