{{else if Image}}
{{else if Image}}
{{/if}}
{{/if}}
Die Geburt einer vollautomatischen, selbstlernenden und digitalen Gießerei in der Magnesium-Druckgussindustrie
Der langsame Fortschritt bei der Verwendung von Magnesiumlegierungen im Druckguss liegt an den hohen Kosten und am Fehlen neuer Technologien. Kurz gesagt: Bestehende Gießmaschinen stoßen an ihre Qualitätsgrenzen. Es gibt jedoch Maschinen, die eine vollautomatische, selbstlernende digitale Gießerei ermöglichen. Dieser Gastbeitrag beschreibt die Entwicklung der digitalen Gießerei und gibt einen Überblick über den Stand der Magnesium-Druckgussindustrie. Eine Serie von Ashley Stone und Edo Meyer.
Wenn der Output niedrig und der Input hoch ist, ist die Produktivität sehr niedrig. Wird die Qualität, verbessert, kehr das die Situation um. Der Output steigt, der Input sinkt und die Produktivität schießt in die Höhe. Die Idee, Qualität durch Prüfung zu erreichen, ist falsch und führt zu schlechter Qualität und hohen Kosten. Doktor W. Edwards Deming ist vor allem für seine Arbeit in Japan bekannt, die 1950 begann und eine Revolution der Qualität und wirtschaftlichen Produktion auslöste.
Im Jahr 1998 übernahm MAXImolding, eine Division von Jacobsen Real-Time X-Ray Machinery Inc., seinen Ansatz: Qualität durch Fehlervermeidung aufbauen. Heißt, der Herstellungsprozess soll verstanden und optimiert werden, um sich auf die Ursache der Fehler zu konzentrieren. Im Jahr 2001 wurde der Herstellungsprozess von Leichtmetallrädern in der UBE-Fabrik in Sarnia, Ontario, Kanada, analysiert und abgestimmt, wobei der Schwerpunkt auf der Reduzierung der Fehlerursachen lag.
Von der Theorie in die Praxis
Um die Gießmaschinen so einzustellen, dass weniger Fehler entstehen, wurde zunächst eine manuelle Rückmeldung der Röntgenbilder verwendet. Dieser Ansatz macht nicht immer Sinn und erfordert zudem ein sehr hohes Maß an Fachwissen bei der Einrichtung der Maschine und des Prozesses. Zum einen muss die Person, die die Bilder des Rades interpretiert, ein Experte für die Analyse von Röntgenbildern sein. Zum anderen muss vielleicht noch eine zusätzliche Person in der Prozesseinstellungen und Interpretation der Prüfergebnisse auskennen.
Diese zweite Person muss das qualitätsgeprüfte Teil nehmen und das Wissen über das tatsächliche Teil in eine Reihe relevanter Parameter umwandeln. Um ein hoffentlich neues Teil mit besseren und genaueren Qualitätsmerkmalen herzustellen, müssen entsprechende Eingaben auf die Maschine vorgenommen werden. Das ist einer der Gründe, warum diese Methode nicht in großem Umfang eingesetzt wurde.
Um diese Hürde zu nehmen, war eine sprunghafte Verbesserung erforderlich. Die war jedoch mit den vorhandenen Gießmaschinen nicht möglich. Daher wurde im Sommer 2006 eine völlig neue vertikale Semi-Solid-Maschine entwickelt. Ein Bediener an einer Gießmaschine wurde ersetzt und eine vollautomatische, selbstlernende digitale Gießerei war geboren.
Magnesium oder Aluminium?
Magnesium ist das leichteste aller technischen Metalle und hat eine Dichte von 1,74 Gramm pro Kubikzentimeter. Magnesium ist außerdem 35 Prozent leichter als Aluminium und mehr als viermal so leicht wie Stahl. Magnesiumlegierungen dämpfen Vibrationen 25-mal besser als Aluminium, was dem Material einen klaren Vorteil verschafft, da es die Vibrationen auf der Straße reduziert.
Die meisten Lenkräder haben einen mit Vinyl umspritzten Magnesiumkern, der den Fahrerkomfort erhöht. Er verhindert, dass beim Fahren die Vibrationen die Hände des Fahrers erreichen. Magnesium ist das achthäufigste Element in der Natur, macht etwa zwei Gewichtsprozent der Erdkruste aus und ist das dritthäufigste Element, das in Meerwasser gelöst ist mit etwa 1,3 Kilogramm pro Kubikmeter. Es hat eine gute Formbarkeit, eine bessere Geräusch- und Vibrationsdämpfung als Aluminium und lässt sich hervorragend gießen.
Magnesium ist wiederverwendbar und umweltfreundlich
Durch die Legierung von Magnesium mit Aluminium, seltenen Erden, Zink oder Zirkonium wird das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht erhöht. Die Legierung ist überall dort sehr gut geeignet ist, wo eine Gewichtsreduzierung wichtig ist und die Trägheitskräfte unbedingt verringert werden müssen. Die hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit von Magnesium sind sehr wünschenswerte Eigenschaften für Anwendungen, bei denen das Gewicht des Produkts ein wichtiges Merkmal ist.
Abgesehen von diesen angeborenen Eigenschaften ist Magnesium auch umweltfreundlich. Es lässt sich leicht aus dem Recyclingstrom aussortieren und kann durch Wiedereinschmelzen wiedergewonnen werden. Und selbst wenn es nicht recycelt wird, löst es sich auf natürliche Weise in Magnesiumoxid auf, das für Mensch und Umwelt unbedenklich ist.
Unsere Forschungen in der Druckgussindustrie sowie die von Doktor Frank Czerwinski durchgeführten Studien zum Magnesium-Thixoforming zeigen, dass die Verwendung von Magnesiumlegierungen dort, zu einer größeren Kraftstoffersparnis und zur Schonung der Umwelt beitragen. Und das vor allem dort, wo Leichtgewicht und Materialfestigkeit gefordert sind.
Junge Generation fordert Qualität und Nachhaltigkeit
Die jüngste Gesetzgebung zur Begrenzung von Emissionen (insbesondere in Europa) hat zu Forderungen nach einer Gewichtsreduzierung von Fahrzeugkomponenten geführt. Das hat ein wachsendes Interesse an Magnesium zur Folge.
Führend sind vor allem europäische und japanische Automobilhersteller. In Nordamerika macht Magnesium weniger als fünf Prozent der typischen Autoproduktion aus. Neue Studien zeigen aber, dass sich dieser Trend unter dem wachsenden Druck der Millennials und der Generation X ändern wird. Die Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Produkten mit minimalen negativen Auswirkungen auf die Umwelt steigt.
Die nordamerikanischen Hersteller bevorzugen Aluminium gegenüber Magnesium aufgrund von zwei Faktoren: Eigenschaften und Preis. Die neue halbfeste Gusstechnologie verbessert sowohl die mechanischen Eigenschaften als auch die Kosten von Magnesiumgussteilen und macht sie damit zu einer attraktiveren Option. Der Zulieferer Magna International Inc. treibt seine Forschung an kostengünstigen Magnesiumteilen für den Automobilmarkt voran. Dieser Trend hält an, kommt aber aus vielen Gründen nur langsam voran.
„Kultur der Vergangenheit“
Ein Grund für den langsamen Fortschritt bei der Verwendung von Magnesiumlegierungen im Druckguss ist unserer Meinung nach der Mangel an neuen Technologien und Verfahren, die eine breitere Verwendung von Magnesium und Aluminium erleichtern. Die Betriebskosten und der Einstieg in den Magnesium- und Aluminiumdruckguss sind heute sehr teuer und der Lernprozess ist lang.
Dies ist vor allem auf den Mangel an Fachwissen in der Branche und die Zurückhaltung gegen die Einführung neuer Technologien zurückzuführen. Die vorherrschende Meinung, die wir beobachtet haben, lautet: „Wenn es nicht kaputt ist, braucht man es nicht reparieren“. Und vergessen wir nicht das alte, rückwärtsgewandte und sehr ineffiziente Sprichwort: „So haben wir es schon immer gemacht“. Dieser Satz enthält die sieben teuersten Wörter im Geschäftsleben.
Wir wissen, dass der Erfolg der Vergangenheit keine Garantie für die Zukunft ist, vor allem wenn die einzige Konstante der Wandel ist. Das Feststecken in einer „Kultur der Vergangenheit“ kann sehr frustrierend sein.
Kosten werden an den Kunden weitergegeben
Beim Prüfen von Millionen von Druckgussteilen haben wir festgestellt, dass stets versucht wird, dadurch die Qualität zu verbessern. Viel effektiver ist es den Kreislauf zu schließen, indem es in den selbst Prozess integriert wird.
In den meisten Fällen ist der Prüfprozess vom Druckgussprozess getrennt, was bedeutet, dass schlechte Teile einfach von guten getrennt und neu eingeschmolzen werden. Die Energiekosten für das erneute Einschmelzen werden auf die Teilekosten aufgeschlagen und an den Kunden weitergegeben, ohne dass die Auswirkungen auf das langfristige Überleben der Druckgussindustrie berücksichtigt werden.
Kein Wunder, dass nicht der Druckguss heutzutage, sondern die Kunststoffindustrie der wichtigste Arbeitgeber ist und sich schnell entwickelt. Unsere Druckgussindustrie ist immer noch in den fünfziger Jahren stecken geblieben, während die Kunststoffindustrie im 21. Jahrhundert angekommen ist.
Magnesiumlegierungen haben einzigartige Erstarrungseigenschaften, wie zum Beispiel ein ausgezeichnetes Fließverhalten, eine geringere Anfälligkeit für Wasserstoffporosität und damit eine bessere Gießbarkeit als andere bekannte Gussmetalle wie Aluminium, Zink und Kupfer. Das Druckgussverfahren ist das gängigste Verfahren zum Gießen von Magnesiumlegierungen. Es gibt zwei Arten von Druckgussverfahren: Warmkammerdruckguss und Kaltkammerdruckguss.
