Effizientes Sprühen im Druckguss

Heutzutage sind alle Gießereien in der Lage, ein effektives Sprühen zu realisieren, aber ist dieses Sprühen auch effizient? Die Effektivität zeigt die Fähigkeit, das gesetzte Ziel zu erreichen, während die Effizienz die Fähigkeit zeigt, das gesetzte Ziel mit möglichst wenig Ressourcen zu erreichen.

Präzision und Wiederholbarkeit sind entscheidend

Was das Sprühen von Formen betrifft, so sind neue Trennmittel (Öle oder Konzentrate) auf dem Markt erhältlich, die die Sprühphilosophie verändern: Während früher das Sprühen zur Kühlung der Formoberfläche eingesetzt wurde, wird das Sprühen heute nur noch zur Erzeugung des Trennfilms zwischen Form und Gussteil verwendet.

In diesem Fall ist das Unterscheidungsmerkmal die Technologie, die für die Anwendung dieser Produkte verwendet wird: Um maximale Ergebnisse zu erzielen, müssen die Trennmittel mikrodosiert werden. Die Präzision und Wiederholbarkeit des Mikrosprühens ist entscheidend und kann nur mit geeigneten Technologien erreicht werden.

Sprühtechnologie richtet sich nach den Zielen

Die Sprühtechnologie der Wollin GmbH kann auf verschiedene Weisen zum Ziel gelangen, die sich an die unterschiedlichen Bedürfnisse der Gießerei anpassen, egal ob langfristige Produktion oder häufiger Werkzeugwechsel.

Eine Umstellung von Gießprozessen dauert erfahrungsgemäß ein bis zwei Jahre und bindet Kapazitäten in der Prozesstechnologie. Wer dies auf sich nimmt, wird durch stabilere Prozesse, eine Reduzierung der Ausschussrate und bessere Gussoberflächen belohnt.

Wo Effizienzpotentiale vergraben sind… 

Der Druckgussprozess ist seit vielen Jahren etabliert und bietet selbst wenig Potenzial für Einsparungen. Es ist die Peripherie, die weiterhin Möglichkeiten zur Optimierung bietet. Neben Öfen sind hier explizit die Formtemperierung sowie der Sprühprozess zu erwähnen.

Mehrkreistemperiergeräte, bei denen jeder einzelne Kühlkanal geregelt werden kann, der Einsatz von Jet-Cooling-Systemen sowie von 3D-Druck bei der Formherstellung schaffen neue Möglichkeiten. Noch mehr Ansätze finden sich, wenn Unternehmen temperaturbeständigere Trennmittel für den Sprühprozess einbeziehen. Dieser wird erheblich verbessert, wenn er nur für gute Trenneigenschaften und eine gute Entformbarkeit sorgen muss.

Der ideale Sprühprozess

Idealerweise wird beim Mikrosprühen eine Sprühmaschine mit hoher Traglast eingesetzt, die ein der Gießform angepasstes Maskensprühwerkzeug tragen kann. Eine separate Druckregelung für Blas- und Sprühluft ist für ein gutes Ergebnis ebenso vorteilhaft wie eine Druckerhöhungsstation für Steuerluftdrücke von bis zu acht Bar.

Beim Einfahren des Sprühwerkzeugs werden die beiden Formhälften mit hohem Druck ausgeblasen. Das an die Gießform angepasste Maskenwerkzeug, bestückt mit DDV-Düsen, sorgt für einen gleichmäßigen Trennmittelauftrag beim Sprühen. Beim Mikrosprühen werden patentierte Dosierdüsen verwendet, welche mit verschiedenen Dosiervolumen angeboten werden, sodass für jeden Teil der Form ein passender Trennfilm erzielt wird.

Die Vorteile von guten Trennmitteln

Heutige Trennmittelkonzentrate haben eine hervorragende Kriecheigenschaft, sodass auch schwer erreichbare Formbereiche einen ausreichenden Trennmittelauftrag erfahren. Der Trennmittelauftrag erfolgt in einem Impuls: Die Sprühdüse in der Kammer sprüht das Trennmittel unter hohem Druck sehr fein zerstäubt in die Form. 

Hierbei darf der Blasluftdruck nicht zu hoch eingestellt sein, damit das Trennmittel nicht wirkungslos verdampft. Entgegen einer ersten Vermutung ist eine Ionisierung von Trennmittel und Form dabei nicht erforderlich, sondern in vielen Fällen sogar hinderlich. Bedingt durch den Verlauf der Feldlinien lagert sich der größte Teil des Trennmittels im vordersten Bereich der Form ab.

Durch die feine Vernebelung des Trennmittels tritt beim Mikrosprühen praktisch kein Leidenfrost-Effekt auf. Ein weiterer Vorteil dessen, dass nur die für die Trennwirkung erforderliche Trennmittelmenge aufgetragen wird, ist, dass nur sehr geringe Mengen an Stoffen in der Luft gemessen werden.

Ein Nachblasen nach dem Sprühen erübrigt sich, da kein überschüssiges Wasser versprüht wurde. Die Entstehung von Rissen durch den thermischen Schock beim konventionellen Sprühen wird vermieden, was in einer deutlichen Verlängerung der Formstandzeit resultiert.

Klimabilanz im Druckgießprozess reduzieren

Heute ist das Bewusstsein für eine umweltverträgliche und ressourcenschonende Produktion größer denn je. Die Aluminiumindustrie hat durch die sehr gute Recyclingfähigkeit von Druckgussteilen hier bereits einen großen Vorteil.

Allerdings entstehen beim klassischen Gießprozess nicht unerhebliche Umweltbelastungen, welche sich auch in den Kosten niederschlagen. Hier sind zu erwähnen: die Energiekosten durch das Abkühlen und Wiedererwärmen der Formen, sowie der enorme Wasser- und Druckluftverbrauch beim Sprühen.

Beim Mikrosprühen hingegen werden nur geringste Mengen des Trennmittels verdampft, es wird kein Frischwasser benötigt und was ganz entscheidend ist: Es entsteht kein Abwasser. Der Verbrauch der energieintensiven Druckluft wird enorm reduziert. Der Druckgießprozess wird dadurch wesentlich besser hinsichtlich seiner Klimabilanz.