Im Rahmen der 10. VDI-Fachtagung präsentierten Referenten neue Entwicklungsmethoden und Fertigungsansätze im Motorenbau. Unter den Referenten befand sich auch ein Vertreter der FEINGUSS BLANK GmbH. Ralf Jedrysiak, Bereichsleitung Supply Chain Management und Gussfertigung, erläuterte in seinem Vortrag „Smart-Guss-Gussentwicklungskompetenz aus einer Hand“ innovative Entwicklungsansätze zur Verbesserung der Gussteilentwicklung und Realisierung von Feinguss-Projekten. „Die Herausforderung liegt in der Entwicklungsgeschwindigkeit und der Kostenreduzierung bei Teilen und Prozessen. Auch Umweltschutz und Ressourcenschonung sind wichtiger denn je“, so Jedrysiak, „Mit Hilfe des SMARTGUSS-Konzepts kann die technisch und wirtschaftlich beste Lösung auch im Hinblick auf eine prozesssichere Gussfertigung ermittelt werden.“

Der „Digital Twin“ by FEINGUSS BLANK ist eine exakte, digitale Nachbildung des späteren Feingussteils. Dieser wird vor der Realisierung in der Planungsphase auf Basis der Kundendaten erstellt. Entsprechend der Kundenanforderungen und des späteren Einsatzzwecks kann der digitale Zwilling im Folgenden zunächst im Rahmen von Fertigungssimulationen optimiert werden. Hierbei wird das Augenmerk auf die Bereiche Legierungssimulation, Topologiesimulation, FEM-Simulation und Gusssimulation gelegt. Des Weiteren wird hinterfragt, welches die beste Geometrie, der geeignetste Werkstoff und die beste Guss-Geometrie unter Berücksichtigung der späteren Einsatzbelastung und Serienfertigung des Teils ist. Mit der computerunterstützen Gussteil-Optimierung werden die Grundlagen zur Ermittlung von Prozessparametern, wie z. B. thermophysikalische Daten, Legierungseigenschaften sowie mechanische Eigenschaften erarbeitet.

Die Gusssimulation dient der Ermittlung des Verhaltens der Schmelze bei der Formfüllung und deren Erstarrungsverlauf. Diese Informationen werden zur Festlegung des Baumaufbaus und der Prozessparameter benötigt. Die „Finite Elemente Methode“ berechnet das Verhalten eines Körpers unter den physikalischen Einsatzbedingungen. Des Weiteren gibt die Methode Aufschluss über die Verformungen während der Schalenherstellung und Spannungen bei Erstarrungsprozessen. Weiterhin kann die Auslegung von Spannvorrichtungen unterstützt werden und Hilfestellung bei der Auswahl der Schweißparameter geben. Der „Digital Twin“ erleichtert somit das simultane Optimieren und Testen verschiedener Teileoptionen bei gleichzeitiger Reduzierung von Entwicklungszeit und –kosten. Die nachfolgende graphische Darstellung zeigt die Vorgehensweise des Digital Twins. Das optimierte Bauteil verbessert die Rahmenbedingungen in der Anwendung und im Fertigungsprozess. Die Lücke zwischen virtueller Simulation und Serienproduktion wird durch verschiedene Arten der additiven Herstellung im Prototypenstadium geschlossen. Hierbei können sowohl Wachs- als auch Metallteile gedruckt werden, die der weiteren Fertigung der Bauteile dienen. Diese Entwicklungsmethode bietet enormes Potential bei der Entwicklungsgeschwindigkeit, bei der Bauteilauslegung sowie bei Qualitätssteigerungen in den Produkten und Prozessen, was durch bereits realisierte Projekte belegt werden kann.

FEINGUSS BLANK hatte im Rahmen einer Fertigungskooperation die Möglichkeit, eine optimierte Feinguss-Lösung für einen Rennwagen mithilfe des neuen Leistungspakets „Digital Twin“ zu entwickeln und dadurch das für das Bauteil eingesetzte Material erheblich zu reduzieren. Durch die Reduzierung des Teilegewichts und die perfekt auf den späteren Einsatzzweck eingesetzte Geometrie, konnten die Effizienz des Bauteils, die spätere Einsatzperformance und die Kosten wesentlich verbessert werden. Weitere interessante Infos rund um die Entwicklungsprojekte bei FEINGUSS BLANK finden sich auf unserer Homepage.