Aluminiumdruckguss

Echter Aluminiumdruckguss – auch ohne Millionenserie

EBERT realisiert Aluminiumdruckguss-Prototypen, Kleinserien und Serien bis 100.000 Stück pro Jahr. Die Bauteile entstehen im echten Druckgussverfahren, aus der vorgesehenen Aluminiumlegierung und mit einem Werkzeugkonzept, das auf Stückzahl, Projektlaufzeit und Qualitätsanforderungen abgestimmt wird.

Das Fertigungsspektrum reicht von kleinen Präzisionsbauteilen bis zu großformatigen Aluminiumdruckgussteilen mit einem Gewicht von mehreren zehn Kilogramm. Druckgussmaschinen mit 100 bis 4.500 Tonnen Schließkraft ermöglichen die Umsetzung unterschiedlichster Bauteilgrößen und Werkzeugkonzepte.

Damit ist EBERT sowohl für die frühe Produktentwicklung als auch für wiederkehrende Kleinserien und eine belastbare Serienfertigung der richtige Ansprechpartner.

Welchen Aluminiumdruckguss benötigen Sie?

Aluminiumdruckguss-Prototypen

Sie möchten ein neues Druckgussteil prüfen, bevor Sie in ein klassisches Serienwerkzeug investieren? Wir fertigen Aluminiumdruckguss-Prototypen aus der vorgesehenen Legierung und im realen Druckgussverfahren.

Dadurch können Sie Geometrie, Montage, mechanische Funktion, Nachbearbeitung und Oberflächen unter seriennahen Bedingungen bewerten.

Aluminiumdruckguss-Kleinserien

Sie benötigen regelmäßig Druckgussteile, aber keine Millionenserie? Mit einem auf den tatsächlichen Bedarf abgestimmten Werkzeugkonzept fertigen wir Vorserien und Aluminiumdruckguss-Kleinserien, ohne das Projekt unnötig mit den Kosten eines maximal ausgelegten Großserienwerkzeugs zu belasten.

Aluminiumdruckguss-Serien

Bei einem stabilen oder wachsenden Bedarf realisieren wir auch die Serienfertigung von Aluminiumdruckgussteilen bis 100.000 Stück pro Jahr. Werkzeug, Kavitätenzahl, Automatisierungsgrad, Nachbearbeitung und Prüfkonzept werden dafür auf die geplante Jahresmenge und Laufzeit abgestimmt.

Aluminiumdruckguss-Prototypen aus Serienmaterial

Wer ein späteres Serienbauteil aus Aluminiumdruckguss entwickelt, muss dessen tatsächliche Eigenschaften möglichst früh beurteilen können. Ein gefräster Metallprototyp kann Geometrie und Funktion abbilden. Das druckgussspezifische Bauteilverhalten lässt sich damit jedoch nur eingeschränkt bewerten.

Ein Aluminiumdruckguss-Prototyp entsteht dagegen aus einer vorgesehenen Druckgusslegierung und im später relevanten Fertigungsverfahren. Dadurch erhalten Entwicklung, Konstruktion und Qualitätssicherung eine belastbarere Grundlage für weitere Entscheidungen.

Aluminiumdruckguss-Prototypen eignen sich unter anderem für:

• Einbau- und Montagetests
• Funktions- und Belastungsprüfungen
• Erprobung von Gehäusen und Strukturbauteilen
• Beurteilung druckgussspezifischer Geometrien
• Prüfung von Rippen, Domen und Befestigungspunkten
• Erprobung mechanisch bearbeiteter Funktionsflächen
• Oberflächen- und Beschichtungsversuche
• Vorserien, Feldtests und Kundenfreigaben
• Absicherung vor einem Serienwerkzeug

Konstruktive Änderungen können nach der ersten Bemusterung bewertet und abhängig vom Werkzeugaufbau umgesetzt werden.

Wirtschaftliche Werkzeuge für Druckguss-Prototypen und Kleinserien

Die Wirtschaftlichkeit eines Aluminiumdruckgussprojekts hängt nicht allein vom Teilepreis ab. Gerade bei Prototypen, Vorserien und Kleinserien entscheidet das Werkzeugkonzept darüber, ob die Anfangsinvestition zum tatsächlichen Bedarf passt.

Deshalb bewerten wir bei der Werkzeugauslegung unter anderem:

• geplante Prototypen- und Jahresstückzahl
• erwartete Projektlaufzeit
• Werkzeugaufbau und Formeinsatzkonzept
• benötigte Werkzeugstandzeit
• Anzahl der Kavitäten
• Schieber, Kerne und Losteile
• Anschnitt- und Überlaufsystem
• Entlüftung und Temperierung
• vorgesehene mechanische Nachbearbeitung
• mögliche Änderungen während der Entwicklung
• späteres Wachstum der Stückzahl

Ein Werkzeug für erste Aluminiumdruckguss-Prototypen oder eine Kleinserie muss nicht automatisch wie ein Werkzeug für eine Millionenserie aufgebaut werden. Gleichzeitig darf die wirtschaftliche Auslegung nicht zulasten der benötigten Bauteilqualität gehen.

Die Leitlinie lautet deshalb: so viel Werkzeug wie technisch erforderlich – aber nicht mehr, als das Projekt tatsächlich benötigt.

Aluminiumdruckguss-Kleinserien

Mit Aluminiumdruckguss-Kleinserien können technische Produkte bereits mit realen Druckgussteilen aufgebaut werden, obwohl der spätere Bedarf noch nicht vollständig feststeht.

Das ist besonders interessant für:

• neue technische Produkte
• hochwertige Geräte in kleineren Stückzahlen
• Vor- und Nullserien
• Maschinen- und Anlagenkomponenten
• Medizin- und Labortechnik
• Elektronik- und Sensorgehäuse
• Sonderfahrzeuge und Off-Highway-Anwendungen
• regelmäßig benötigte Ersatz- und Sonderteile
• Produkte mit wachsendem oder schwankendem Bedarf
• Serienanläufe und Markteinführungen

Abhängig von Projekt und Bauteil kann das Werkzeug auch für wiederkehrende Kleinserien genutzt werden. Steigt der Bedarf, prüfen wir, ob das vorhandene Werkzeug weiterverwendet oder angepasst werden kann oder ob ein leistungsfähigeres Serienwerkzeug wirtschaftlicher ist.

Aluminiumdruckguss-Serien bis 100.000 Stück pro Jahr

EBERT realisiert neben Prototypen und Kleinserien auch Aluminiumdruckguss-Serien mit einem Jahresbedarf von bis zu 100.000 Bauteilen.

Dafür werden Werkzeug und Fertigungsprozess auf den wiederkehrenden Serienbedarf ausgelegt. Dabei berücksichtigen wir insbesondere:

• Jahresstückzahl und einzelne Losgrößen
• geplante Produktlaufzeit
• erforderliche Werkzeugstandzeit
• Kavitätenzahl
• Automatisierungsgrad
• Bearbeitungs- und Prüfkonzept
• Verpackung und wiederkehrende Lieferabrufe
• mögliche Varianten und Änderungsstände

So kann ein Projekt vom ersten Druckguss-Prototyp über die Vorserie bis in die laufende Serienfertigung entwickelt werden, ohne den gesamten Fertigungsweg bei jeder Stückzahländerung neu aufsetzen zu müssen.

Vom Prototyp bis zur Serienfertigung

Ein typisches Aluminiumdruckgussprojekt kann bei EBERT folgende Phasen durchlaufen:

1. 3D-Daten und technische Anforderungen prüfen
2. Druckgussgerechte Konstruktion bewerten
3. Aluminiumlegierung auswählen
4. Werkzeug- und Fertigungskonzept festlegen
5. Druckgusswerkzeug herstellen
6. Erste Aluminiumdruckgussteile bemustern
7. Bauteil und Prozess optimieren
8. Vorserie oder Kleinserie fertigen
9. Serienfertigung bis 100.000 Stück pro Jahr aufbauen

Nicht jedes Projekt muss alle Stufen durchlaufen. Der Fertigungsweg richtet sich nach Entwicklungsstand, benötigter Stückzahl und späterer Perspektive.

Wie funktioniert Aluminiumdruckguss?

Beim Aluminiumdruckguss wird eine flüssige Aluminiumlegierung mit hoher Geschwindigkeit und unter hohem Druck in ein metallisches Werkzeug eingebracht. Die Schmelze füllt die Werkzeugkavität, erstarrt unter Druck und wird anschließend als Gussteil entformt.

Das Verfahren ermöglicht:

• komplexe Bauteilgeometrien
• vergleichsweise dünne Wandstärken
• integrierte Rippen und Verstärkungen
• angegossene Dome und Befestigungspunkte
• definierte Funktions- und Anschlussbereiche
• hohe Wiederholgenauigkeit
• kurze Gießzyklen bei Serienmengen
• endkonturnahe Bauteile
• reduzierte mechanische Nachbearbeitung

Damit diese Vorteile genutzt werden können, müssen Bauteilkonstruktion, Werkzeug, Anschnitt, Entlüftung, Temperierung und Prozessparameter aufeinander abgestimmt sein.

Bauteile von wenigen Gramm bis zu Großbauteilen

Das Fertigungsspektrum reicht von kleinen, filigranen Aluminiumdruckgussteilen bis zu großformatigen Gehäuse-, Struktur- und Funktionsbauteilen mit einem Gewicht von mehreren zehn Kilogramm.

Je nach Bauteilgröße, projizierter Fläche und Werkzeugauslegung kommen Druckgussmaschinen mit einer Schließkraft von 100 bis 4.500 Tonnen zum Einsatz.

Die erforderliche Maschinengröße wird nicht allein durch das Bauteilgewicht bestimmt. Entscheidend sind außerdem:

• projizierte Fläche von Bauteil und Anguss
• vorgesehener Gießdruck
• Bauteilabmessungen und Wandstärken
• Anzahl der Kavitäten
• Werkzeugabmessungen und Werkzeuggewicht
• Anschnitt- und Überlaufsystem
• Schieber und Kernzüge
• erforderliche Prozessreserve

Deshalb legen wir Maschinen-, Werkzeug- und Gießkonzept erst nach Prüfung der konkreten Bauteildaten fest.

Druckgussgerechte Konstruktion

Ein wirtschaftliches Aluminiumdruckgussteil entsteht nicht erst beim Gießen. Bereits die Konstruktion beeinflusst Werkzeugkosten, Bauteilqualität, Prozessstabilität und die spätere Nachbearbeitung.

Bei der Projektprüfung betrachten wir insbesondere:

• realisierbare und möglichst gleichmäßige Wandstärken
• Radien und Übergangsbereiche
• Rippen, Dome und Verstärkungen
• Entformungsschrägen
• Trennebene und Entformungsrichtung
• erforderliche Schieber und Kernzüge
• Anschnitt- und Überlaufbereiche
• kritische Fließwege
• mögliche Lufteinschlüsse
• mechanisch nachzubearbeitende Funktionsflächen
• Dichtheits- und Festigkeitsanforderungen
• Aufspannmöglichkeiten für die CNC-Bearbeitung

Dabei geht es nicht darum, ein Bauteil pauschal zu vereinfachen. Vielmehr soll die benötigte Funktion mit einem stabilen und wirtschaftlichen Werkzeug- und Prozesskonzept erreicht werden.

Vorteile von Aluminiumdruckguss

Aluminiumdruckguss verbindet geringes Bauteilgewicht mit hoher Gestaltungsfreiheit und guten technischen Eigenschaften. Abhängig von Legierung, Konstruktion und Prozess können Aluminiumdruckgussteile folgende Vorteile bieten:

• günstiges Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
• gute Wärmeleitfähigkeit
• elektrische Leitfähigkeit
• Korrosionsbeständigkeit
• komplexe, funktionsintegrierte Geometrien
• vergleichsweise dünnwandige Bauteile
• hohe Maß- und Wiederholgenauigkeit
• gute Voraussetzungen für die CNC-Nachbearbeitung
• wirtschaftliche Fertigung wiederkehrender Stückzahlen
• Integration mehrerer Funktionen in ein Bauteil

Welche Eigenschaften im konkreten Projekt erreicht werden, hängt von Aluminiumlegierung, Bauteilgeometrie, Werkzeugkonzept und Prozessführung ab.

Aluminiumlegierungen für Druckgussteile

Die geeignete Aluminiumdruckgusslegierung wird anhand der späteren Bauteilfunktion ausgewählt.

Dabei berücksichtigen wir unter anderem:

• mechanische Festigkeit
• Bruchdehnung und Duktilität
• Wärmeleitfähigkeit
• elektrische Leitfähigkeit
• Korrosionsbeständigkeit
• Gießbarkeit
• Anforderungen an Dichtheit
• mechanische Nachbearbeitung
• gewünschte Oberflächenbehandlung
• spätere Einsatztemperatur

Je nach Anwendung kommen unterschiedliche Aluminium-Silizium- und Aluminium-Silizium-Kupfer-Legierungen infrage. Die Auswahl erfolgt projektbezogen anhand der technischen Anforderungen und nicht allein nach der allgemeinen Verfügbarkeit einer Legierung.

CNC-Nachbearbeitung von Aluminiumdruckgussteilen

Aluminiumdruckgussteile werden endkonturnah gegossen. Präzise Passungen, Dichtflächen, Gewinde, Lagersitze und andere Funktionsbereiche werden anschließend mechanisch bearbeitet.

Mögliche Bearbeitungsschritte sind:

• CNC-Fräsen
• Bohren und Reiben
• Einbringen von Gewinden
• Bearbeitung von Passungen und Lagersitzen
• Planbearbeitung von Dicht- und Montageflächen
• Entgraten und Strahlen
• projektbezogene Oberflächenbehandlungen

Die benötigten Bearbeitungszugaben und Aufspannbereiche werden möglichst bereits bei der Konstruktion und Werkzeugauslegung berücksichtigt.

Dadurch lassen sich Druckguss, CNC-Bearbeitung und die Anforderungen an das einbaufertige Bauteil aufeinander abstimmen.

Oberflächen und montagefertige Aluminiumdruckgussteile

Abhängig von Anwendung und Legierung können Aluminiumdruckgussteile nach dem Gießen weiterbearbeitet und veredelt werden.

Dazu gehören projektbezogen beispielsweise:

• Entgraten
• Strahlen
• Schleifen und Polieren
• Pulverbeschichten
• Lackieren
• chemische oder galvanische Oberflächenbehandlungen
• Laserbeschriften
• Einbringen von Gewindeeinsätzen
• Montage weiterer Komponenten

Das Ziel muss nicht beim rohen Gussteil enden. Möglich ist ein mechanisch bearbeitetes, oberflächenveredeltes und montagefertiges Aluminiumdruckgussteil.

Qualitätssicherung im Aluminiumdruckguss

Die Qualitätssicherung richtet sich nach Bauteilfunktion, Zeichnung, Projektphase und vereinbartem Prüfkonzept. Bereits bei der Projektprüfung identifizieren wir kritische Maße, Funktionsflächen und gießtechnische Risikobereiche.

Projektbezogen können unter anderem vereinbart werden:

• Maß- und Prüfprotokolle
• Materialnachweise
• Erstmusterprüfberichte
• Prüfung mechanisch bearbeiteter Funktionsbereiche
• Dichtheitsprüfungen
• dokumentierte Oberflächenanforderungen
• weitere bauteilspezifische Prüfungen

Ein Prototyp benötigt nicht zwangsläufig denselben Prüfaufwand wie eine laufende Serie. Deshalb wird das Qualitätskonzept auf Entwicklungsstand, Anwendung und Stückzahl abgestimmt.

Aluminiumdruckguss-Projekt anfragen

Sie benötigen Aluminiumdruckguss-Prototypen, eine wirtschaftliche Kleinserie oder eine Serienfertigung bis 100.000 Stück pro Jahr?

Für eine fundierte Projektprüfung benötigen wir idealerweise:

• 3D-CAD-Daten
• technische Zeichnung
• gewünschte Aluminiumlegierung
• Prototypenstückzahl
• geplante Jahresstückzahl
• erwartete Projektlaufzeit
• kritische Toleranzen und Funktionsmaße
• Anforderungen an Festigkeit und Dichtheit
• mechanisch zu bearbeitende Bereiche
• gewünschte Oberfläche
• Termin für Werkzeug und erste Bauteile

Wir prüfen Bauteil, Werkzeugkonzept, Druckgussprozess, Nachbearbeitung und den möglichen Übergang vom Prototyp bis zur Serienfertigung.