21.07.2017 | Special II/2017

Kosteneinsparpotentiale durch Verwendung von Nanokeramischen Beschichtungen im Niederdruck-Kokillenguss (LPDC)/Schwerkraftkokillenguss (GDC)

Kostenstruktur/Cost break down Aluminiumgussteil / Quelle: Volker Hofmann

Formbeschichtungen werden bei Kostensenkungsinitiativen nur selten berücksichtigt. Der Kostenanteil von Beschichtungen beträgt weniger als 0,5 % der Gesamtkosten eines Gussteils. Die Wahl der Beschichtung beeinflusst jedoch die Qualität der Teile, die Effizienz der Produktionseinrichtungen und die Produktivität. Aus diesem Grund sind im Kokillenguss durch die Wahl der Beschichtung und der Beschichtungsstrategie 5–10 % der Produktionskosten betroffen.

Bei der Entwicklung von Beschichtungen auf Basis von Nanotechnologie lag der Fokus auf bestmöglichen Formfüllungseigenschaften und einem möglichst effizienten Prozess. Es gibt zwei Ansätze zur Kosteneffizienz beim Beschichtungsmanagement. Der erste Ansatz ist eine optimale Einstellung, um Formfüllung und optimale Erstarrung zu gewährleisten. Der zweite Ansatz besteht darin, Stabilität bei den durch die Beschichtung beeinflussten Prozessparametern zu schaffen. Ein stark verlangsamter Abbau der Schlichteeigenschaften hält andere Parameter auch in einem ausgeglichenen Niveau, wohingegen häufiges Beschichten – erforderlich wegen schneller Degradation – zu Turbulenzen u. a. in den Prozesstemperaturen führt. Die resultierenden Auswirkungen und Verschleißmechanismen, sowie Verfahren für die Gewährleistung einer störungsarmen Produktion mit den damit verbundenen Einflüssen auf die Gesamtkosten werden aufgezeigt. Es wird versucht, die Kostenfaktoren in Relation zu setzen, um eine Gewichtung für die Entscheidung zu liefern. 

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The supply of castings is mainly ruled by cost competition. A cost driven choice in sourcing of components means not always “buying cheap”. The impact on overall cost must be kept in mind. Same is for raw materials and consumables in foundry processing. Mould coatings are rarely subjected in cost saving initiatives. The cost share of coating material is lower than 0,5 % of the overall cost of a casted component. But the coating choice has an impact on parts quality, reject rate, production equipment efficiency and productivity. For this reason, in permanent mould casting 5–10 % of the production cost is affected by coating choice and coating strategy. The development of nano-technology based coatings was focused on best mould filling properties and efficient processing. There are two approaches to get cost efficiency by coating management. First is an ideal setting to grant mould filling and ideal solidification. Second is to grant stability in processing parameters, that are influenced by the coating. A slow degradation of mould filling properties keeps other parameters also on an equilibrated level, whereas frequent coating initiatives – required due to rapid degradation – also lead to turbulences in processing temperatures. 

The presentation lead through coating properties and settings, the resulting effects and the mechanism of degradation as well as methods to grant a noise free production

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