Die Liste bereits existierender und künftig möglicher Anwendungsbereiche ist lang, wie ein Blick auf die Automobilindustrie oder die Elektronikbranche zeigt. Das natürliche Element Zink mit seinem Recyclingpotential und dem geringen Energiebedarf im Schmelzprozess ist beispielsweise für E-Mobilität und Smart Home eine perfekte Basis. „Einzelne Teile werden immer kleiner und präziser. Zinkdruckguss kann hier punkten – besonders wenn es wie in diesen Bereichen um hohe Stückzahlen geht – und wird immer häufiger das Produktionsverfahren erster Wahl.“ erklärt Dr. Frank Kirkorowicz, Geschäftsführer der Adolf Föhl GmbH + Co KG.
Damit Zinkdruckgussteile perfekt in ihren jeweiligen Anwendungsbereich integriert werden können, gelten vom Werkzeugbau bis zur Fertigung strenge Maßstäbe. Für die Qualität eines Bauteils ist in erster Linie das Werkzeug ausschlaggebend.
"Eine intelligente Bauteilkonstruktion, die sicherstellt, dass mit maximaler Präzision und höchster Qualität anspruchsvolle Geometrien gegossen werden können. Dafür ist das Know-how von Spezialisten in Engineering und Konstruktion gefragt – der Mensch steht im Mittelpunkt des gesamten Prozesses." so Kirkorowicz weiter.
Anforderungen an Zinkdruckguss
Neben dem Werkzeug entscheiden weitere Parameter wie Werkstoff, Druckteilschrumpfung, Konstruktion der Form und Prozessstabilität darüber, ob das Bauteil am Ende "stimmt" und eine spätere Nachbearbeitung unnötig ist.
"Betrachtet man Anforderungen an heutige Zinkdruckgussprodukte, spielen natürlich eine schnelle Produktion und die Realisierung auch großer Bauteile eine Rolle. Darüber hinaus sind Teile sehr wichtig, die dünnwandig, klein und filigran sind, oft eine hohe Funktionsintegration aufweisen, optisch herausragend und dennoch schnell, effizient und qualitativ hochwertig hergestellt werden. All diese Anforderungen haben den Zinkdruckgussprozess verändert – und können mit ihm realisiert werden. Hierfür stehen moderne Druckgießmaschinen, aber auch innovative Verfahrenstechniken“, erklärt Dr. Norbert Erhard, ehemals Geschäftsführer der Oskar Frech GmbH & Co. KG.
Legierungen für Dünnwandguss
Die Basis des verwendeten Werkstoffs ist Feinzink mit einer Reinheit von 99,995 Prozent Zink. Hinzu kommen Anteile an Aluminium, Kupfer und Magnesium, die das Eigenschaftsprofil der Legierungen hinsichtlich Zugfestigkeit, Härte, Korrosion, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Schlagbiegezähigkeit beeinflussen. In der Praxis werden vor allem die Legierungen ZL 0400, ZL 0410 und ZL 0430 verwendet.
Neben diesen drei vorherrschenden Legierungen kommen sogenannte High-Fluidity-Legierungen zum Einsatz, die speziell für den Dünnwandguss entwickelt wurden. Hier werden inzwischen Wandstärken von 0,5 mm serienmäßig realisiert, die die gleichen guten mechanischen, elektrischen und wärmeleittechnischen Eigenschaften wie klassische Legierungen aufweisen.
Leistungssteigerungen im Zinkdruckguss
Weitere Entwicklungsmöglichkeiten liegen in der additiven Fertigung. Formenfüll- und Erstarrungssimulationen ermöglichen die Einschätzung, wie sich das gegossene Produkt verhalten wird – verschiedene Variablen wie Temperatur und Luftstand werden dabei berücksichtigt. Für die Prototypenerstellung wird immer mehr auf 3D-Druck mit feinem Zinkpulver gesetzt. Letzteres zeigt dort seine Stärken, wo ein hohes Maß an Designfreiheit, Funktionsoptimierung und -integration bei höchst komplexen Strukturen mit extremer Leichtigkeit und Stabilität gefordert ist.
Größer, kleiner, filigraner, dünner, schneller produziert – Zinkdruckguss kann in all diesen Disziplinen punkten.
