VDG aktuell 2/2010

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VDG–FACHAUSSCHUSS GESCHICHTE rei-Industrie im beginnenden 21. Jh. von den konzerneigenen Großgießereien zu einer ausschließlich klein- und mittelständisch strukturierten Branche mit einem spezifischen Fertigungssortiment, das durchaus auch international wettbewerbsfähig ist. Das einzige noch selbst Guss produzierende Großunternehmen der Schweiz ist die Georg Fischer AG, die allerdings über keinen Gießereistandort in der Schweiz mehr verfügt. Wie der gussintensive Bereich GF Automotive heute die Wettbewerbsfähigkeit seiner Gießereien erhält, stellte Beat Ruckstuhl, Schaffhausen, in den Mittelpunkt seiner Ausführungen, mit denen der Bogen zu der modernen Gießerei-Industrie geschlagen wurde. An 12 Standorten in Deutschland, Österreich und China werden heute innovative Gusskomponenten gefertigt, die an drei Forschungsstandorten in Deutschland, der Schweiz und China selbst entwickelt werden. Diese Entwicklung erfolgt in enger Zusammenarbeit mit der fertigenden Gießerei und dem Kunden. Eine Neuentwicklung dauert derzeit etwa 5 Jahre. Dieser Prozess läuft heute schon hochgradig virtuell ab und umfasst alle heute realisierbaren Möglichkeiten des Simultaneous Engineerings, wie CAD/ CAM, Topologieoptimierung und Gießereisimulation. Vor allem der Topologieoptimierung kommt beim modernen gewichtsoptimierten, aber hoch belastbaren Fahrzeugguss eine Schlüsselstellung zu, um weiteren Leichtbau in einsatzfähige Gussteile umzusetzen. Der derzeitige technische Stand erlaubt aber noch keine durchgängige virtuelle Bauteilentwicklung. Es müssen deshalb immer noch Modelle und Prototypen gefertigt werden, die im Werkstofflabor der Georg Fischer AG unter extremen Belastungsbedingungen Langzeit getestet werden. Am nächsten Morgen hatten die Teilnehmer die Gelegenheit, einen erst vor kurzem an den Firmenstandort in der Amsler-Laffon-Straße in Schaffhausen verlegten Prüfstand im Einsatz zu sehen. Anlässlich der in diesem Jahr erfolgten Verlagerung des Werkstofflabors vom alten Standort im Mühlental in die Unternehmenszentrale in der Amsler-Laffon-Straße in Schaffhausen wurde eine geschichtliche Aufarbeitung des GF-Werkstofflabors initiiert. Über den Stand des noch jungen Projektes berichte E. Abele, Schaffhausen. Angedacht ist keine Buchveröffentlichung, sondern eine Internetpräsentation mit Video sequenzen, die vor allem, den technischen Stand verschiedener Entwicklungsperioden als Erinnerung für die alten, aber vor allem als Anschauungsbeispiel für die jungen Generationen aufzeigt und ihnen den technischen Fortschritt und die Leistungen der älteren Generationen demonstrieren soll. Das Maskenformverfahren als eine deutsche Innovation zur weltweiten Gussherstellung stellte Ulrich Recknagel, Zwickau, Vortragender: Karl-Heinz Schütt, Langenfeld, in den Mittelpunkt der Berichterstattung. In den zurückliegenden 60 Jahren vollzog sich in der Gießerei-Industrie ein grundlegender Wandel von der handwerklich, empirisch geprägten Gussherstellung zum wissenschaftlich durchdrungenen, hoch technisierten Fertigungsprozess. Am Anfang dieser Entwicklung stand die Erfindung eines Formverfahrens zur Herstellung von Formen und Kernen, für das erstmalig Kunstharze als Bindemittel verwendet wurden. Diese Erfindung gelang dem am 22. Mai 1886 in Hamburg geborenen Johannes Carl Adolf Croning nach jahrelanger Forschungs- und Entwicklungsarbeit. Das Fertigungsprinzip des Maskenverfahrens gestattet im Gegensatz zu den üblichen kastengebundenen 16 VDG aktuell 02|10 Formen die Herstellung von dünnen maskenartigen Formschalen bzw. Hohlkernen für alle bekannten Gusslegierungen. Auf der Gießereiausstellung 1952 in Atlanta City und der GIFA 1956 stand das Maskenformverfahren im Mittelpunkt. Bis zum Ablauf der Basisschutzrechte am 8. Mai 1967 wurden weltweit mit 300 Gießereien aus ca. 14 Ländern und Ländergruppen Lizenzverträge abgeschlossen. Durch den Wegfall der Lizenzgebühren für die Anwendung des Maskenformverfahrens wurde das Verfahren in vielen weiteren Gießereien weltweit eingeführt. Den Höhepunkt der Anwendung erreichte das Maskenformverfahren in den Jahren von 1970 bis 1980. Weltweit werden heute ca. 2 Millionen Tonnen Maskenformstoff für die Fertigung anspruchsvoller Gussteile hergestellt. 1994 gelang F. Wendt mit seiner Patentanmeldung DE 4418466 eine entscheidende Weiterentwicklung des Maskenformverfahrens, das Direkte-Croning-Verfahren, wo die Form- und Kernteile für Einzelteile, Prototypen und Kleinserien nach dem Selektiven Lasersintern modelllos im Schichtaufbauverfahren gefertigt werden. Dr. Klaus Peukert, Freiberg, stellte die gusseisernen Jahresplaketten der TU Bergakademie Freiberg vor. Gegossene Grüße zum Jahreswechsel haben eine lange Tradition. In Deutschland haben sich besonders die Eisengießereien in Berlin, Gleiwitz und Sayn bei Koblenz sowie das Königlich- Württembergische Hüttenwerk Wasseralfingen und die Kunstgießereien in Lauchhammer und Hirzenhain neben exzellenten Kunstgüssen um die Herausgabe von sogenannten Neujahrskarten verdient gemacht. Die erste erschien 1806 in der Königlich preußischen Eisengießerei zu Berlin. Das Gießerei-Institut der TU Bergakademie Freiberg hat diesen Brauch 1964 wieder aufleben lassen und gibt seitdem jährlich eine Jahresmedaille heraus. Für jede Medaille wird eine gedruckte Legende erstellt, die das jeweilige Motiv kurz erläutert und der Medaille beigelegt ist. Die Motive dieser an Freunde, Förderer und Kunden des Gießerei-Institutes verschickten Jahresmedaillen erhalten dadurch weiterführende Informationen zum abgebildeten Thema. Der Autor beschrieb die Herstellung dieser Gusseisenteile und stellte die verschiedenen Motive vor, die folgenden Serien zugeordnet werden können: > Stadtansichten von Freiberg (1964 - 1974), > historische Bergmannsdarstellungen (1975 - 1982), > Arbeitsmittel aus dem historischen Bergbau und Hüttenwesen (1983 - 1994), Bild 3: Jahresplakette für 2000 mit Darstellungen der Gießereitechnik früher und heute im Computerzeitalter von Stephan Voigtländer Foto: K. Peukert
Wissenschaftler der Bergakademie Freiberg (1995 - 1999), > gegossene Denkmäler in Sachsen (ab 2001). Eine Sonderstellung nimmt die Jahresplakette zum Jahrtausendwechsel 2000 ein, die, im Gegensatz zu den anderen, beidseitig mit Motiven versehen ist, die das Gießen früher und heute darstellen (Bild 3). Mit der Entwicklung der Eisenguss-Diagramme befasste sich Prof. Reinhard Döpp, Ennepetal, in seinem Vortrag. Ziel und Aufgabe der Eisenguss-Diagramme ist es, aus der chemischen Zusammensetzung (vorwiegend C und Si) und den Abkühlungsbedingungen (vorwiegend Durchmesser des getrennt gegossenen Probestabes bzw. repräsentative Wanddicke des Gussstücks) in erster Näherung das Gefüge und die mechanischen Eigenschaften der Gussstücke (Probestäbe und reale Gusskomponenten) zu bestimmen. E. Piwowarsky sowie W. Patterson und Mitarbeiter haben eingehend die frühen Stufen der Gusseisen-Diagramme von A. Ledebur 1892 bis H. Laplanche 1947 beschrieben. Aufbauend auf grundlegenden Arbeiten von A. Collaud 1954 bis 1955, P. A. Heller und H. Jungbluth 1955 sowie W. Oelsen, K. Roesch und K. Orths 1955, W. Oelsen und E. Schürmann 1958 entwickelten W. Patterson und R. Döpp 1959/60 das Betriebsnomogramm für Grauguss (heute Gusseisen mit Lamellengraphit, EN-GJL). Dieses Betriebsschaubild wurde 1979 durch Eintragen der Werkstoffbänder für die Festigkeitsstufen nach DIN 1691 „verbessert“, um die Handhabung für Gießer und Kunden zu erleichtern. Einige neuere Diagramme, u. a. von W. Bauer und E. Nechtelberger 1989 sowie zwei Dissertationen an der TU Clausthal (H. Schlingloff 1996 und J. Pupava 2000), konzentrieren sich auf die mechanischen Eigenschaften, ihre Bewertung durch den Reifegrad RG und die Relative Härte RH nach W. Patterson 1958 sowie ihre Zusammenhänge mit deutschen und europäischen Normen. Über die Entwicklung der Schmelzanlagen referierte Prof. Franz Neumann, Unna. Diese führte von den flachen Rennherden letztlich zum Schachtofen. Durch verbesserte Windzufuhr war es bald möglich, flüssiges Eisen herzustellen, Bild 4: Schmelzaggregate für die Verarbeitung von Eisenwerkstoffen womit dann der entscheidende Schritt zum Eisenguss gemacht war. Seine Weiterentwicklung führte zum mit Holzkohle gefeuerten Hohen Ofen mit wassergetriebenem Blasebalg, wie er um 1500 eingesetzt wurde. Der Siegeszug des Kupolofens begann 1794 mit der Erteilung des Patentes für den Wilkinsonofen und verlief über zahlreiche andere Konstruktionen, ehe sich Ende des 19. Jh. der noch heute in seiner Form kaum veränderte Kaltwindkupolofen durchsetzte. Die bereits im 19. Jh. beginnende Entwicklung des Heißwindofens brachte den weiteren entscheidenden Fortschritt für den Kupolofen. 1830 wurden bereits Versuche in Gleiwitz, Wasseralfingen und Sayn gemacht, der großtechnische Durchbruch erfolgte nach 1927 in den USA erfolgte. Weitere Meilensteine der einsetzenden Vervollkommnung des Kupolofenschmelzens waren die Sauerstoffanreicherung oder Direktinjektion zur Erzielung höherer Eisentemperaturen, von Kokseinsparungen und Leistungserhöhungen, die Sauerstoffinjektion zur besseren Durchgasung, das Sauerstoff-Impulsverfahren (SIP-Verfahren) zum Einsatz von minderwertigerem Koks sowie das Erdgas als Energieträger und Kohlersatz. Neben dem Kupolofen hat sich insbesondere der Induktionstiegelofen etabliert (Bild 4). Um 1900 wird bereits der erste Elektroofen gebaut und für das industrielle Schmelzen eingesetzt, der heute hauptsächlich als Induktionstiegelofen in den Eisengießereien mit einen steigenden Anteil bei ca. 1/3 an der Gussproduktion beteiligt ist. Außerdem wird der Drehtrommelofen noch eingesetzt. Doch beschränkt sich dessen Anwendung nur auf Sondereinsatzfälle mit geringer Schmelzmenge. Der Lichtbogenofen wird zumindest in Europa kaum zum Schmelzen von Eisenguss eingesetzt, da er wegen der fehlenden Randbewegung zur flexiblen Legierungseinstellung im Gegensatz zum Induktionsofen weniger geeignet ist. So ist der Induktionstiegelofen heute das zweitwichtigste Schmelzaggregat der Eisengießerei. Seine Leistungsfähigkeit hinsichtlich des Stundendurchsatzes ist gegenüber dem Kupolofen zwar beschränkt, aber bezüglich der vielfach geforderten Flexibilität ist er von Vorteil. Die Dominanz des Netzfrequenzofens dauerte bis in die 1980er Jahre. Erst die Weiterentwicklung der Umrichtertechnik ebnete den Weg für den Mittelfrequenzofen, der heute fast ausschließlich in Eisengießereien zum Einsatz kommt. Der dafür erforderliche statische Frequenzumrichter wurde auf der GIFA 1984 vorgestellt. Es ist geplant die Vorträge in einem VDG-Bericht zu veröffentlichen und damit für die Nachwelt zu dokumentieren, wie es sich der VDG- Fachausschuss Geschichte zur Aufgabe gemacht hat. Zudem wird wegen der guten Resonanz eine Fortführung dieser Veranstaltungsreihe angedacht. Die VDG-Mitglieder werden rechtzeitig in VDG-Aktuell und der Giesserei über das 3. Technikgeschichtliche Kolloquium sowie andere Veranstaltungen vom VDG- Fachausschuss informiert. VDG aktuell 02|10 17
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Seite 35 und 36: Foto: Fotolia; Gestaltung: BDG Verw

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