Fachartikel Nr. 1: GIFA Gießerei-Industrie: Ressourcenschonung und Energieeffzienz im Fokus

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1 Fachartikel Nr. 1: GIFA Gießerei-Industrie: Ressourcenschonung und Energieeffzienz im Fokus Traditionsreich, vielseitig und zukunftsorientiert Die GIFA 13. Internationale Gießerei-Fachmesse - zeigt vom 16. bis 20. Juni 2015 innovative Lösungen für die Gießerei-Industrie Metallische Gussteile sind aus dem Alltag nicht wegzudenken. Sie sind nötig, damit Autos fahren können, Windkraftwerke elektrischen Strom erzeugen, Rohrleitungssystem Gase, Flüssigkeiten oder andere rieselfähige Stoffe weiterleiten und viele weitere technische Systeme funktionieren. Aus diesem Grund ist die Gießerei-Industrie ein unverzichtbares Glied der Wertschöpfungskette in den wichtigsten Industriezweigen und somit auch eine zukunftsorientierte High-tech- Branche. Schätzungen zufolge dürfte die weltweite Gesamtproduktion von Gussteilen im Jahr 2015 einen Umfang in der Größenordnung von 100 Mio. t erreichen. Wie aus dem vom Dachverband CAEF The European Foundry Association herausgegebenen Jahrbuch "The European Foundry Industry 2013" hervorgeht, gibt es allein in Europa mehr als 4700 Gießereien, die Eisenwerkstoffe oder Nichteisenmetalle (NE-Metalle) verarbeiten, mit insgesamt mehr als Beschäftigten. Auch in den Unternehmen der Gießerei-Industrie steht die Senkung der Betriebskosten und dennoch fertigungstechnische Stärken ausbauen zu können an vorderster Stelle. So sind beispielsweise rechnergestützte Verfahren unverzichtbar geworden, um Gussteile und die zu deren Fertigung nötigen Formen und Kerne rasch entwickeln und herstellen zu können. Auch die vielen Prozesse, die in einer Gießerei ablaufen, lassen sich nur mit Hilfe elektronischer Systeme überwachen, verwalten und analysieren. Auf all diesen Gebieten, aber auch auf dem Werkstoff- und Betriebsstoff-Sektor ist die Weiterentwicklung voll im Gange; es werden aber auch traditionelle /2

2 Gießverfahren modifiziert und durch Verfahrenskombinationen neue entwickelt. Einen Einblick in diese vielfältigen Entwicklungen und einen Ausblick auf die gießereitechnische Zukunft gibt die internationale Gießerei- Fachmesse GIFA 2015, die vom 16. bis 20. Juni 2015 in Düsseldorf stattfindet. Traditionsreich Gießen ist eines der ältesten Formgebungsverfahren für Werkstoffe. Heute werden verschiedene, im Laufe der letzten Jahre immer weiter modifizierte Gießverfahren genutzt, doch das Verfahrensprinzip ist immer dasselbe: Ein schmelzflüssiger Werkstoff wird in eine Hohlform eingegeben, nimmt die von der Form vorgegebene Gestalt an und erstarrt zu einem Halbzeug oder zu einem einbaufertigen Werkstück. In die Form eingesetzte Kerne lassen im Inneren von Gussteilen Hohlräume entstehen. Durch Gießverfahren können praktisch alle Arten von Werkstücken gefertigt werden, gerade auch solche mit komplexer Geometrie, inneren Hohlräumen und filigraner Innenstruktur, die mit anderen Formgebungsverfahren gar nicht hergestellt werden können. Gießverfahren bieten somit vielseitige Anwendungsmöglichkeiten. Ein weiterer Vorteil ist, dass Gussprodukte sich zu 100 Prozent recyceln lassen. Typische Gusswerkstoffe sind Eisen-Kohlenstoff-Legierungen auf Basis von Gusseisen und Stahl wobei Gusseisen und Stahlguss nicht dasselbe ist sowie NE-Metalle auf Basis von Kupfer, Aluminium, Magnesium, Titan, Blei, Zinn, Zink, Nickel und deren gießbaren Legierungen. Während die Gießbarkeit generell Voraussetzung ist, dass ein metallischer Werkstoff durch Gießen geformt werden kann, sind dessen individuelle Eigenschaften wie Festigkeit, Duktilität, Bruchverhalten, Verschleißfestigkeit, Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit, Tief- oder Hochtemperaturbeständigkeit, spezifisches Gewicht mit Blick auf die spätere Anwendung als Werkstück ausschlaggebend für die Werkstoffwahl. /3

3 Innovativ in die Zukunft Die größten Abnehmer der Gießerei-Industrie sind die Automobilindustrie, der Maschinenbau, der Anlagenbau, die Eisenbahnindustrie, die Luft- und Raumfahrtindustrie, der Energieanlagenbau sowie der Schiffsbau und die Meerestechnik. Aber auch die Hersteller von Datenverarbeitungsgeräten, Musikinstrumenten und medizintechnischen Produkten wie Implantaten gehören zu den Abnehmern. Mit den ständig wachsenden Anforderungen, die an Industrieunternehmen gestellt werden, wirken diese Branchen, allen voran die Automobilindustrie, als Innovationstreiber der Gießerei- Industrie. Typische Automobilkomponenten, die aus verschiedenen metallischen Werkstoffen durch Gießverfahren hergestellt werden, sind Motorblöcke, Kolben, Zylinderköpfe, Ventildeckel, Kurbel- und Getriebegehäuse, Kurbel- und Nockenwellen, Pleuelstangen, Fahrwerkskomponenten, Bremsscheiben und Felgen, aber auch Schalter, Hebel, Türgriffe, Gurtaufroller, Airbag-Teile und nicht zuletzt Markenembleme. Die meisten Motorblöcke kleiner und mittlerer Baugröße bestehen aus Gusseisen, Sphäroguss (einer speziell legierten Gusseisenart für höhere Beanspruchungen), oder, wegen des relativ geringen Gewichts, aus Aluminium-Gusslegierungen. Eine der am kompliziertesten aufgebauten Komponenten ist der Zylinderkopf. In ihm müssen die Einund Auslasskanäle für die Ventile, Hohlräume für die Motorsteuerung, Steuerketten und das Kühlsystem, Bohrungen für Schmier- und eventuell Kraftstoff sowie ein Teil des Brennraumes vereinigt werden. So ein Zylinderkopf muss neben anspruchsvollen Festigkeitseigenschaften eine hohe Formstabilität, eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine geringe Wärmedehnung aufweisen und im Falle von Dieselmotoren auch sehr hohen Druck dauerhaft aushalten können. Die Gießerei-Industrie hat mit ihren Entwicklungen maßgeblich zum Fortschritt des Motorenbaus beigetragen. /4

4 Wettbewerb und Wettbewerbsfähigkeit Wie andere Industriebranchen auch, müssen sich die Unternehmen der Gießerei-Industrie mit einem wachsenden internationalen Wettbewerbsdruck auseinandersetzen. Um sich wirtschaftlich behaupten zu können, sind sie zu einem sparsamen Umgang mit Ressourcen und Energie gezwungen. Gießereien, die an dieser Stelle die Effizienz steigern, können für die Zukunft sicherlich große Vorteile erzielen. Zusätzliche Möglichkeiten, um die Wettbewerbsfähigkeit zu stärken, liegen darin, den Maschinenpark auf dem neuesten Stand zu halten, Produktionsprozesse zu optimieren, die Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Gusswerkstoffe, der Form- und Kernstoffe und der Gießverfahren aufmerksam mitzuverfolgen und letztlich in der Lage zu sein, den Kunden Gussteile mit maßgeschneiderten Eigenschaften anbieten zu können. Trotz aller Fortschritte, die direkt oder indirekt den Gießprozess betreffen, hängt die Wettbewerbsfähigkeit einer Gießerei entscheidend vom handwerklichen Geschick der dort Beschäftigten ab. Eine große Herausforderung ist es, gut qualifizierte Nachwuchskräfte zu gewinnen. Technische Tendenzen Wie Unternehmen anderer Industriebranchen auch, müssen Gießereien Betriebskosten reduzieren und niedrig halten, gleichzeitig aber auch in der Lage sein, anspruchsvolle Produkte bei immer kürzen Entwicklungszeiten anbieten zu können. Der sparsame Einsatz von Energie und Rohstoffen für Gussteile, Kerne und Formen ist ein Muss, um Kosten zu senken und die Auswirkungen der Gussherstellung auf die Umwelt zu vermindern. Da parallel zum Gießprozess viele weitere Prozesse wie die Herstellung der Formen und Kerne, das Leeren der Formen, das Putzen und Prüfen der Gussteile, die Wiederaufbereitung oder Verwertung der Form- und Kernsande mehr oder weniger gleichzeitig ablaufen, sind elektronische Prozesssteuersysteme unverzichtbar geworden, um den gesamten Produktionsbetrieb überwachen und kontrollieren zu können. Genauso unverzichtbar ist die Elektronik bei der Entwicklung von Gussteilen und der Herstellung von Prototypen, Formen und Kernen. Mit rechnergestützten Verfahren /5

5 lassen sich die Vorgänge beim Gießen und die Auswirkungen auf die Gussteilqualität detailliert simulieren und somit rasch auf die jeweilige Aufgabe optimal ausgerichtete Gussteile konstruieren. An die Stelle der früher sehr zeit- und arbeitsaufwendigen Herstellung von Formen für den Sandguss, ein sehr gängiges Gießverfahren, treten rechnergestützte 3D-Druck-Verfahren, mit denen sich kunstharzgebundene Sandformen und Kerne relativ schnell herstellen lassen. Auf dem Gebiet der Gusswerkstoffe und Gießverfahren geht die Entwicklung ebenfalls weiter: So arbeiten Werkstoffhersteller an der Weiter- und Neuentwicklung von Guss-Legierungen, und Forschungsinstitute erproben mit Maschinenherstellern und Gießereien neue Verfahren, beispielsweise Verbundgussverfahren, mit denen unterschiedliche Metalle wie Stahl und Kupfer miteinander gepaart werden können. Relativ neu sind auch spezielle als Squeezing- Verfahren bezeichnete Druckgussverfahren, bei denen die Gussteile, NE-Metalle mit relativ niedrigen Schmelztemperaturen, vor dem endgültigen Erstarren nachverdichtet werden. Die Fachmesse GIFA 2015 Um effizient sein zu können, benötigen Gießereien innovative Maschinen, Anlagen, Software-Systeme und vieles weitere. Darüber und über die zukunftsweisenden Entwicklungen informiert die internationale Gießerei-Fachmesse GIFA, die parallel zu den thematisch benachbarten Fachmessen METEC, THERMPROCESS und NEWCAST unter dem gemeinsamen Leitgedanken The Bright World of Metals vom Juni 2015 in Düsseldorf stattfindet. The Bright World of Metals Die vier internationalen Technologiemessen GIFA (Internationale Giesserei-Fachmesse), METEC (Internationale Metallurgie- Fachmesse), THERMPROCESS (Internationale Fachmesse für Thermoprozesstechnik) und NEWCAST (Internationale Fachmesse für Gussprodukte) präsentieren sich vom 16. bis 20. Juni 2015 in Düsseldorf. Dann stehen in der Rheinmetropole fünf Tage lang die Themen Gussprodukte, Gießereitechnologie, Metallurgie und Thermoprozesstechnik im Fokus der Weltöffentlichkeit. Begleitet werden die Messen erneut von einem hochkarätigen Rahmenprogramm mit Seminaren, internationalen Kongressen und Vortragsreihen. Im Fokus aller vier Fachmessen und den /6

6 dazugehörigen Programmen steht das Thema Energie- und Ressourceneffizienz. Bei den Vorveranstaltungen im Jahr 2011 besuchten insgesamt Fachleute aus 83 Ländern die Stände der Aussteller. Weitere Informationen gibt es im Internet unter und Unter dem Motto The Bright World of Metals veranstaltet die Messe Düsseldorf nicht nur GIFA, METEC, THERMPROCESS und NEWCAST, sondern in der ganzen Welt hochkarätige Fachmessen für die Metallurgie- und Giessereiindustrie. Dazu gehören die Messen FOND-EX (International Foundry Fair) und Stainless in der Tschechischen Republik, Metallurgy India, Metallurgy-Litmash (International Trade Fair for Metallurgy Machinery, Plant Technology & Products) und die Aluminium Non-Ferrous in Russland, die indometal in Indonesien, die metals middle east in Dubai, die ITPS (International Thermprocess Summit) Americas und Asia sowie die Aluminium- Messen in China, Indien, den Vereinigten Arabischen Emiraten und Brasilien. Am Standort Düsseldorf ergänzen die: Valve World Expo (Internationale Fachmesse mit Kongress für Industriearmaturen) und der ITPS Düsseldorf sowie die von Reed Exhibitions durchgeführte Weltmesse ALUMINIUM und die Composites Europe das Angebot für die Metallbranchen. Fachartikel Nr. 1: GIFA 2015 Gießerei-Industrie: Ressourcenschonung und Energieeffzienz im Fokus Weitere Informationen und Fotos unter November 2014 Pressereferat GIFA, METEC; THERMPROCESS, NEWCAST 2015 Tania Vellen / Brigitte Küppers /