Medienführende Gussteile mit Hohlstrukturen hergestellt durch Gasinjektionstechnologie im Druckgießverfahren
Die Anwendung der Gasinjektionstechnologie zur Herstellung von Hohlstrukturen im Druckgießverfahren ermöglicht neue Freiheitsgrade und Einsparpotenziale bei der Herstellung funktionsintegrierter, medienführender Gussteile. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden Möglichkeiten und Grenzen des Gasinjektionsprozesses und das Potenzial der Gasinjektionstechnologie für die industrielle Anwendung aufgezeigt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Gasinjektionstechnologie im Druckguss weiterzuentwickeln und dadurch Optimierungspotenziale aufzuzeigen. Diese umfassen die Entwicklung und Erprobung gasinjektionsspezifischer Komponenten, die Untersuchung gasinjektionsspezifischer Prozessparameter und die Übertragung der Gasinjektionstechnologie auf ein seriennahes Gussteil. Für die Gießversuche wurde ein Demonstrator-Kühlgehäuse konstruiert, in welchem aus vorherigen Forschungsarbeiten bekannte Erkenntnisse für eine gasinjektionsgerechte Gussteilkonstruktion berücksichtigt wurden. In der Konstruktion des Druckgießwerkzeugs wurden die zu variierenden gasinjektionsspezifischen Komponenten berücksichtigt, die auf Grundlage zuvor durchgeführter Gießprozesssimulationen entwickelt wurden. In Vorversuchen wurden vorwiegend die gasinjektionsspezifischen Komponenten und Legierungen variiert und erprobt, um den Effekt auf die Machbarkeit des Gasinjektionsprozesses und die Herstellung fehlerfreier Hohlkanäle zu ermitteln. Bei den Hauptversuchen wurden gasinjektionsspezifische Prozessparameter und Legierungen variiert. Die Ermittlung der Effekte und Wechselwirkungen unterschiedlicher Faktoren auf die Ausprägung des Hohlkanals standen im Fokus der Versuchsauswertung. Diese Versuchsergebnisse ermöglichen ein tiefgründigeres Prozessverständnis der Gasinjektionstechnologie im Druckguss. Die Übertragbarkeit der Gasinjektionstechnologie auf ein seriennahes Gussteil wurde durch die Anpassung eines Großseriengussteils an die Anforderungen der Gasinjektionstechnologie nachgewiesen. Die Simulationsmöglichkeit des Gasinjektionsprozesses wurde mit einer etablierten Software zur Gießprozesssimulation aufgezeigt. Durch Gießversuche wurde eine gute Übereinstimmung der Simulation mit den Hohlkanälen nachgewiesen.
The application of gas injection technology for the production of hollow structures in high pressure die casting enables new degrees of freedom and cost-saving potentials in the manufacturing of functionally integrated, media-carrying castings. This study explores the possibilities and limitations of the gas injection The aim of this research work is to develop gas injection technology in high pressure die casting further and identify optimization potentials. This includes the development and testing of gas injection-specific components, the investigations of gas injection-specific process parameters, and the transfer of gas injection technology to a production-like casting. A demonstrator cooling housing was designed for the casting trials, whereby known results were considered from previous research on gas injection-compa-tible cast part design. The design of the high pressure die casting mold conside-red the gas injection-specific components to be varied, which were developed based on prior casting process simulations. In preliminary trials, the focus was on varying and testing gas injection-specific components and alloys to determine their effect on the feasibility of the gas injection process and the production of defect-free hollow channels. In the main trials, gas injection-specific parameters and alloys were varied. The evaluation of the effects and interactions of process parameters, alloys and the characteristics of the hollow channel were central to the analysis. These results provide a deeper understanding of the gas injection technology in high pressure die casting. The transferability of gas injection technology to a production-like casting was demonstrated by adapting a high-volume production casting to the requirements of gas injection technology. The simulation capability of the gas injection process was demonstrated using established high pressure die casting process simulation software. Casting trials showed a good correlation between the simulation and the actual hollow channels produced.
process and demonstrates the potential of gas injection technology for industrial applications.
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