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Ein Druckgussformprojekt kann auf dem Bildschirm fertig aussehen und beim ersten Versuch dennoch scheitern: Kalte Nähte, Lötstellen oder Porosität treten in Bereichen auf, die perfekt gestaltet zu sein schienen. Unserer Erfahrung nach liegt das Problem selten in einem einzelnen Werkzeugweg oder einer einzelnen Dimension. Normalerweise handelt es sich um eine Kette von Entscheidungen, die vor dem Schneiden von Stahl getroffen werden. Aus diesem Grund behandeln wir CAD, CAM und CAE als einen zusammenhängenden Arbeitsablauf und nicht als drei separate Vorgänge. Die Schlussfolgerung ist einfach: Wenn Sie eine gleichbleibende Druckgussqualität wünschen, muss die Formkonstruktionsphase vor Beginn der Produktion eine Modellierung im Schrumpfmaßstab, eine Füll- und Erstarrungssimulation sowie eine CAM-Verifizierung umfassen.
Vor dem Öffnen einer CAD-Datei benötigt ein Designer klare Designziele. Diese Ziele bilden die Grundlage für Kavitätsabmessungen, Anguss, Kühlung und Auswurf. Die folgende Tabelle fasst typische Bereiche zusammen, die für Aluminium-Druckgussformen verwendet werden.
| Parameter | Typischer Bereich | Auswirkung auf das Formendesign |
|---|---|---|
| Schrumpfung der Legierung | 0,5–0,7 % | Bestimmt die Kavitätsskalierung und die endgültigen Kernabmessungen |
| Entwurfswinkel | 1° außen, 1,5–2° innen | Kontrolliert Auswurf, Oberflächenschäden und Matrizenverschleiß |
| Wandstärke | 1,5–4 mm für übliche Aluminiumteile | Gleicht Füllung, Festigkeit und Abkühlzeit aus |
| Trennlinie | Am größten Querschnitt platziert | Beeinflusst die Komplexität von Grat, Beschnitt und Formkonstruktion |
| Kühlkanäle | Einheitliches Layout mit kontrollierten Abständen | Reduziert Hot Spots und Schrumpfporosität |
Diese Werte sind Ausgangspunkte, keine festen Regeln. Ein CAE-Modell kann sie für ein bestimmtes Teil verfeinern. Wenn ein Käufer genau diese Geometrie wünscht, sollte der Formenkonstrukteur dennoch diese Grundlagen anwenden, da der Druckgussprozess etwaige Designschwächen verstärkt. Eine Änderung der Schrumpfung nach dem Ausschneiden der Kavität bedeutet einen Neuanfang. Deshalb muss die Konstruktionsüberprüfung vor Beginn der CAM-Arbeiten Legierungsqualität, Teilegewicht, Wandquerschnitt, Oberflächentextur und Kapazität der Gussmaschine umfassen.
Die CAD-Arbeit für eine Druckgussform beginnt mit einem Teilemodell, das bereits auf Formschräge, Radien und gleichmäßige Wandstärke überprüft wurde. Anschließend wendet der Konstrukteur eine Schrumpfungsskalierung auf die Kavität an, erstellt die Trennfläche, trennt Kern und Kavität und fügt Schieber, Heber, Einsätze oder Kühlkanalpositionen hinzu. Ohne diese strukturierte Reihenfolge kann es in einer Form zu Lücken an der Trennlinie oder zu Problemen bei der Formverriegelung kommen, die sich später nur schwer korrigieren lassen.
CAD-Geometrie wird üblicherweise im STEP- oder IGES-Format mit dem Kunden ausgetauscht, aber das Formkonstruktionsmodell stimmt nicht mit dem Teilemodell überein. Der Hohlraum wird für die Herstellung skaliert, geteilt und detailliert. Für lange Produktionsläufe erstellen wir CAD auf Baugruppenebene, das die komplette Formbasis und nicht nur den Hohlraum umfasst. Dies ermöglicht Kollisionsprüfungen, die Überprüfung der Kühlleitung und die Ausrichtungskontrolle vor der CAM-Programmierung. Wir wenden diesen Workflow auf unsere an maßgeschneiderte Hochdruck-Aluminium-Druckgussformen , insbesondere für dünnwandige Gehäuse mit tiefen Rippen und engen Innenecken.
Aluminium-Druckgussformen, kundenspezifisch, Hochdruck – Ningbo Jieda Moulding & Mach Produkt anzeigen → Mittels CAE-Simulation wird vorhergesagt, wie geschmolzenes Metall den Hohlraum füllt, wo die Erstarrung beginnt und wo sich Lufteinschlüsse oder Schrumpfporosität bilden können. Eine gute Simulation zeigt nicht nur eine Farbkarte; Es gibt dem Designteam eine kurze Liste von Korrekturen: einen Überlauf verschieben, einen Anschnitt ändern, eine Kühlung hinzufügen oder die Wandstärke anpassen. Lufteinschlüsse treten oft in der Nähe von Vorsprüngen oder Rippen auf, daher müssen die Überlaufpositionen überprüft werden, bevor der Stahl bearbeitet wird.
In einem typischen Projekt reduziert die Verwendung von CAE vor CAM die Anzahl der physischen Versuche erheblich. Die folgende Tabelle ist ein anschaulicher Vergleich basierend auf gängigen Entwicklungsprojekten für Druckgussformen.
Diese Reduzierung ist wichtig, da jeder Versuch Legierungs-, Maschinen- und Entwicklungsstunden verbraucht. Es verkürzt auch die Zeit, bis eine Form in die normale Produktion gehen kann. Um einen häufigen Fehler in diesem Bereich zu verstehen, lesen Sie unseren Artikel über ob die Gestaltung der Druckgussform Metalllötfehler verhindern kann .
CAM übersetzt den fertigen Formentwurf in CNC-Programme für Hohlraum, Kern, Einsätze, Elektroden und Kühllöcher. Bei Druckgussformen erfordern kritische Bereiche wie die Trennfuge und die Verriegelungsflächen oft Toleranzen um ±0,02 mm. Eine CAM-Strategie muss daher den richtigen Werkzeugdurchmesser, die richtige Zustellung, die richtige Vorschubgeschwindigkeit und den richtigen Schlichtdurchgang entsprechend der Oberflächengeometrie auswählen.
Erodieren spielt eine wichtige Rolle bei tiefen Rippen und kleinen Innenecken, die ein Fräser nicht erreichen kann. CAM programmiert auch die bei diesen Vorgängen verwendeten Graphit- oder Kupferelektroden. In unserem Prozess wird die Werkzeugwegüberprüfung durchgeführt, indem der Materialabtrag simuliert wird, bevor das Programm die CNC-Maschine erreicht. Wenn es sich bei der Legierung um eine Zinklegierung mit niedrigerer Temperatur handelt, ist das Formverschleißmuster anders und der Konstrukteur kann in einigen Bereichen engere Abstände verwenden. Unser maßgeschneiderte hochpräzise Zinkdruckgussformen werden mit der gleichen CAD-CAM-CAE-Disziplin gefertigt, angepasst an das Material.
Zinkdruckgussformen, kundenspezifisch, hochpräzise – Ningbo Jieda Moulding & Machine Produkt anzeigen → Käufer vergleichen die Formenpreise häufig nach Gewicht oder Bearbeitungsstunden. Dieser Ansatz lässt den größten Kostentreiber außer Acht: Nacharbeit. Eine typische Kostenstruktur für Druckgussformen in einem integrierten Prozess sieht wie folgt aus.
Design und Simulation machen etwa 15 % des Formenbudgets aus, beeinflussen aber die restlichen 85 %. Muss für eine Designkorrektur eine Form geöffnet werden, steigen die Bearbeitungs- und Versuchskosten schnell an. Unser Qualitätssystem folgt IATF 16949 und verwendet objektive Daten bei Designprüfungen, sodass Simulationsergebnisse dokumentiert und nicht nur als Präsentation verwendet werden. Das folgende Liniendiagramm zeigt eine repräsentative Verbesserung der Erfolgsquote beim ersten Schuss, wenn CAE während der Entwicklung verwendet wird.
Diese beiden Diagramme sollten zusammen gelesen werden: Weniger Versuche bedeuten geringere Kosten und eine höhere Erfolgsquote beim ersten Schuss bedeutet, dass die Form schneller eine stabile Produktion erreicht. Bei Produktionsteilen setzt sich diese Disziplin auch auf Komponenten wie unsere fort Hochdruck-Aluminium-Druckguss-Motorgehäuse für Kraftfahrzeuge .
Automobilmotorgehäuse aus Hochdruck-Aluminium-Druckguss – Ningbo Jieda Mol Produkt anzeigen → Für die meisten gängigen Aluminiumlegierungen ist eine lineare Schrumpfung von 0,5 % bis 0,7 % typisch, der genaue Wert hängt jedoch von der Legierung, der Teilegeometrie, der Wandstärke und den Gussparametern ab. Eine CAE-Erstarrungsanalyse hilft dabei, diese Annahme zu verfeinern, anstatt sich auf eine feste Zahl zu verlassen.
Nein. CAE reduziert die Anzahl der Versuche und das Risiko umfangreicher Nacharbeiten, kann die Verifizierung jedoch nicht vollständig ersetzen. Es ist am effektivsten, wenn es mit kontrollierten Gussparametern und guter Bearbeitungspraxis kombiniert wird.
Typischerweise 1° an Außenwänden und 1,5° bis 2° an Innenwänden, je nach Beschaffenheit und Auswurfrichtung. Für strukturierte Oberflächen benötigen Designer möglicherweise 2° bis 3°.
Bei CAD/CAM/CAE im Druckgussformenbau geht es nicht um teure Software; Es geht darum, Entscheidungen in einer disziplinierten Reihenfolge zu treffen: Teileanalyse, Simulation, Bearbeitung und Überprüfung. Ein Formenbau, der CAE vor dem Schneiden von Stahl einsetzt, kann Fehler früher erkennen, zuverlässigere Formen liefern und Produktionsteile unterstützen, die den Maß- und Strukturanforderungen entsprechen.
Um Ihr Formprojekt zu besprechen, fragen Sie, wie die Werkstatt mit der Schrumpfungsanalyse, der Füllsimulation und der CAM-Toleranzstrategie umgeht. Anhand der Antworten erfahren Sie, ob die Werkzeuge pünktlich eintreffen und in der Produktion funktionieren.
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