Die Ausgangslage:

Für die Weiterentwicklung einer Fördertechnik wurde ein neues Bauteil, ein Motorflansch, entwickelt. Dabei stellten sich Konstruierende und Produktentwickelnde die Frage, wie das neue Bauteil schnell, zuverlässig und wirtschaftlich gefertigt werden könne.

Die Herausforderung:

Ein Fertigungsverfahren finden, dass schon bei niedrigen bis mittleren Produktionsmengen optimale Qualität zu möglichst niedrigen Kosten bietet.

Die Vorgehensweise:

Zunächst wurde der Motorflansch konstruiert und mit konventioneller, spanender Fertigungstechnik als Prototyp für Tests und Versuche hergestellt. Nachdem die Versuchsphase abgeschlossen war, wurde auf Basis dieses Prototyps eine Gussform erstellt und der Motorflansch als Gussteil hergestellt.

Im Rahmen der Design-to-Cost Methode wurden die Herstellprozesse Gussverfahren und spanendes Fertigungsverfahren ganzheitlich auf Kosten und Nutzen untersucht. 

Fertigungsverfahren im Vergleich:

Spanende Fertigung – konventionelle mechanische Bearbeitung

Spanende Fertigung mit geringer Materialausnutzung.
Spanende Fertigung mit geringer Materialausnutzung.
  • Rohmaterial zuschneiden
  • Materialabtrag zur Erzeugung der groben Form
  • Endbearbeitung durch Drehen, Fräsen und Bohren

Rohteil-Gewicht: 10,2 kg
Fertigteil: 1,7 kg
Materialausnutzung: knapp 17%

Gussteil-Fertigung mit anschließender mechanischer Bearbeitung

Gussteil-Fertigung mit anschließender mechanischer Bearbeitung und hoher Materialausnutzung.
Gussteil-Fertigung mit anschließender mechanischer Bearbeitung und hoher Materialausnutzung.
  • Gießen
  • Endbearbeitung durch Drehen, Fräsen und Bohren

Rohteil-Gewicht: 2 kg
Fertigteil: 1,5 kg
Materialausnutzung: 75%

Kostenvorteile für die Gussteil-Fertigung ergeben sich bereits ab einer Herstellmenge von 43 Bauteilen.

Fazit:

Bereits ab einer Serienfertigung von 43 Stück weist die Gussteilproduktion ein besseres Kosten-Nutzen-Verhältnis als die konventionelle mechanische Bearbeitung auf.

Mit Guss lassen sich die kompliziertesten Geometrien realisieren. Dabei ist die Materialausnutzung beim Gießen rund fünfmal höher als bei spanenden Fertigungsverfahren: Durch die endkonturnahe Gussform sinkt der Aufwand für die Endbearbeitung deutlich. Anfallende Reststoffe wie Metallspäne werden vollständig in den Prozesskreislauf rückgeführt.

In der Entwicklungsphase sind oft noch Anpassungen des Prototypens nötig. Die Herstellung der Gießform ist allerdings nur sinnvoll, wenn das Bauteil nicht mehr verändert werden soll. Daher ist es üblich, zu Beginn der Entwicklung mit spanender Fertigungstechnik zu arbeiten und erst später, sobald der Prototyp alle Anforderungen erfüllt, auf die Gussteil-Fertigung umzusteigen.

Von A wie Aluminium bis Z wie Zink – alle technisch bedeutenden Metalle sind gießbar und daher stets maßgenschneidert.

Vorteile der Gussherstellung

Weniger Bearbeitungsschritte

Da das Gussteil in die gewünschte Form gegossen wird, werden aufwendige Vorbereitungsschritte zum Abtragen des Materials gespart.

Schnellere Herstellung und Fertigung

Der Zeitaufwand für die mechanische Fertigung reduziert sich rund um die Hälfte. 

Geringere Kosten bei Serienprodukten

Gusswerkstoffe sind günstiger als gewalzte Halbzeuge. Das Material wird wesentlich besser ausgenutzt, der Fertigungsaufwand reduziert sich.

Geringerer Ressourcenverbrauch

Dank effektiver Materialausnutzung. Die Kosten- sowie Energiebilanz verbessern sich.

Der entwickelte Motorflansch soll die Anforderungen an Qualität und Langlebigkeit sowie Effizienz und Rentabilität erfüllen.

Der entwickelte Motorflansch wird als neuer Antriebsstrang in die bestehende Fördertechnik integriert. Dabei soll er nicht nur die Anforderungen an Qualität und Langlebigkeit, sondern auch an Effizienz und Rentabilität erfüllen.

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