Der Kokillenguss ist das zweitgrößte Produktionsverfahren im Gießereiwesen (ca. 350 kt/a). Das Verfahren ist unter anderem durch die hohen Anschaffungs- und Wartungskosten der Kokillen geprägt.
Umso wichtiger ist der Kokillenschlichtzustand. Dabei spielt die Kokillen-Standzeit eine wichtige Rolle hinsichtlich der mechanischen Qualität der Oberflächen von Gussteilen.
Aufgrund der hohen Arbeitstemperaturen ist bisher nur eine Sichtkontrolle des Kokillenschlichtzustands durch Arbeiterinnen und Arbeiter möglich. Die Qualitätsbewertung von Gussteilen und die Standzeit von Kokillen ist daher stark von der Arbeitserfahrung der Angestellten abhängig. Die Folge: Ein stabiles Qualitätsmanagement ist nur schwer umzusetzen. Hier setzt das Projekt »MonCoat« an, in dem ein automatisches Online-Überwachungssystem zur Überprüfung des Kokillenschlichtzustands entwickelt wird. Das System minimiert das Risiko von Abweichungen und ermöglicht eine verlässliche Bewertung des Kokillenschlichtzustands.
Korrelation zwischen der Gussteil-Topografie und dem Kokillenschlichtzustand
Das Projekt »MonCoat «widmet sich explizit der engen Korrelation zwischen der Topografie von Gussteilen und dem Kokillenschlichtzustand. Eine dickere Kokillenschlicht bedeutet beispielsweise ein gröberes Netz bei der Gussteil-Topografie. Ein weiteres Ergebnis: Auch die Oberflächenrauigkeit der Kokillenschlichte sowie die Oberfläche der Gussteile nehmen mit der Dicke der Kokillenschlichten zu. So lässt sich von der Kokillenschlichtdicke auf die Oberfläche der Gussteile schließen.
Bewertung der Topografiequalität mit Graubildern
Zuerst werden verschiedene Beleuchtungssysteme getestet und ein geeignetes Belichtungssystem ausgewählt, mit dem die Belichtungszeit steuerbar ist. So können Graubilder aufgenommen werden, die eine detaillierte Information über die Topografie (Spitze und Höhle) ermöglichen.
Verbindung eines 7-Achs-Roboters mit einer Kamera
Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, Kamerabilder einer Kamera zu nutzen, welche mit einem 7-Achs-Roboter verbunden ist. Auf Basis der detaillierten Bilder können dann Messdaten für verschiedene Topografien von Gussteilen gewonnen werden und der entsprechende Schlichtzustand lässt sich zurückverfolgen. Damit die Untersuchung der Topgrafie auf Basis der Bilder an vielen verschiedenen Stellen möglich ist, wird die Kamera mit dem Roboter verbunden. Durch die Bewertung von Mikrostruktur-Gussteilen mittels Metallographie werden Sollwertbilder ausgeleitet.
Am Ende des Projekts soll der Demonstrator, eine mit einem Roboter verbundene Kamera, die Gussteil-Topografie mit verschiedenen Konturen analysieren und nach der Oberflächenqualität sortieren.
Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV