Schichtbau² | Formgenerierung für die Gussteile von morgen

Im Fokus steht zuerst die datentechnische Zerlegung der Bauteile. Die Trennung in Schichten muss so erfolgen, dass keine Bereiche entstehen, an denen einzelne Formstrukturen nicht oder nur über dünnwandige Stege verbunden sind. Als zentrale Parameter werden dabei die Schichtstärke und Winkel, mit denen die Formen geschnitten werden, betrachtet. Diese theoretischen Überlegungen werden mit praxisnahen Versuchen ergänzt.

Hierzu werden anschließend gängige Methoden der Bauteilreinigung und deren quantitative Wirkungen analysiert und beschrieben. Die Untersuchungen zur Reinigung werden mit den mathematischen Algorithmen zur hinterschneidungsfreien Aufteilung kombiniert. Aus den Ergebnissen lässt sich die Einsatzbreite der vorgeschlagenen Methodik beurteilen.

Im nächsten Schritt der Untersuchungen steht die Stapelung der Schichten und deren Verbindung zur kompletten Gussform im Vordergrund. Dabei werden Strukturmerkmale auf ihre Tauglichkeit hin untersucht, die Schichtelemente in der Ebene zu verbinden. Dies gilt besonders für den Bereich der Gusskavität.

Anschließend wird die Gratbildung am Gussteil analysiert. Durch die gestapelte Form sind Gratbildungen an den Schichtgrenzen unvermeidlich. Die Analyse umfasst eine Geometriebestimmung der Gussformen vor dem Guss und eine Analyse des Gussteils nach dem Guss. Es folgt eine Bewertung, welcher Mehrwert (verbesserte Reinigung) der vorgeschlagenen Formteilung welchem Nachteil (Gratbildung) gegenübersteht.

Abschließend kann durch einen tabellarischen Vergleich der Vor- und Nachteile beurteilt werden, welche Bauteiltypen in Zukunft besser im Stapelguss hergestellt werden können.

Die Abbildung zeigt einen durch Stapelguss produzierten Radträger, welcher im Rahmen eines Projekts für das Formula-Student-Rennteam der TU München hergestellt wurde:

a) CAD-Modell

b) Virtuelle Schichten

c) Schichtstapel

d) Fertiges Gussbauteil