Der Schleuderguss ist ein Fertigungsverfahren für rotationssymmetrische metallische Werkstücke wie Ringe, Scheiben und Rohre. Dabei wird flüssiges Metall in eine um ihre Mittelachse rotierende Gussform – die Kokille – gefüllt. Diese besteht aus Stahl und muss vor der Nutzung aufgeheizt werden. Die Schmelze wird durch Rotation an die Kokillenwand gepresst.

Je nach Werkstoff und Werkstück werden im Schleudergussprozess unterschiedliche Parameter benötigt. Diese stellen in der Regel Mitarbeiter auf der Basis ihrer langjährigen Erfahrung ein. „Die Erfassung und Dokumentation der Arbeitsabläufe und -prozesse erfolgt handschriftlich, ermöglicht daher keine ausreichende Validierung der entscheidenden Parameter und ist außerdem anfällig für Fehler. Aus diesen Gründen sind bisherige Auswertungsversuche gescheitert und keine belastbaren Definitionen von Einflussfaktoren oder Gesetzmäßigkeiten entstanden, um diese bei zukünftigen Aufträgen zu berücksichtigen“, sagt Prof. Dr. Christian Wolf vom Metabolon Institut der TH Köln. Mit Ausschussquoten aufgrund fehlerhafter Herstellung ist deshalb zu rechnen.

Ressourcenschonendes Verfahren entwickeln

„Unser Ziel ist, ein optimiertes, energie- und materialsparendes Verfahren für Kupferwerkstoffe im Schleuderguss zu entwickeln. Die wesentlichen Faktoren hierbei sind, eine automatisierte Erfassung der relevanten Prozessparameter zu realisieren und diese Parameter sowie die Werkstoffkennwerte in eine Datenbank zu integrieren“, ergänzt Prof. Dr. Danka Katrakova-Krüger. Auf dieser Basis sollen die analytischen Zusammenhänge mit Methoden der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens abgeleitet sowie die optimalen Prozessparameter ermittelt werden.

Idealerweise soll ein Umrechnungstool entwickelt werden, das für die verschiedenen Dimensionen und Werkstoffe die Prozessparameter automatisiert bereitstellt. Für einige Produkte ist der Schleudergussprozess noch zu entwickeln, weil sie bis dato nur im Sandguss hergestellt werden. Damit wird auf Formsand verzichtet, der nach Gebrauch Sondermüll darstellt.

Ausschuss verringern

Übergeordnetes Ziel des Projektes ist eine Reduzierung der Ausschussraten, die sich negativ auf Produktionskapazitäten und Lieferzeiten auswirken sowie den Gewinn verringern. Zudem werden mit geringerem Ausschuss Ressourcen und Umwelt geschont. Im Rahmen des Projektes ist geplant, die Prozessinformationen, Qualitätskriterien sowie das Expertenwissen in einem intelligenten Decision-Support-System für Schleudergussprozesse zu verknüpfen, sodass – je nach Werkstück und Werkstoff – stets die optimale Einstellung der Prozessvariablen gewährleistet werden kann. Auf diese Weise sollen die Qualität nachhaltig gesteigert und die Durchlaufzeiten pro Auftrag reduziert werden.

Das Projekt wird im Rahmen des Förderprogramms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und hat eine Laufzeit von zwei Jahren. Kooperationspartner ist die Martin Luck Metallgießerei in Saarbrücken.

Technische Hochschule Köln
Metabolon Institut
Claudiusstraße 1
50678 Köln
Tel.: + 49 221 82750
poststelle@th-koeln.de
www.th-koeln.de