Kernschießmaschinen setzen immer noch Maßstäbe: Bis zu 2,5 Tonnen können z.B. die Kerne der LHL200_1700 auf die Waage bringen, die als Formteile für Schiffsmotoren dienen.
Die Kernmacherei steht vor einem Umbruch: Digitalisierung, Automatisierung und additive Fertigung verändern Prozesse und Kostenstrukturen grundlegend. Der Beitrag zeigt, wie hybride Kernmachereien neue Flexibilität schaffen und Gießereien zukunftsfähig machen.
Sandkerne bilden in Gussstücken definierte Hohlräume und Hinterschnitte ab und sind so elementarer Bestandteil des Gießereiprozesses für alle Werkstoffe. Die Sandkernherstellung in Gießereien hat im Laufe der industriellen Entwicklung viele Änderungen in Fertigungsverfahren und Bindersystemen durchlaufen. Die fortgeführten Entwicklungen bei den Bindersystemen von heißhärtenden, kalt-gashärtenden und modernen anorganischen Systemen und die korrespondierende Maschinentechnik mit teilweise vollständig automatisierter Kernnachbehandlung stellen heute in den meisten Gießereien den Stand der Technik bei der maschinellen Kernfertigung dar. Mit Blick auf die Zukunft werden die nächsten Entwicklungsschritte sehr wahrscheinlich Digitalisierung und hybride Kernmacherei sein.
Die hybride Kernmacherei ermöglicht Gießereien weltweit die nötige Flexibilität in einem Zeitalter der Transformation – alles mit dem Ziel qualitätsorientiert, ressourcenschonend und zu den niedrigsten Stückkosten zu produzieren. Bei der hybriden Herangehensweise entscheiden Gießereien und Kernfertiger in Abhängigkeit ihres individuellen Produktportfolios, welche Kerne traditionell produziert („geschossen“), welche Kerne über eine additive Fertigung hergestellt („gedruckt“) und welche Kerne eventuell hinzugekauft („Core as a service“) werden.
Der 3D-Druck in der Kernfertigung ist eine Schlüsseltechnologie, die Gießereien zukunftssicher aufstellen kann und eine hohe Flexibilität im Bereich Kernherstellung ermöglicht.
Grundlage für diese strategischen Entscheidungen sind verlässliche Kalkulationsdaten. Mithilfe digitaler, in die Anlagen integrierter Auswertungen, können neben der eigentlichen Fertigungssteuerung verlässliche Daten schnell ermittelt werden. Durch Analysesysteme werden Erfahrungswerte und Daten im Maschinenbetrieb konsolidiert, visualisiert und ausgewertet. Diese Realdaten geben in Echtzeit Aufschluss über die Gesamtanlageneffektivität („OEE“) und zeigen Verbesserungspotentiale zur Kostenoptimierung auf. Die Echtzeitfähigkeit bietet dabei den Vorteil, unmittelbar im Fehlerfall Gegenmaßnahmen zu ergreifen, im Gegensatz zur traditionell analogen Vorgehensweise, wo am Schicht- oder Wochenende nur ein Rückblick erfolgen kann.
Datenbasierte Steuerungssysteme
Die zukünftige Kernmacherei wird demnach stark von datenbasierten Steuerungssystemen profitieren. Der Einsatz von Steuerungsplattformen zur optimierten Auslastung der Anlagen und Künstlicher Intelligenz (KI) zur Szenarienerstellung wird das technische Prozessverständnis verbessern. Durch verstärkte Nutzung von Simulationsergebnissen und automatische Parameteranpassungen über die Produktionsdauer hinweg können Produktionsprozesse weiter optimiert werden. Persönliches Wissen und Erfahrung werden in Datensysteme überführt, was zu einer kontinuierlichen Verbesserung der Fertigungsprozesse führt. Gießereien stehen heute vor der Herausforderung, einen Transformationsprozess zu bewältigen, der neue, und zum Teil komplexe Geometrien erfordert. Gleichzeitig stehen die Grenzkosten und der effiziente Betrieb einer Kernmacherei im Fokus. Die hybride und digitale Kernmacherei hat den Zweck, den optimalen Betriebspunkt zu ermitteln, damit zu den niedrigsten Kosten pro Kern und maximal ressourceneffizient produziert werden kann. Dazu brauchen Gießereien das passende Equipment, Know-how und intelligente Softwarelösungen zur Entscheidungsfindung. Die Möglichkeiten der hybriden Kernmacherei bieten dabei maximale Flexibilität:
1. Kernfertigung durch Kernschießen:
AR-Brillen können echte Mehrwerte im Kundendienst schaffen: kürzere Reaktionszeiten, niedrigere Kosten und bessere Verfügbarkeit von Expertise – egal, wo sich die Maschine befindet.
Für jede Kernart die möglichst optimale Maschinen- und Anlagentechnik einschließlich einer spezifischen und dennoch flexiblen Automatisierung auszuwählen, ist der erste Schritt der Überlegung, gegebenenfalls abgeglichen mit dem Bestand vorhandener Anlagen.
Die frühzeitige Integration aller Fertigungsschritte einschließlich der Werkzeuggestaltung von der Kernherstellung, Kernentnahme, Kernnachbehandlung (z. B. Entgraten, Schlichten, Trocknen, Paketmontage) über die Lagerlogistik bis hin zum Einlegen der Kerne in Formanlagen oder Kokillen ist dabei grundlegend. Werden diese Punkte in der Planung berücksichtigt, unterstützt moderne Maschinentechnik den effizienten Betrieb. Die Maschinentechnik in der Kernfertigung wird durch den zunehmenden Einsatz von Automatisierungen auch für kleine und mittlere Serien revolutioniert. Verfahrensvariable Kernschießmaschinen erfordern eine größere Planungstiefe unter Berücksichtigung von Kernmacherei, Lagerung, Logistik und Kerneinleger. Diese Flexibilität und Automatisierung tragen zur Effizienzsteigerung und Kostensenkung bei.
2. Kernfertigung durch 3D-Drucken:
Der Einsatz von 3D-Drucktechnologien in der Kernfertigung bietet erhebliche Vorteile. Einzelanlagen ermöglichen die Produktion kleiner und mittlerer Losgrößen ohne die Notwendigkeit kosten- und technologieintensiver Werkzeuge. Der direkte Druck aus 3D-Daten ermöglicht schnelle Variantenwechsel und eliminiert die Aufwände für komplette Werkzeugmanagement von Herstellung über Lagerung bis hin zur Instandhaltung. Bisher wurde der 3D-Sanddruck aufgrund der relativ langen Prozesszeiten und dem hohen manuellen Aufwand beim Entpacken im Wesentlichen für Einzelstücke und Kleinserien eingesetzt. Mittlerweile sind aber auch Hochgeschwindigkeitsdrucker mit vollautomatisierten Entpack- und Reinigungssystemen verfügbar, die schnell gießfertige Kerne produzieren. Damit kann das 3D-Sanddruckverfahren sowohl bei Einzelstücken und Kleinserien Kosten und Zeiten für die Herstellung der Kernformwerkzeuge sparen und zusätzlich auch komplexe Strukturen abbilden, die werkzeuggebunden nicht zu fertigen sind.
3. Kerne aus Fremdbezug:
Maschinendatenanalyse – wie hier beim Laempe Digital Cockpit (LDC) – ermöglicht Kunden die Auswertung von Kennzahlen wie OEE, Verfügbarkeit, Materialverbrauch und Produk-tionszyklen.
Die Kernmacherei ist oft ein „ungeliebtes Kind“ in Gießereien selbst – aufwändig, teuer, nicht im Prioritätsfokus von Technologie und Personal. Die Fremdbeschaffung von Kernen und Formen durch spezialisierte Dienstleister ermöglicht es, sich auf Kernprozesse zu konzentrieren und die Produktivität zu steigern. Diese Dienstleister, die Kernfertigung als Hauptgeschäft betreiben, können nicht nur Produktionsspitzen abdecken oder Kerne liefern, die der hausinterne Maschinenpark nicht fertigen kann. Durch ihre Spezialisierung auf die Kernherstellung bieten sie oft eine gute Kombination aus optimaler Technologie und daraus folgende guten kommerziellen Daten.
Innovationen für mehr Effizienz
Heute können die wenigsten Gießereien verlässlich sagen, wie hoch die Kosten eines Kerns sind, inklusive der Kosten der gesamten Wertschöpfungskette. Spezialisierte Kalkulationsprogramme mit hohem technischem Inhalt können hier Transparenz schaffen. Anhand der Bauteilgeometrie und der geplanten Stückzahlen lässt sich auf der Plattform sehr schnell feststellen, wie viel ein Kern kosten wird und wie viel CO2 dabei voraussichtlich emittiert wird.
Unternehmen, wie Laempe, die seit Jahrzehnten am Markt sind, haben zudem großes Know-how im Bereich Wartung und Reparatur von Kernschießmaschinen und Anlagen zur Sicherstellung einer hohen Anlagenverfügbarkeit. Dieses Know-how kann Kunden zur Verfügung gestellt werden. So können sich Servicetechniker direkt von den Standorten weltweit mit Kunden verbinden und mithilfe eines geeigneten Gerätes (z.B. Augmented-Reality (AR)-Brille) gemeinsam die Fehlerursache durchführen. Das ist gerade in Hinblick auf Fachkräftemangel, auf begrenzte Verfügbarkeit von Servicetechnikern sowie Prozesseffizienz grundlegend.
Schließlich wird bei den Binderverfahren der Zukunft der Einsatz von lösemittelreduzierten organischen Systemen und anorganischen Bindemitteln verstärkt. Insbesondere anorganische Bindemittel finden zunehmend auch im Leichtmetallguss Anwendung. Die Entwicklung von anorganischen kalthärtenden Systemen trägt zusätzlich zur Verbesserung der Umweltfreundlichkeit und Qualität der Kernfertigung bei.
Flexibel reagieren auf Volatilität
Die hybride und digitale Kernmacherei der Zukunft vereint traditionelle Fertigungstechniken mit modernster Technologie und Automatisierung. Durch den Einsatz von 3D-Druck, Automatisierung und datenbasierten Steuerungssystemen wird die Effizienz und Qualität in der Kernfertigung erheblich gesteigert. Die Kombination aus Inhouse-Fertigung und der Nutzung externer Dienstleister ermöglicht es, flexibel auf Marktanforderungen zu reagieren und gleichzeitig die Kosten zu optimieren. Insgesamt wird die hybride und digitale Kernmacherei die Branche nachhaltig verändern und neue Möglichkeiten für Innovation und Effizienz schaffen.
Weitere Informationen:
