2,5 Millionen-Euro-Investition: Wieland-Werke AG entwickelt energieeffiziente Gießanlage - gefördert vom Freistaat Bayern

Lost Foam-Gießverfahren ermöglicht effizientere Herstellung komplexer Kupferbauteile

Wie können komplex geformte Bauteile aus Kupferwerkstoffen wirtschaftlich und energieeffizient hergestellt werden? Und wie kann entlang der gesamten Prozesskette und insbesondere beim Gießen Energie eingespart werden? Diesen Fragestellungen geht die Wieland-Werke AG mit dem Projekt „EnerGuss“ nach. Auf Basis des Lost Foam-Verfahrens hat Wieland als Hersteller von Kupfer-Halbfabrikaten im bayerischen Vöhringen eine neue Forschungsanlage in Betrieb genommen, um Testbauteile und Kleinserien zu produzieren. Insgesamt werden 2,5 Millionen Euro in das dreijährige Projekt investiert – davon kommt ein Betrag von rund einer Million Euro in Form von Fördergeldern vom Freistaat Bayern. Die Anlage dient nicht allein zur energetischen Grundlagenforschung. Sie steht auch Wieland-Kunden und weiteren interessierten Industriepartnern für die Herstellung von Prototypen und Kleinserien zur Verfügung. „Mit Hilfe der Versuchsanlage wollen wir Rezepturen und Prozessabläufe entwickeln, um komplex geformte Bauteile schnell, kosteneffizient und ressourcenschonend herzustellen“, sagt Dr.-Ing. Uwe Hofmann, Leiter Neue Produktlinien bei Wieland. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Energieverbrauch beim Gießen durch das neu entwickelte, ressourcenschonende Fertigungskonzept um 20 Prozent zu reduzieren. Nach erfolgreichem Abschluss dieser Technikumsphase ist bei entsprechender Nachfrage die Ausweitung der Produktion denkbar. Die Wieland-Werke AG ist einer der weltweit führenden Hersteller von Halbfabrikaten aus Kupfer und Kupferlegierungen und blickt auf eine fast 200-jährige Geschichte und Kompetenz in der Metallverarbeitung zurück.

Mit Lost Foam lassen sich Komponenten mit komplexen Geometrien nun wesentlich effizienter herstellen als mit herkömmlichen Methoden. Wieland ist derzeit einer der wenigen industriellen Verarbeiter, der Lost Foam, das sogenannte „Gießen mit verlorenem Schaumstoffmodell”, in Verbindung mit Kupferlegierungen anbietet. Dabei handelt es sich um ein Gießverfahren, bei dem Bauteilmodelle aus Polystyrol in bindemittelfreien Formsand eingebettet werden. Das Modell zersetzt sich durch das Zuführen von flüssigem Metall. Die Metallschmelze füllt den entstandenen Hohlraum aus, so dass die Modellgeometrie exakt nachgebildet wird. Wieland ermöglicht mit Lost Foam die Herstellung von anspruchsvollen Bauteilen aus Kupferwerkstoffen ohne aufwendige Nachbearbeitung. Machbar ist eine Vielzahl von Anwendungen – angefangen von Elektrotechnik-Produkten mit wenigen 100 Gramm Gewicht bis hin zu Maschinenbauteilen mit mehreren Kilogramm. Das Unternehmen adressiert insbesondere Entwickler und Produktdesigner.

Die neue Gießanlage inklusive der vorgelagerten Arbeitsstationen wurde am Hauptproduktionsstandort von Wieland im bayerischen Vöhringen in Betrieb genommen. Auf rund 900 Quadratmetern werden derzeit Testbauteile gefertigt, um das Verfahren selbst und gleichzeitig den Materialfluss sowie die Energieverbräuche der einzelnen Arbeitsschritte zu optimieren. Dabei wird darauf geachtet, möglichst endabmessungsnahe Bauteile herzustellen, um den Materialeinsatz soweit wie möglich zu reduzieren. Hier spielt der technologische Vorteil von Lost Foam eine entscheidende Rolle, denn im Vergleich zu herkömmlichen Methoden wird das endkonturnahe Bauteil sprichwörtlich aus „einem Guss“ hergestellt – ohne Arbeitsschritte wie Umformen oder Fügen.

Das Verfahren des Gießens mit Lost Foam erfolgt in zwölf Arbeitsschritten: 1. Vorschäumen von Styroporkügelchen, 2. Fertigschäumen des Bauteils aus Styropor, 3. Verkleben der verschiedenen Einzelbauteile aus Styropor zu einem formkomplexen Bauteil, 4. Montage der Gießtraube, 5. Schlichten, 6. Trocknen, 7. Einsanden der Gießtraube, 8. Abgießen, 9. Abkühlen, 10. Aussanden, 11. Reinigen der Kupferbauteile, 12. Vereinzeln und Nachbearbeiten der Kupferbauteile. Im Rahmen von Entwicklungspartnerschaften unterstützt Wieland seine Kunden beim Design und der Realisierung formkomplexer Bauteile, wie sie mit Lost Foam hergestellt werden können. Beispiele sind Führungsbuchsen für den Sondermaschinenbau oder Auslaufarmaturen für die Sanitärbranche.