DE102016201824A1 - Formenstrang-Gießanlage mit 3D-Drucker und Verfahren zur Serienfertigung von Gussteilen - Google Patents

Formenstrang-Gießanlage mit 3D-Drucker und Verfahren zur Serienfertigung von Gussteilen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Formenstrang-Gießanlage (100) für die Serienfertigung von Gussteilen (300) im Sandgussverfahren, mit: – einer Formenherstellstation (110), die einen 3D-Drucker (115) aufweist, der aus losem Formsand (S) Gussformsegmente (210) herstellt; – einer Entsandungsstation (120), in der die mit dem 3D-Drucker (115) hergestellten Gussformsegmente (210) entsandet werden; – einer Fügestation (130), in der die entsandeten Gussformsegmente (210) zu einem Gusshohlräume (230) aufweisenden Formenstrang (220) zusammengeführt werden; und – einer Gießstation (140), in der die Gusshohlräume (230) ausgegossen werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Serienfertigung von Gussteilen (300) mit einer solchen Formenstrang-Gießanlage (100).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Formenstrang-Gießanlage und ein Verfahren zur Serienfertigung von Gussteilen im Sandgussverfahren.
  • Gussteile, die bspw. aus Aluminiumguss, Kupferguss, Gusseisen oder Stahlguss bestehen, können im sogenannten Sandform- oder Sandgussverfahren hergestellt werden. Hierbei wird aus Formstoff, bspw. Sand bzw. Formsand oder dergleichen, eine Gussform bzw. Sandform hergestellt, deren Gusshohlraum (Kavität) mit dem geschmolzenen Werkstoff (Metallschmelze) unter Schwerkraftausnutzung ausgegossen wird. Nach dem Erstarren des Gusskörpers wird der Sand entfernt und das Gussteil kann entnommen werden. Die Gussform wird also nach einmaliger Verwendung zum Auslösen des Gussteils zerstört (Prinzip der verlorenen Form). Da sich das Sandgussverfahren insbesondere zur Herstellung von Gussteilen mit komplizierten Geometrien, einschließlich Gussteilhohlräumen und Hinterschnitten, und verschiedenen Materialquerschnitten eignet, findet dieses weitverbreitete Anwendung.
  • Um beim Sandgussverfahren größere Stückzahlen wirtschaftlich realisieren zu können, hat sich seit mehreren Jahrzehnten das sogenannte DISAMATIC-Verfahren etabliert. Eine DISAMATIC ist eine vollautomatische, kastenlose Formanlage (Formautomat) zur Herstellung eines vertikal geteilten, kastenlosen Formenstrangs. Der Disamatic-Formautomat besitzt eine Formkammer, in die Formstoff geleitet und dann mit einem Presskolben zu einem Formblock verdichtet wird. Der Formblock wird dann ausgestoßen und auf einen Bandförderer geschoben, wobei die sukzessive ausgestoßenen Formblöcke einen sich schrittweise vorschiebenden Formenstrang bilden, dessen Gießhohlräume bzw. Kavitäten in einer nachfolgenden Gießstation ausgegossen werden. Eine solche Anlage kann auch als Formenstrang-Gießanlage bezeichnet werden. Zum Stand der Technik wird bspw. auf den entsprechenden Wikipedia-Eintrag und auf die Patentschrift DE 600 11 307 T2 verwiesen.
  • Ergänzend wird auch noch auf die Patentschrift DE 10 2006 017 922 A1 hingewiesen, die einen Formenstrang für den Serienguss von Werkstücken beschreibt, dessen Formblöcke aus mehreren, separaten Formblockteilen zusammengesetzt sind.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Formenstrang-Gießanlage und ein damit ausführbares Verfahren zur Serienfertigung von Gussteilen anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Anlage entsprechend dem Patentanspruch 1 und durch ein erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem nebengeordneten Patentanspruch. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
  • Die erfindungsgemäße Formenstrang-Gießanlage umfasst:
    • – eine Formenherstellstation, die (zumindest) einen 3D-Drucker aufweist, der aus losem Formsand (oder ähnlichem Formstoff) Gussformsegmente herstellt bzw. herstellen kann;
    • – eine Entsandungs- bzw. Entpackstation, in der die im 3D-Drucker hergestellten Gussformsegmente entsandet werden bzw. entsandet werden können;
    • – eine Füge- bzw. Zusammenführstation, in der die entsandeten Gussformsegmente zu einem Gusshohlräume bzw. Kavitäten aufweisenden Formenstrang zusammengeführt werden bzw. zusammengeführt werden können; und
    • – eine Gießstation, in der, insbesondere nacheinander bzw. in Reihe, die Gusshohlräume bzw. Kavitäten (des Formenstrangs) ausgegossen werden bzw. ausgegossen werden können.
  • Diese Stationen sind entlang einer Vorschubrichtung der Gussformsegmente bzw. des Formenstrangs in der genannten Reihenfolge angeordnet. Bevorzugt handelt es sich um stationäre Einrichtungen.
  • Wesentliche Merkmale der erfindungsgemäßen Anlage sind der 3D-Drucker und die Entsandungsstation, die sich in Vorschubrichtung hinter dem 3D-Drucker befindet. Vorrichtungen und Verfahren für das 3D-Drucken sind aus dem Stand der Technik bekannt, wozu bspw. auf die Patentschrift DE 10 2013 021 891 A1 hingewiesen wird. Mithilfe des 3D-Druckers werden in Serie aus losem Formsand und gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines geeigneten Binders generativ Gussformsegmente hergestellt, wobei sich typischerweise die nacheinander hergestellten Gussformsegmente zueinander unterscheiden. Die mittels 3D-Drucker hergestellten Gussformsegmente sind nach ihrer Fertigstellung noch mit losem Formsand behaftet oder in losem Formsand eingebettet (Sand- bzw. Pulverbett) und werden anschließend in der Entsandungsstation entsandet, wobei insbesondere auch die Kavitätsflächen von losem Formsand befreit werden. Die Verwendung eines 3D-Druckers zur Herstellung der Gussformsegmente ermöglicht, insbesondere im Vergleich zum oben beschriebenen Disamatic-Formautomat, eine wesentlich größere Formenvielfalt und die Erzeugung von komplexen, filigranen und/oder hinterschnittigen Gusshohlräumen. Außerdem können in Serie unterschiedlich gestaltete Gussformsegmente hergestellt werden.
  • Bevorzugt handelt es sich um einen kontinuierlich arbeitenden 3D-Drucker. Mit einem konventionellen 3D-Drucker erfolgt die Herstellung der Gussformsegmente in einem diskontinuierlichen Fertigungsprozess. Mit einem kontinuierlich arbeitenden 3D-Drucker erfolgt die Herstellung der Gussformsegmente in einem kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Fertigungsprozess, bspw. im bewährten Schicht(auf)bauverfahren, bei dem der schichtweise Aufbauprozess (schichtweise generative Herstellung) insbesondere über einem Förderband stattfindet (die Gussformsegmente können, bspw. im Schrägdruckverfahren, auf einem sich weiterbewegenden Förderband oder dergleichen aufgebaut werden). Vorrichtungen und Verfahren für das kontinuierliche 3D-Drucken sind aus dem Stand der Technik bekannt, wozu bspw. auf die Patentschriften DE 10 2013 021 891 A1 , EP 2 289 462 A1 und DE 10 2010 015 451 A1 hingewiesen wird.
  • In vorteilhafter Weise wird beim kontinuierlichen 3D-Drucken eine kontinuierliche Vorschubbewegung erzeugt, die dann für den weiteren Vorschub der Gussformsegmente bzw. des Formenstrangs durch die gesamte Anlage genutzt werden kann. Anstelle des diskontinuierlichen, schrittweisen Vorschubs, wie in der DE 600 11 307 T2 beschrieben, kann in der erfindungsgemäßen Anlage ein kontinuierlicher Vorschub erfolgen, womit viele Vorteile einhergehen. Bevorzugt sind alle Komponenten der erfindungsgemäßen Anlage entsprechend ausgebildet. Die erfindungsgemäße Anlage kann insofern auch als kontinuierlich arbeitende Formenstrang-Gießanlage bezeichnet werden.
  • Die Entsandungsstation der erfindungsgemäßen Anlage kann wenigstens eine Luftblaseinrichtung aufweisen, mit der die Gussformsegmente außen und insbesondere auch innen (d. h. die Kavitätsflächen) durch Abblasen oder Ausblasen von losem Formsand befreit werden können. Bevorzugt handelt es sich um eine Druckluftlanze, die zwischen benachbarte Gussformsegmente eingefahren werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Anlage kann ferner noch eine Entformungsstation umfassen, die in Vorschubrichtung hinter der Gießstation angeordnet ist und in der die Gussteile (nach Erstarrung der Metallschmelze) durch Zerstörung der Gussformsegmente aus dem Formsand ausgelöst bzw. herausgelöst werden. Das Entformen bzw. Herauslösen der Gussteile aus den Gussformen kann bspw. durch Rütteln, Abklopfen, Abblasen, Beschallen, Beschießen und dergleichen mehr erfolgen, wozu die Entformungsstation entsprechend ausgebildet ist. In der EP 2 301 692 A1 sind eine geeignete Vorrichtung und ein geeignetes Verfahren zum Auspacken und Entsanden von Gussformteilen beschrieben, die durch Umgestaltung für die Erfindung genutzt werden können.
  • Die erfindungsgemäße Anlage weist bevorzugt noch eine Fördereinrichtung für den Vorschub der Gussformsegmente bzw. des daraus gebildeten Formenstrangs auf. Die Fördereinrichtung umfasst bspw. mehrere Bandförderer (Transport- bzw. Förderbänder) oder dergleichen. Bevorzugt sind die Bandförderer zumindest im Bereich der Entsandungsstation und/oder Entformungsstation durchlässig, so dass der lose bzw. gelöste Formsand hindurchrieseln kann. Bevorzugt wird der Formsand danach wiederverwendet.
  • Zur erfindungsgemäßen Anlage gehört bevorzugt auch noch eine Steuereinrichtung, die einen vollautomatisierten Anlagenbetrieb ermöglicht und insbesondere den ordnungsgemäßen Anlagenbetrieb auch überwacht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Serienfertigung von Gussteilen umfasst die folgenden, in einer erfindungsgemäßen Formenstrang-Gießanlage an den betreffenden Stationen ausgeführten Bearbeitungsschritte:
    • – generatives bzw. urformendes Herstellen der Gussformsegmente mit Hilfe bzw. unter Verwendung des, insbesondere kontinuierlich arbeitenden, 3D-Druckers;
    • – Entsanden der Gussformsegmente;
    • – Zusammenführen der entsandeten Gussformsegmente zu einem Gusshohlräume aufweisenden Formenstrang;
    • – Ausgießen der Gusshohlräume mit Metallschmelze (bspw. mit Aluminium-, Gusseisen- oder Stahlschmelze); und
    • – gegebenenfalls Entformen bzw. Auslösen der Gussteile aus den Gussformsegmenten, nachdem die Metallschmelze erstarrt ist.
  • Unter Serienfertigung oder Serienproduktion wird hier die unmittelbar aufeinanderfolgende Herstellung gleicher Gussteile oder auch ungleicher Gussteile (s. u.) verstanden. Die in der Formenherstellstation mithilfe des 3D-Druckers fortlaufend hergestellten Gussformsegmente können mithilfe der Fördereinrichtung zu den einzelnen Stationen der erfindungsgemäßen Formenstrang-Gießanlage transportiert werden, was vorzugsweise in einer kontinuierlichen und insbesondere horizontalen Vorschubbewegung erfolgt, wo dann wiederholend bzw. zyklisch die o. g. Schritte in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Bevorzugt werden die Gussformsegmente mit einer im Wesentlichen vertikalen Teilung hergestellt. D. h., die Gussformsegmente weisen im Wesentlichen vertikale Stirn- und Rückflächen auf, die im Formenstrang als Kontaktflächen zwischen benachbarten Gussformsegmenten fungieren. Die vertikale Teilung ermöglicht ein einfaches Fügen bzw. Zusammenführen der entsandeten Gussformsegmente, indem diese bspw. in einer horizontalen Vorschubrichtung einfach zusammengefahren werden, dabei gegeneinander stoßen und den Formenstrang bilden.
  • Um ein optimales Entsanden zu ermöglichen, können die Gussformsegmente auseinander bewegt werden, wozu diese, bspw. am Auslauf des 3D-Druckers, an einen Bandförderer bzw. ein Förderband mit höherer Fördergeschwindigkeit (in Bezug auf die Förder- bzw. Ausbringgeschwindigkeit im 3D-Drucker) übergeben werden und dadurch auseinanderfahren. Auf diesem Förderband, wobei es sich insbesondere um ein durchlässiges Förderband handelt (s. o.), werden die Gussformsegmente dann entsandet. Nach dem Entsanden werden die Gussformsegmente zusammengeführt, wozu diese an einen anderen Bandförderer bzw. ein anderes Förderband mit niedrigerer Fördergeschwindigkeit übergeben werden, wo diese dann zusammenstoßen und den Formenstrang bilden. D. h, durch die Übergabe an das langsamere Förder- bzw. Tranportband fahren die Gussformsegmente vollständig zum Formenstrang zusammen.
  • Hohlräume und/oder Hinterschneidungen in den herzustellenden Gussteilen können mithilfe von Kernen erzeugt werden, die separat gefertigt und vor dem Zusammenführen der Gussformsegmente in die betreffenden Gusshohlräumen bzw. Kavitäten eingesetzt bzw. eingelegt werden (wie bspw. in der DE 600 11 307 T2 beschrieben). Der erfindungsgemäße Einsatz eines 3D-Druckers ermöglicht jedoch, dass direkt beim Herstellen der Gussformsegmente Kerne oder zumindest Kernabschnitte, die beim Zusammenfahren der Gussformsegmente dann einen Kern bilden, an die betreffenden Kavitätsflächen angeformt werden. Zur Erzeugung von Hohlräumen und/oder Hinterschneidungen in den Gussteilen können also bereits beim 3D-Drucken der betreffenden Gussformsegmente an deren Innen- bzw. Kavitätsflächen Kerne oder Kernabschnitte ausgebildet bzw. angeformt werden. D.h., die Kerne oder Kernabschnitt werden integral mit den betreffenden Gussformsegmenten hergestellt. Die Kerne oder Kernabschnitte werden quasi mitgedruckt. Dadurch ergeben sich erhebliche Vereinfachungen.
  • Das Zusammenführen der entsandeten Gussformsegmente kann durch eine Prüfeinrichtung überwacht werden. Außerdem können die Gussformsegmente korrespondierende Formschlusselemente aufweisen, über deren Eingriff sich die betreffenden Gussformsegmente beim Zusammenführen zentrieren und/oder ausrichten können. Hierbei handelt es sich bspw. um Zapfen oder Dorne und korrespondierende Ausnehmungen oder Buchsen. Bevorzugt werden solche korrespondierenden Formschlusselemente beim 3D-Drucken der betreffenden Gussformsegmente integral mit ausgebildet bzw. angeformt, bspw. an den vertikalen Stirn- und Rückflächen, so dass diese Formschlusselemente aus verfestigtem Formsand bestehen. Die Formschlusselemente werden quasi mitgedruckt.
  • Beim 3D-Drucken der Gussformsegmente erfolgt die Bindung des Formsands typischerweise durch Verfestigung. Die Verfestigung erfolgt bspw. aufgrund von Sintervorgängen und/oder aufgrund der Aushärtung eines Binders. Beim Schichtbauverfahren können nach jedem Schichtauftrag ein oder mehrere vorbestimmte Bereiche der aufgetragenen Schicht mittels einer energiereichen Strahlung selektiv verfestigt und mit der darunter liegenden Schicht verbunden werden. Ebenso kann der wiederholend in dünnen Schichten aufgetragene Formsand selektiv mittels eines Druckkopfs mit einem Bindermaterial bedruckt werden, wobei die mit dem Binder bedruckten Bereiche verkleben und verfestigen. Ungeachtet der konkreten Herstellweise können die Gussformsegmente mittels 3D-Druck so hergestellt werden, dass diese durchgängig aus gleich verfestigtem Formsand bestehen. Die Gussformsegmente können durch 3D-Druck aber auch so hergestellt werden, dass der Formsand nur partiell verfestigt und/oder bereichsweise unterschiedlich verfestigt wird. Die Gussformsegmente können somit bspw. in einer Schalenbauweise mit bereichsweise unterschiedlich dicken und/oder verschieden festen Schalenoberflächen (einschließlich innerer Stützstrukturen) hergestellt werden. Daraus ergeben sich energetische Vorteile und Umweltvorteile, wie bspw. weniger Binderverbrauch und weniger Sandverbrauch aufgrund besserer Recyclingbedingungen. Ferner kann dies auch dazu genutzt werden, die Erstarrungsbedingungen für die herzustellenden Gussteile gezielt zu beeinflussen, da verfestigter Formsand aufgrund der Bindungsbrücken eine bessere Wärmeleitung als gering verfestigter oder loser Formsand aufweist, so dass hierüber innerhalb eines Gussformsegments unterschiedliche Wärmeleitungs- bzw. Isolierbedingungen geschaffen werden können.
  • Mit der Erfindung können gleiche (d. h. formgleiche) oder gleichartige Gussteile in Serie hergestellt werden. Allerdings können wahlweise in nahezu beliebiger Reihenfolge auch unterschiedliche (d. h. formverschiedene) Gussteile in Serie hergestellt werden, sofern diese eine anlagenbedingte Baugröße nicht überschreiten. Die Gestalt der Gussformsegmente kann ohne anlagenbedingte Vorlaufzeit nahezu beliebig verändert und dadurch individuell auf nacheinander herzustellende Gussteile angepasst werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die einzige Figur näher erläutert. Die in der Figur gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung weiterbilden.
  • 1 zeigt in einer schematischen Seiten-/Schnittansicht eine erfindungsgemäße Formenstrang-Gießanlage für die Serienfertigung von metallischen Gussteilen bzw. Gussbauteilen.
  • Die Formenstrang-Gießanlage 100 umfasst eine Formenherstellstation 110, eine Entsandungsstation 120, eine Füge- bzw. Zusammenführstation 130, eine Gießstation 140 und eine Entformungsstation 150. Die einzelnen Stationen sind ortsfest. In der Formenherstellstation 110 werden fortlaufend aus Formsand Gussformsegmente bzw. -teile 210 hergestellt, die dann in der Entsandungsstation 120 entsandet und in der Fügestation 130 zu einem Gusshohlräume bzw. Kavitäten 230 aufweisenden Formenstrang 220 zusammengeführt werden. Die Gusshohlräume 230 werden in der Gießstation 140 mit einer Metallschmelze M ausgegossen. Nach dem Erstarren der Metallschmelze M werden die Gussteile 300 in der Entformungsstation 150 aus den Gussformsegmenten 210 bzw. dem Formenstrang 220 herausgelöst.
  • Die Anlage 100 weist ferner eine Fördereinrichtung für den kontinuierlichen Vorschub der Gussformsegmente 210 bzw. des Formenstrangs 220 auf. Diese Fördereinrichtung umfasst mehrere Transport- bzw. Förderbänder 161, 162, 163 und 164. Die horizontale Vorschubbewegung bzw. deren Geschwindigkeit ist durch die Pfeile V1, V2 und V3 veranschaulicht.
  • Die Formenherstellstation 110 weist einen kontinuierlich arbeitenden 3D-Drucker 115 auf, der individuell nach Vorgabe von einer Steuereinrichtung die Gussformsegmente 210 herstellt. Die Gussformsegmente 210 werden dabei schichtweise und mit vertikaler Teilung 215 hergestellt, so dass diese im Wesentlichen vertikale Stirn- und Rückflächen aufweisen. Mehrere Gussformsegmente 210 bilden quasi eine Gussform mit einem Gusshohlraum bzw. einer Kavität 230. Ein Gusshohlraum 230 verteilt sich also über mehrere benachbarte und in der entsprechenden Reihenfolge hergestellte Gussformsegmente 210, wobei jedes Gussformsegment 210 wenigstens einen Gusshohlraum- bzw. Kavitätsabschnitt aufweist. Jeder Gusshohlraum 230 ist durch wenigstens eine Teilung 215 vertikal unterteilt. Die Herstellung der Gussformsegmente 210 mittels 3D-Drucker ermöglicht ferner die integrale bzw. integrierte Ausbildung von Kernen oder Kernabschnitten 235.
  • Die Herstellung der Gussformsegmente 210 mittels 3D-Drucker erfordert, dass diese nach ihrer Fertigstellung noch von losem Formsand befreit werden müssen. Loser Formsand S befindet sich insbesondere auch in den Fugen der Vertikalteilungen 215 und in den Gusshohlräumen 230. Durch Auseinanderfahren der Gussformsegmente 210 kann jeder Gusshohlraum 230 geöffnet, entsandet und danach durch Zusammenfahren derselben Gussformsegmente 210 für den Gießvorgang geschlossen werden. Hierzu werden die aus der Formenherstellstation 110 auslaufenden Gussformsegmente 210 vom zugehörigen Förderband 161 an das zur Entsandungsstation 120 zugehörende Förderband 162 übergeben, das eine höhere Förder- bzw. Transportgeschwindigkeit aufweist (d. h.: V2 > V1). Dadurch werden die Gussformsegmente 210 auseinandergefahren, so dass es zwischen ihnen zu einer Abstandsvergrößerung kommt. Der lose Formsand S kann nun abrieseln. Ferner werden die Kavitätsinnenflächen mithilfe lanzenartiger Luftblaseinrichtungen (Druckluftlanzen) 170 abgeblasen. Die mittels kontinuierlichem 3D-Druck hergestellten Gussformsegmente 210 werden also anschließend kontinuierlich in der Entsandungsstation 120 entsandet. Das Transportband 162 ist durchlässig, so dass der lose bzw. gelöste Formsand S hindurchrieseln kann.
  • Nach dem Entsanden werden die entsandeten Gussformsegmente 210 vom Förderband 162 an ein langsameres Förderband 163 mit niedrigerer Fördergeschwindigkeit übergeben (d. h.: V3 < V2), wo diese dann zusammengefahren bzw. zusammengeschoben werden, dabei aneinanderstoßen bzw. zusammenstoßen und einen fugen- bzw. spaltfreien, kastenlosen Formenstrang 220 bilden. Für die Zentrierung und Ausrichtung können die Gussformsegmente 210 mit korrespondierenden Formschlusselementen 211 und 212 ausgebildet sein. Der Formenstrang 220 wird dann auf demselben Förderband 163 zur Gießstation 140 weitergeschoben, in der nacheinander die Gusshohlräume 230 ausgegossen werden. Das Gießen erfolgt also im Sandform- bzw. Sandgussverfahren.
  • Nach dem Erstarren und/oder nach dem Erreichen der Entformungstemperatur werden die Gussteile 300 in der Entformungsstation 150 entformt, wozu die Gussformen bzw. Gussformsegmente 210 zerstört und die Kerne 235 herausgelöst werden. Auch das zur Entformungsstation 150 zugehörende Förderband 164 ist durchlässig ausgebildet. Der gelöste Formsand kann recycelt und wiederverwendet werden.
  • Die Anlage 100 ermöglicht das kontinuierliche Herstellen von Gussformsegmenten 210 sowie das kontinuierliche Entsanden, Zusammenführen, Abgießen und Entformen. Die Gussteile 300, wobei es sich insbesondere um Gussbauteile für Kraftfahrzeuge handelt, können ohne großen Handlings- und Transportaufwand mit vergleichsweise kurzer Durchlaufzeit hergestellt werden. Die Darstellung in der 1 ist nur schematisch und somit keinesfalls maßstabs- oder anzahlgerecht. Die in 1 gezeigte Anlage stellt in Serie gleiche oder zumindest gleichartige Gussteile 300 her. Prinzipiell können jedoch auch unterschiedliche Gussteile in nahezu beliebiger Reihenfolge hergestellt werden. Somit besteht eine sehr hohe Produktionsflexibilität, was insbesondere im Hinblick auf zunehmende Kleinserien und steigende Individualisierungsgrad (Fahrzeugindividualisierung) erhebliche wirtschaftliche Vorteile bietet.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Formenstrang-Gießanlage
    110
    Formenherstellstation
    115
    3D-Drucker
    120
    Entsandungsstation
    130
    Fügestation
    140
    Gießstation
    150
    Entformungsstation
    161
    Förderband
    162
    Förderband
    163
    Förderband
    164
    Förderband
    170
    Luftblaseinrichtung
    210
    Gussformsegment
    211
    Formschlusselement
    212
    Formschlusselement
    215
    Teilung
    220
    Formenstrang
    230
    Gusshohlraum (Kavität)
    235
    Kern
    300
    Gussteil
    M
    Metallschmelze
    S
    Formsand
    V1
    Vorschubbewegung/-geschwindigkeit
    V2
    Vorschubbewegung/-geschwindigkeit
    V3
    Vorschubbewegung/-geschwindigkeit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 60011307 T2 [0003, 0011, 0020]
    • DE 102006017922 A1 [0004]
    • DE 102013021891 A1 [0009, 0010]
    • EP 2289462 A1 [0010]
    • DE 102010015451 A1 [0010]
    • EP 2301692 A1 [0013]

Claims (10)

  1. Formenstrang-Gießanlage (100) für die Serienfertigung von Gussteilen (300) im Sandgussverfahren, mit: – einer Formenherstellstation (110), die einen 3D-Drucker (115) aufweist, der aus losem Formsand (S) Gussformsegmente (210) herstellt; – einer Entsandungsstation (120), in der die mit dem 3D-Drucker (115) hergestellten Gussformsegmente (210) entsandet werden; – einer Fügestation (130), in der die entsandeten Gussformsegmente (210) zu einem Gusshohlräume (230) aufweisenden Formenstrang (220) zusammengeführt werden; und – einer Gießstation (140), in der die Gusshohlräume (230) ausgegossen werden.
  2. Formenstrang-Gießanlage (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen kontinuierlich arbeitenden 3D-Drucker (115) handelt.
  3. Formenstrang-Gießanlage (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entsandungsstation (120) wenigstens eine Luftblaseinrichtung (170) aufweist.
  4. Verfahren zur Serienfertigung von Gussteilen (300) mit einer Formenstrang-Gießanlage (100) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, mit den Schritten: – Herstellen der Gussformsegmente (210) mit Hilfe des 3D-Druckers (115); – Entsanden der Gussformsegmente (210); – Zusammenführen der entsandeten Gussformsegmente (210) zu einem Gusshohlräume (230) aufweisenden Formenstrang (220); – Ausgießen der Gusshohlräume (230).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gussformsegmente (210) mit einer im Wesentlichen vertikalen Teilung (215) hergestellt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gussformsegmente (210) zum Entsanden auseinander bewegt werden, wozu diese an ein Förderband (162) mit höherer Fördergeschwindigkeit (V2) übergeben werden, und dass die Gussformsegmente (210) nach dem Entsanden zusammengeführt werden, wozu diese an ein anderes Förderband (163) mit niedrigerer Fördergeschwindigkeit (V3) übergeben werden, wo diese dann zusammenstoßen und den Formenstrang (220) bilden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gussformsegmente (210) mit integrierten Kernen oder Kernabschnitten (235) hergestellt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gussformsegmente (210) mit korrespondierenden Formschlusselementen (211, 212) hergestellt werden, über die beim Zusammenführen eine Zentrierung und/oder Ausrichtung erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsand (S) beim Herstellen der Gussformsegmente (210) nur partiell verfestigt und/oder bereichsweise unterschiedlich verfestigt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Serie wahlweise unterschiedliche Gussteile (300) hergestellt werden.
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