Automation in der Druckgusszelle: Welche Peripherie gehört zu einer modernen Druckgussanlage?
Eine moderne Druckgusszelle besteht aus deutlich mehr als nur der eigentlichen Druckgussmaschine. Metallversorgung, Formsprühen, Temperierung, Teileentnahme, Entgraten, Fördertechnik und Handling müssen als ein abgestimmtes Produktionssystem zusammenarbeiten. Ziel der Automation ist nicht nur die Reduzierung manueller Arbeit, sondern vor allem die reproduzierbare und kontrollierte Durchführung einzelner Prozessschritte.
Welche Peripherie gehört typischerweise zu einer automatisierten Druckgusszelle?
Abhängig von Gießverfahren und Bauteil kann eine automatisierte Druckgusszelle einen Dosierofen oder ein Metalldosiersystem, ein Sprühgerät, Temperiergeräte, einen Entnahmeroboter, eine Entgratpresse, Fördertechnik und automatisiertes Teilehandling umfassen.
Diese Komponenten werden über Steuerungsschnittstellen und einen definierten Prozessablauf mit der Druckgussmaschine abgestimmt. Die konkrete Ausstattung hängt von Legierung, Maschinentyp, Werkzeug, Bauteilgeometrie, Zykluszeit und Qualitätsanforderungen ab.
Was ist eine Druckgusszelle?
Eine Druckgusszelle kombiniert die eigentliche Druckgussmaschine mit der Peripherie, die vor, während und nach dem Gießvorgang benötigt wird. Statt jede Maschine als isolierte Einheit zu betrachten, wird die komplette Anlage um den Produktionsablauf herum aufgebaut.
Vor dem Gießvorgang muss Schmelze bereitstehen und das Werkzeug die vorgesehenen thermischen Bedingungen aufweisen. Nach dem Gießen muss das Bauteil sicher entnommen, vom Gießsystem und möglichen Graten getrennt, transportiert und abhängig vom Produktionskonzept geprüft oder an den nächsten Bearbeitungsschritt übergeben werden.
Die einzelnen Module müssen deshalb nicht nur mechanisch, sondern auch hinsichtlich Zykluszeit, Steuerungssignalen, Sicherheit und Materialfluss aufeinander abgestimmt werden.
Von der Schmelze bis zum fertigen Druckgussteil
Der konkrete Ablauf unterscheidet sich von Anlage zu Anlage. Eine stark automatisierte Kaltkammer-Druckgusszelle folgt jedoch häufig einer vergleichbaren Grundstruktur.
Schmelze bereitstellen und dosieren
Die benötigte Menge flüssigen Metalls wird der Druckgussmaschine zugeführt. In automatisierten Kaltkammeranlagen kann dies über einen Dosierofen oder ein anderes kontrolliertes Metalldosiersystem erfolgen.
Druckgießform vorbereiten
Nach der Entnahme des vorherigen Gussteils kann die geöffnete Form für den nächsten Zyklus gesprüht und vorbereitet werden. Trennmittelauftrag, Kühlung und Trocknung müssen mit der erforderlichen Werkzeugtemperatur abgestimmt sein.
Druckgießen
Die Druckgießform schließt und der Gießzyklus beginnt. Die Schmelze wird in den Formhohlraum eingebracht, Druck wird aufgebaut und das Gussteil erstarrt so weit, dass die Form wieder geöffnet werden kann.
Gussteil entnehmen
Ein Entnahmeroboter oder Entnahmegerät übernimmt das Gussteil aus der geöffneten Druckgießform und transportiert es sicher zur nächsten Station.
Entgraten und Trennen
Angüsse, Überläufe und Grate können in einer Entgratpresse oder einem anderen Nachbearbeitungssystem vom Gussteil getrennt werden. Je nach Bauteil können weitere Bearbeitungsschritte folgen.
Handhaben, prüfen und transportieren
Anschließend kann das Bauteil in Behälter abgelegt, über Fördertechnik transportiert, automatisch geprüft oder an weitere Produktionsprozesse übergeben werden. Der Automatisierungsgrad hängt vom jeweiligen Produktionskonzept ab.
Die wichtigsten Automationsmodule einer Druckgusszelle
Nicht jede Druckgusszelle benötigt dieselbe Peripherie. Mehrere Komponenten sind jedoch für industrielle Druckgussanlagen besonders typisch.
Dosierofen
Führt der Gießkammer eine definierte Menge Schmelze zu. Eine reproduzierbare Dosierung unterstützt konstante Gießbedingungen und stabile Produktionszyklen.
Sprühgerät
Bringt Trennmittel auf die Druckgießform auf und kann die kontrollierte Kühlung unterstützen. Sprühbild, Menge, Ausblasen und Zykluszeit müssen auf Werkzeug und Prozess abgestimmt sein.
Temperiergerät
Regelt ausgewählte Werkzeugkreisläufe mit Heiz- oder Kühlmedien. Stabile thermische Bedingungen unterstützen reproduzierbare Gießbedingungen und eine konstante Bauteilqualität.
Entnahmeroboter
Entnimmt das Gussteil aus der Druckgießform und übergibt es an die nächste Prozessstation. Je nach Zellenlayout kann ein Roboter weitere Handlingaufgaben übernehmen.
Entgratpresse
Trennt Angüsse, Überläufe und Grate vom Gussteil. Das Entgratwerkzeug muss dabei zum jeweiligen Bauteil und Gießsystem passen.
Fördertechnik und Teilehandling
Förderbänder, Übergabesysteme und Behälter transportieren Gussteile, Ausschuss und fertige Bauteile zwischen den Stationen und aus der Druckgusszelle heraus.
Welche Vorteile bietet eine automatisierte Druckgusszelle?
Automation sollte nicht allein anhand der Anzahl eingesetzter Roboter bewertet werden. Ihr wesentlicher Nutzen besteht darin, wiederkehrende Prozessschritte kontrolliert durchzuführen und mit der Druckgussmaschine zu koordinieren.
| Ziel | Beitrag der Automation | Wichtige Voraussetzung |
|---|---|---|
| Prozesswiederholbarkeit | Dosieren, Sprühen, Entnahme und Handling können mit definierten Abläufen und Parametern durchgeführt werden. | Anlagenzustand und Prozesseinstellungen müssen stabil sein. |
| Konstanter Zyklus | Automatisierte Module können Schwankungen durch manuelle Eingriffe reduzieren. | Der langsamste Prozessschritt bestimmt weiterhin die erreichbare Gesamtzykluszeit. |
| Arbeitssicherheit | Roboter und automatisiertes Handling können den erforderlichen Aufenthalt von Personal in heißen oder bewegten Maschinenbereichen reduzieren. | Schutzsysteme, Verriegelungen und Sicherheitskonzept müssen korrekt ausgelegt sein. |
| Qualitätssicherung | Prozessüberwachung und automatisiertes Handling unterstützen reproduzierbare Abläufe und definierte Prüfsequenzen. | Automation ersetzt keine korrekte Prozessauslegung oder Qualitätsprüfung. |
| Materialfluss | Gussteile und Ausschuss können in einer definierten Reihenfolge zwischen den Produktionsstationen transportiert werden. | Puffer und Handlingkapazitäten müssen zur Produktionsleistung passen. |
Die Schnittstellen zwischen den Maschinen sind ebenso wichtig wie die Maschinen selbst
Eine Gruppe einzeln funktionierender Maschinen bildet noch keine funktionierende automatisierte Druckgusszelle. Die Anlagen müssen Signale austauschen und einem definierten Ablauf folgen.
Die Druckgussmaschine muss beispielsweise wissen, wann das Sprühgerät den Werkzeugbereich verlassen hat, wann sich der Roboter in einer sicheren Position befindet und wann die Metalldosierung abgeschlossen ist. Gleichzeitig benötigen die Peripheriegeräte Informationen zum Maschinenzustand, zur Werkzeugposition und zum aktuellen Prozessschritt.
- Maschine-bereit- und Zyklusstart-Signale
- Status Werkzeug offen und Werkzeug geschlossen
- Sicherheitspositionen von Roboter und Sprühgerät
- Signal Dosierung abgeschlossen
- Bauteil erkannt oder Bauteil entnommen
- Fehler- und Alarmmanagement
- Not-Halt- und Sicherheitskreise
- Schnittstellen zur Prozessüberwachung
- Datenübergabe an übergeordnete Produktionssysteme bei Bedarf
Unterscheidet sich die Automation bei Kaltkammer und Warmkammer?
Kaltkammer-Druckguss
Bei Kaltkammermaschinen muss die Schmelze für jeden Gießzyklus in die Gießkammer eingebracht werden. Die automatisierte Metalldosierung spielt deshalb insbesondere bei Aluminium-Druckgusszellen eine wichtige Rolle.
Größere Kaltkammerzellen kombinieren die Hauptmaschine häufig mit Dosierung, Sprühanlage, Roboter, Temperierung, Entgratpresse und weiterer Nachbearbeitungstechnik.
Warmkammer-Druckguss
Bei einer Warmkammermaschine steht die Gießeinheit direkt mit der Schmelze in Verbindung. Ein separater Dosierschritt wie bei einer typischen Aluminium-Kaltkammerzelle ist daher nicht erforderlich.
Sprühen, Entnahme, Temperierung, Fördertechnik und weitere Automation können abhängig von Bauteil und Produktionsprozess dennoch eine wichtige Rolle spielen.
Weitere Informationen zu den beiden Maschinenprinzipien finden Sie in unserem Beitrag Kaltkammer oder Warmkammer? Welche Druckgussmaschine passt zur Anwendung?
Wie sollte die Peripherie ausgewählt werden?
Peripheriegeräte sollten nicht unabhängig von der Druckgussmaschine ausgewählt werden. Ausgangspunkt ist immer der vorgesehene Gießprozess und das zu produzierende Bauteil.
Gießprozess definieren
Legierung, Kalt- oder Warmkammerverfahren, Gießgewicht, Werkzeugkonzept und Produktionsmenge bestimmen die grundlegenden Anforderungen an die Zelle.
Benötigte Zykluszeit festlegen
Dosierung, Sprühen, Entnahme, Kühlung, Entgraten und Transport müssen innerhalb des geplanten Produktionsablaufs arbeiten können.
Mechanische Kompatibilität prüfen
Roboterreichweite, Traglast, Aufstellfläche, Übergabehöhen, Werkzeugzugänglichkeit, Pressenabmessungen und Fördertechnik müssen zur realen Produktionsumgebung passen.
Steuerung und Schnittstellen prüfen
Signale, Kommunikation, Sicherheitstechnik und Software müssen einen zuverlässigen gemeinsamen Betrieb aller Komponenten ermöglichen.
Gesamte Zelle bewerten
Zur abschließenden Bewertung gehören neben der technischen Kompatibilität auch Wartung, Ersatzteilversorgung, Dokumentation, Energieversorgung, Platzbedarf und Anforderungen an die Wiederinbetriebnahme.
Komplette Gebrauchtzelle oder einzelne Maschinen?
Eine komplette gebrauchte Druckgusszelle kann interessant sein, weil Hauptmaschine und Peripherie bereits gemeinsam in einer Produktionsumgebung betrieben wurden. Dadurch kann ein Teil des Integrationsaufwands geringer sein, als wenn jede Komponente einzeln beschafft wird.
Dieser Vorteil besteht jedoch nur, wenn die vorhandene Konfiguration zur neuen Produktionsaufgabe passt. Auch eine zuvor abgestimmte Zelle kann Änderungen benötigen, wenn Werkzeug, Gießgewicht, Automationsablauf oder lokale Infrastruktur abweichen.
| Variante | Möglicher Vorteil | Was geprüft werden muss |
|---|---|---|
| Komplette Gebrauchtzelle | Hauptmaschine und Peripherie wurden bereits als gemeinsames Produktionssystem betrieben. | Eignung für das neue Bauteil, Zustand, Schnittstellen, Dokumentation und notwendige Anpassungen. |
| Vorhandene Maschine + gebrauchte Automation | Bestehende Produktionstechnik kann möglicherweise erweitert werden, ohne die komplette Zelle zu ersetzen. | Mechanische Integration, Steuerungsschnittstellen, Zykluszeit und Sicherheitskonzept. |
| Einzelne Komponenten | Die Zelle kann gezielt um den vorgesehenen Produktionsprozess aufgebaut werden. | Höherer Integrations- und Engineering-Aufwand kann erforderlich sein. |
Bei FISS finden Sie gebrauchte Druckgussmaschinen sowie Automation und Peripherie für Kaltkammer-Druckguss .
Was sollte vor dem Kauf einer gebrauchten Druckgusszelle geprüft werden?
- Hersteller, Modell und Baujahr der Hauptmaschine
- Schließkraft und Ausführung der Gießeinheit
- vollständige Liste der vorhandenen Peripheriegeräte
- Robotermodell, Traglast und Arbeitsbereich
- Ausführung des Sprühgeräts und vorhandene Achsbewegungen
- Dosiersystem und geeignete Legierungen
- Temperiergeräte und verfügbare Heiz- bzw. Kühlleistung
- Entgratpresse und vorhandenes Entgratwerkzeug
- Fördertechnik und Materialfluss
- Steuerungen und Kommunikationsschnittstellen
- Sicherheitseinrichtungen, Einhausung und Not-Halt-Konzept
- elektrische Anschlüsse und Medienversorgung
- Wartungshistorie und technischer Zustand
- vorhandene Handbücher, Zeichnungen und Software-Backups
- Ersatzteilverfügbarkeit und technischer Support
- Demontage-, Transport- und Wiederinbetriebnahmebedingungen
Die Druckgussmaschine ist nur das Zentrum der Produktionszelle
Eine automatisierte Druckgusszelle verbindet Gießprozess, Metallversorgung, thermisches Management, Werkzeugvorbereitung, Teileentnahme, Nachbearbeitung und Materialhandling zu einem abgestimmten Produktionsablauf.
Entscheidend für eine erfolgreiche Automation ist deshalb nicht die Anzahl einzelner Maschinen, sondern wie gut diese Maschinen zum Bauteil, zum Gießprozess und zueinander passen.
Bei der Bewertung einer neuen oder gebrauchten Zelle sollte immer das Gesamtsystem betrachtet werden: Maschinentechnik, Peripherie, Schnittstellen, Zykluszeiten, Sicherheit, Dokumentation und die Anforderungen des zukünftigen Produktionsprozesses.
Fragen zur Automation von Druckgusszellen
Was ist eine automatisierte Druckgusszelle?
Eine automatisierte Druckgusszelle kombiniert die Druckgussmaschine mit Peripherie wie Metalldosierung, Sprühtechnik, Temperierung, robotergestützter Entnahme, Entgraten und Materialhandling in einem abgestimmten Produktionsprozess.
Welche Peripherie ist besonders wichtig?
Es gibt keine einheitliche Ausstattung für jeden Prozess. Typische Komponenten sind Dosiersysteme, Sprühgeräte, Temperiergeräte, Entnahmeroboter, Entgratpressen und Fördertechnik. Die tatsächlich benötigte Ausstattung hängt von Bauteil und Gießprozess ab.
Warum wird ein Sprühgerät beim Druckguss eingesetzt?
Ein Sprühgerät bringt Trennmittel auf die Druckgießform auf und kann die kontrollierte Kühlung der Werkzeugoberfläche zwischen den Gießzyklen unterstützen. Sprühbild, Menge, Ausblasen und Zykluszeit müssen auf Werkzeug und Prozess abgestimmt sein.
Was macht ein Entnahmeroboter?
Der Entnahmeroboter nimmt das Gussteil aus der geöffneten Druckgießform und transportiert es zur nächsten Station. Je nach Zelle kann der Roboter weitere Handlingaufgaben übernehmen.
Warum sind Temperiergeräte wichtig?
Temperiergeräte regeln ausgewählte Werkzeugkreisläufe und unterstützen definierte thermische Bedingungen. Stabile Werkzeugtemperaturen sind ein wichtiger Faktor für reproduzierbare Druckgießprozesse.
Verkürzt Automation immer die Zykluszeit?
Nein. Automation kann Abläufe reproduzierbarer machen und manuelle Schwankungen reduzieren. Die tatsächlich erreichbare Zykluszeit wird jedoch durch den Gesamtprozess bestimmt, einschließlich Erstarrung, Sprühen, Entnahme, Entgraten und Materialhandling.
Welchen Vorteil bietet eine komplette gebrauchte Druckgusszelle?
Eine komplette Gebrauchtzelle kann den Integrationsaufwand reduzieren, weil Hauptmaschine und Peripherie bereits gemeinsam betrieben wurden. Trotzdem muss die technische Eignung für das neue Bauteil, Werkzeug und Produktionsumfeld geprüft werden.
Kann vorhandene Automation mit einer anderen Druckgussmaschine kombiniert werden?
Grundsätzlich kann das möglich sein. Vor der Integration müssen jedoch Aufstellung, Roboterreichweite, Zykluszeit, Steuerungsschnittstellen, Sicherheitssysteme und die Kommunikation zwischen allen Komponenten geprüft werden.
FISS hilft dabei, Hauptmaschine und Peripherie aufeinander abzustimmen.
Ob einzelne Druckgussmaschine, Automation oder komplette gebrauchte Produktionszelle: Die technische Konfiguration sollte zum vorgesehenen Bauteil und Produktionsprozess passen. FISS unterstützt bei der Suche nach geeigneten Gebrauchtmaschinen, Peripheriegeräten und kompletten Druckgusszellen.
Quelle
Bührig-Polaczek, A.; Michaeli, W.; Spur, G. (Hrsg.): Handbuch Urformen, Carl Hanser Verlag, Kapitel 1.6.4 „Druckgießen“.
