Eine neue Ära der Automobilherstellung - die Synergien von Druckguss und AM: Einblicke von Wes Byleveld von Exco Engineering
Der Schnittpunkt von Tradition und Innovation ist der Ort, an dem wahre Veränderungen stattfinden, und Exco Engineering ist ein Beweis dafür.
DEZEMBER 03, 2024 | Lesezeit: 5 min
In einer kürzlich erschienenen Folge des Additive Snack Podcasts setzte sich Gastgeber Fabian Alefeld mit Wes Byleveld, Leiter der Additiven Fertigung bei Exco Engineering, zusammen, um zu erkunden, wie die Additive Fertigung (AM) den Druckguss verändert.
Mit mehr als zwei Jahrzehnten Erfahrung berichtete Wes über die Herausforderungen, Durchbrüche und zukünftigen Möglichkeiten der Integration von AM in einer Branche, die für ihre hohen Anforderungen bekannt ist.
Die Entwicklung von Exco Engineering: Tradition trifft auf Innovation
Exco Engineering wurde in den 1950er Jahren gegründet und erwarb sich einen Ruf als führendes Unternehmen im Bereich Druckguss, das sich auf Präzision und Langlebigkeit konzentrierte. Als sich jedoch der Wettbewerb durch kostengünstigere globale Märkte verschärfte, erkannte Exco die Notwendigkeit, zukunftsweisende Strategien anzuwenden, um seinen Vorsprung zu halten.
Unter der Leitung von Wes Byleveld begann Exco mit der Erforschung von AM als eine Möglichkeit, die Grenzen konventioneller Werkzeugmethoden zu überwinden. Der frühe Einsatz von AM im Unternehmen war nicht ohne Herausforderungen, aber Exco hat seine Fähigkeit verbessert, komplexe, leistungsstarke Komponenten zu liefern und gleichzeitig die hohen Standards zu erfüllen, die im Automobilsektor erwartet werden.
Wes erklärte im Podcast, dass die Entscheidung von Exco, in AM zu investieren, aus der Not heraus getroffen wurde:
"Die Druckgussindustrie ist unglaublich wettbewerbsintensiv. Um an der Spitze zu bleiben, mussten wir über die traditionellen Methoden hinausschauen und uns auf Innovationen konzentrieren. Die additive Fertigung bot sich an, um Herausforderungen wie komplexe Geometrien und engere Toleranzen zu bewältigen."
Die Rolle von AM beim Druckgießen
Im Kern ist der Druckguss ein Verfahren der Präzision und Ausdauer. Geschmolzenes Metall wird unter enormem Druck in eine Form gespritzt, wodurch Bauteile entstehen, die strenge Anforderungen an Festigkeit und Zuverlässigkeit erfüllen müssen. Herkömmliche Fertigungsmethoden können jedoch bei immer komplexeren Geometrien, anspruchsvollen thermischen Bedingungen und dem Bedarf an schnelleren Produktionszyklen versagen.
AM bietet eine Lösung für diese Herausforderungen, indem es das Druckgussverfahren um eine noch nie dagewesene Designfreiheit und Funktionalität erweitert. Exco Engineering, unter der Leitung von Wes Byleveld, nutzt AM zur Herstellung spezieller Einsätze - kritische Komponenten innerhalb der Formen, die dem größten Verschleiß und der größten thermischen Belastung ausgesetzt sind. Diese Einsätze enthalten oft konforme Kühlkanäle, die kundenspezifisch entwickelt werden, um die Wärmeableitung zu optimieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen gebohrten Kühlkanälen folgen konforme Kanäle den Konturen des Teils, was eine schnellere Kühlung ermöglicht und Defekte wie Porosität und Lötstellen reduziert.
"Wir begannen damit, Einsätze in besonders schwierigen Produktionsbereichen zu testen, in denen herkömmliche Methoden die Leistungsstandards nur schwer erfüllen konnten", erklärt Wes. "Die Ergebnisse waren eindeutig: Additive können bei bestimmten Anwendungen nicht nur mithalten, sondern übertreffen herkömmliche Methoden.
Wes hebt auch messbare Verbesserungen bei Leistung und Konsistenz hervor, insbesondere bei komplexen Anwendungen wie Motorblöcken und Getriebegehäusen. Diese Fallstudie gibt einen detaillierten Einblick in Excos Einsatz von AM im Automobilbau.
Herausforderungen bei der Kombination von AM und Druckguss
Die Vorteile von AM im Druckguss liegen zwar auf der Hand, aber der Weg zur vollständigen Integration ist nicht ohne Hürden.
Eines der Haupthindernisse sind die Kosten. Die Vorlaufkosten von AM - von Maschineninvestitionen bis hin zu den höheren Preisen von Materialien wie Maraging-Stahl - können für Hersteller, die an traditionelle Methoden gewöhnt sind, abschreckend sein. Wes wies darauf hin, dass es zur Überzeugung der Beteiligten oft erforderlich ist, die langfristige Rentabilität der Investition nachzuweisen. "Es ist einfach, sich auf die anfänglichen Kosten eines AM-Einsatzes zu konzentrieren, aber wenn man die Reduzierung von Ausschuss, Ausfallzeiten und Wartung berechnet, wird der Wert unbestreitbar", erklärte er.
Eine weitere große Herausforderung besteht darin, den Widerstand der Industrie gegen Veränderungen zu überwinden, insbesondere in Regionen, in denen traditionelle Praktiken vorherrschen. In Europa zum Beispiel gelten immer noch ältere Spezifikationen für Stanzformen wie H11 und H13, obwohl es Fortschritte bei druckbaren Materialien mit vergleichbaren oder besseren Eigenschaften gibt. Die Änderung solch festgefahrener Standards erfordert umfassende Aufklärung und erfolgreiche Fallstudien, um Vertrauen und Akzeptanz zu schaffen.
Darüber hinaus erfordert die Einführung von AM ein tiefes Verständnis sowohl der Technologie als auch ihrer Anwendungen. Dazu gehören die Optimierung der Maschinenbetriebszeit, die Verwaltung der Pulverlieferketten und die Bewältigung der technischen Komplexität der Integration von AM-Komponenten mit konventionell hergestellten Teilen. Exco hat diese Herausforderungen durch sorgfältige Planung, internes Fachwissen und enge Zusammenarbeit mit den Kunden gemildert.
Trotz dieser Hürden bleibt Wes optimistisch: "Jede Herausforderung ist eine Chance für Wachstum. Wenn die Technologie Fortschritte macht und die Kosten sinken, glaube ich, dass wir eine noch breitere Akzeptanz in der Druckgussindustrie sehen werden."
Jenseits von Einsätzen: Weitere Anwendungen von AM im Druckguss
Während konforme Kühleinsätze eine der Hauptanwendungen von AM im Druckguss sind, hat Exco Engineering andere innovative Wege gefunden, die Technologie zu nutzen. Ein solcher Fortschritt ist die Entwicklung kundenspezifischer Verteiler zur Rationalisierung des Wasserleitungsmanagements.
Bei herkömmlichen Druckgussverfahren können die Formen Hunderte von einzelnen Wasserleitungen enthalten, die jeweils mehrere Anschlüsse und Schläuche erfordern. Diese Komponenten erschweren nicht nur die Montage, sondern erhöhen auch die Gefahr von Leckagen - ein inakzeptables Risiko bei Formen, die mehrere hunderttausend Pfund wiegen können und deren Austausch Tage dauert. Um dieses Problem zu lösen, setzt Exco AM ein, um kompakte, integrierte Verteiler zu entwickeln, die mehrere Wasserleitungen in einem einzigen System vereinen. Dadurch wird die Anzahl der Leckstellen erheblich reduziert, die Zuverlässigkeit erhöht und die Wartung vereinfacht.
Die Zukunft von AM im Druckguss
Mit der zunehmenden Integration von AM in die Arbeitsabläufe des Druckgießens wächst sein Potenzial, die Branche zu revolutionieren. Wes Byleveld sieht eine Zukunft voraus, in der AM eine noch wichtigere Rolle spielen wird, angetrieben durch Fortschritte in der Technologie und die sich entwickelnden Anforderungen der Branche.
Eine interessante Perspektive ist die Entwicklung größerer Bauplattformen und leistungsfähigerer Lasersysteme, die die Herstellung ganzer Formen oder wesentlich größerer Komponenten ermöglichen könnten. Dies würde die Abhängigkeit von herkömmlichen Bearbeitungs- und Montageverfahren verringern, die Abläufe rationalisieren und die Vorlaufzeiten verkürzen. "Der Gedanke an vollständig additiv gefertigte Formen mag weit weg erscheinen, aber bei dem derzeitigen Innovationstempo könnte dies innerhalb eines Jahrzehnts Realität werden", prognostizierte Wes.
Die Materialwissenschaft ist ein weiterer Bereich, der für Durchbrüche bereit ist. Die Einführung neuer druckbarer Werkstoffe mit verbesserten Eigenschaften, wie z. B. höherer Verschleißfestigkeit oder besserer Wärmeleitfähigkeit, könnte einige der derzeitigen Grenzen von AM im Druckguss aufheben. Wes hob auch das Potenzial der künstlichen Intelligenz hervor, um die Materialentwicklung und die Simulationsprozesse zu beschleunigen und es den Herstellern zu ermöglichen, schneller und genauer optimale Lösungen zu finden.
Für Wes ist die Zukunft von AM im Druckguss sowohl eine Herausforderung als auch aufregend. "Wir kratzen gerade erst an der Oberfläche dessen, was möglich ist", sagte er. "Die nächsten Jahre werden Innovationen bringen, die nicht nur die Prozesse verbessern, sondern auch die Art und Weise neu definieren, wie wir über die Fertigung als Ganzes denken."
Anhand der von Wes Byleveld im Additive Snack Podcast vermittelten Einblicke sehen wir, wie eine Mischung aus traditionellem Fachwissen und modernster Technologie langjährige Herausforderungen bewältigen und gleichzeitig die Tür zu neuen Möglichkeiten öffnen kann. Mit den Fortschritten bei den Materialien, den Maschinenfähigkeiten und der Konstruktionsautomatisierung sieht die Zukunft von AM im Druckguss zunehmend rosig aus.
Für Hersteller, die in einem anspruchsvollen Markt wettbewerbsfähig bleiben wollen, ist die Botschaft klar: Bei der Erforschung von AM geht es nicht nur darum, mitzuhalten - es geht darum, den Weg zu ebnen.
Zuhören und mehr erfahren
Tauchen Sie tiefer in diese faszinierende Diskussion ein, indem Sie sich die vollständige Folge des Additive Snack Podcasts anhören. Erhalten Sie Einblicke aus erster Hand von Branchenexperten wie Wes Byleveld und erfahren Sie, wie AM die Fertigungsprozesse in verschiedenen Branchen revolutioniert.
Verfolgen Sie den beruflichen Werdegang von Wes Byleveld auf LinkedIn und erfahren Sie mehr über die bahnbrechende Arbeit von Exco Engineering im Bereich der additiven Fertigung.
