Giesserei 11 12 2002 - Proguss Austria · 2017. 11. 6. ·...

Fachzeitschrift der Österreichischen Giesserei-Vereinigungen

Rundschau

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hltVerlag Lorenz, 1010 Wien

Ebendorferstraße 10

Giesserei

Jhg. 49heft 11/122002

Der Verein Österreichischer Gießereifachleute,der Fachverband der Gießereiindustrie, dasÖsterreichische Gießerei-Institut und das Institutfür Gießereikunde an der Montanuniversitätwünschen allen Mitgliedern und Freundenein frohes Weihnachtsfestund ein erfolgreichesJahr 2003!

ImpressumMedieninhaber und Verleger:VERLAG LORENZA-1010 Wien, Ebendorferstraße 10Telefon: +43 (0)1 405 66 95Fax: +43 (0)1 406 86 93ISDN: +43 (0)1 402 41 77e-mail: [email protected]: www.verlag-lorenz.at

Herausgeber:Verein Österreichischer Gießerei-fachleute, Wien, Fachverband derGießereiindustrie, WienÖsterreichisches Gießerei-Institutdes Vereins für praktische Gießerei-forschung u. Institut für Gießereikundean der Montanuniversität, Leoben

Chefredakteur:Bergrat h.c. Dir.i.R.,Dipl.-Ing. Erich NechtelbergerTel. + Fax +43 (0)1 440 49 63e-mail: [email protected]

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Offenlegung derEigentumsverhältnisse gemäß § 25des Mediengesetzes:Alleiniger MedieninhaberDr. Christian LorenzBlattlinie: Wahrung der Interessen derGießereibetriebe

Organ des Vereines Österreichischer Gießereifachleute und desFachverbandes der Gießereiindustrie Wien sowie des Öster-reichischen Gießerei-Institutes und des Institutes für Gießerei-kunde an der Montanuniversität, beide Leoben.

INHALT

– Biocast® Design für Guss nach Vorbild der Natur– Temperaturverteilung bei AlSn(Cu)-Strangguss

WFO – 65. Gießereiweltkongress KoreaCAEF – International Foundry Forum 2002 Berlin

Aus den BetriebenFirmennachrichtenAus den Institut für Gießereikunde an der MULAus dem ÖGINeues vom VDG

Veranstaltungskalender

MitgliederbewegungJubiläen und Geburtstage

Bücher und Medien

NUMERISCHESIMULATION

INTERNATIONALEORGANISATIONEN

AKTUELLES 216

VÖG-VEREINS-NACHRICHTEN 226

TAGUNGEN/SEMINARE/MESSEN 224

LITERATUR 227

214

210

GUSS(VERBUND)WERKSTOFFE

190

– Sonderkarbidverstärkter Verbundgussfür Breitbandwalzen

– Leichtbauwerkstoff ADI– Faserverbundgussteile

Titelbild:

In dem mehr als 500 Jahre alten Gebäudewar bereits 1470 die erste Volksschule dieserGegend untergebracht. Heute ist es Sitz derFirma Silmeta und beherbergt auch ein Phono-museum.

Silmeta GmbH & Co. KG A-3124 OberwölblingTel.: +43 2786 2432 Fax: +43 2786 2150 www.silmeta.at

IndefinitewalzenSeit vielen Jahren werden Verbund-Indefinitewalzen (ICDP: IndefiniteChill Double Poured) in Warmbandstraßen zur Fertigwalzung vonBlechen eingesetzt. Die Walzen bestehen aus einem verschleißfesten,graphithältigen Gusseisenmantel und einem zähen Kern, welcher heutemeist in Sphäroguss ausgeführt wird.Diese Walzentype hat sich vor allem in den letzten Fertiggerüstenbewährt, weil der Indefinite-Mantelwerkstoff als Kombination ausMartensit, Karbiden und Graphit (Abbildung 1) den bestmöglichenKompromiss aus hoher Verschleißfestigkeit, guter Oberfläche desgewalzten Bleches und Unempfindlichkeit gegen mechanische undthermische Überlastung im Walzbetrieb darstellt.

Die sich aus dem Charakter des Mikrogefüges ergebenden Nachteiledes Indefinitewerkstoffes wurden im Laufe der Zeit immer störenderempfunden:die gleichzeitige Präsenz von freiem Graphit und Karbid im Mantel-gefüge macht den Werkstoff sehr instabil während der Erstarrung,d.h. das Graphit/Karbid-Verhältnis schwankt in einem breiten Be-reich. Damit variieren die Härte und Verschleißfestigkeit beträcht-lich.

Im oberflächennahen Bereich (bis ca. 15 mm unter der Gussober-fläche) neigt der Mantel zu graphitarmer, fast weißer Erstarrung.Mit zunehmender Tiefe unter der Gussoberfläche nimmt der Gra-phitgehalt zu, der Karbidgehalt und die Härte nehmen ab. Diese

Graphitzunahme und Härteabnahme erfolgt stetig, sodass voneinem „indefiniten“ Charakter dieses Gusswerkstoffes gesprochenwird (im Gegensatz zum Hartguss, bei dem die oberflächennahenBereiche rein weiß erstarren und erst ab einer bestimmten Tiefeunter der Gussoberfläche plötzlich Graphit vorliegt).Dieser Härteverlust mit abnehmendem Durchmesser führt beiIndefinitewalzen zu einem Verlust an Verschleißfestigkeit und Ober-flächengüte, der vor allem bei modernen Walzwerkskonstruktionen,die extrem dünne Bänder walzen, als nachteilig empfunden wird.

Es lag daher nahe, eine grundlegende Verbesserung dieses Walzen-typs anzustreben, wobei folgende Gefüge- und Walzeneigenschaftenangestrebt wurden:sehr feine, gleichmäßig verteilte Graphitpartikel zur Gewährleis-tung guter Oberflächeneigenschaften der Walze über die gesamtenutzbare Mantelstärke;kein messbarer Härteabfall über die gesamte nutzbare Mantelstärke;erhöhte Verschleißfestigkeit des Mantels durch Verstärkung derMartensitbereiche mittels Sonderkarbiden hoher Härte;ausreichend hoher Graphitgehalt und geringe Schwankungen imGraphit/Karbidverhältnis in den Mänteln der Walzen, um gleich-mäßige Verschleißfestigkeit und hohe Rissunempfindlichkeit zu ge-währleisten.

SonderkarbidverstärkterVerbundguss „VIS“*Die angestrebten Verbesserungen konnten mit einem Werkstofferreicht werden, der als „sonderkarbidverstärkter Verbundguss“ be-zeichnet wird. Der Ausdruck „indefinite“ ist nicht mehr angebracht,da kein Härteabfall bis in große Tiefe unter der Gussoberfläche(>60 mm) auftritt.Abbildung 2 zeigt die Gegenüberstellung des konventionellenIndefinitewerkstoffes mit dem neu entwickelten Gefüge:Während die konventionelle Indefinitewalze groben, ungleichmäßigverteilten Graphit aufweist, ist der Graphit beim neuen Werkstoffsehr kompakt und gleichmäßig verteilt.

Der Martensit der konventionellen Walze ist niedrig legiert und ent-hält neben den groben Graphitausscheidungen keinerlei Karbidaus-scheidungen. In den martensitischen Bereichen des neuen Werk-stoffes finden sich neben den feinen, kompakten Graphitpartikeln (a)vanadiumreiche, isolierte Sonderkarbide hoher Härte (b).Im Folgenden soll dargestellt werden, wie sich der neue Walzen-werkstoff in der Produktion und in der Anwendung verhält und in-wieweit die EntwicklungszieleVerringerung der Streubreite des Graphit/Karbidverhältnisses sowieder HärteVerhinderung des HärteabfallsErhöhung der Verschleißbeständigkeit

erreicht werden konnten.

GIESSEREI-RUNDSCHAU 49 (2002) HEFT 11/12

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VerbesserteArbeitswalzen zur Fertigwalzung vonBandstahl inWarmbreitbandstraßen

Carbide enhanced ICDP-Work Rolls for Finish Rolling of Hot Strip

Dipl.-Ing. Dr. mont. Michael WindhagerAbsolvent der Werkstoffwissenschaften derMontanuniversität Leoben. Leiter F & E, seit1990 im Eisenwerk Sulzau-Werfen.

Dipl.-Ing.Dr. techn. Karl-Heinz ZiehenbergerAbsolvent der Werkstoffwissenschaften derMontanuniversität Leoben. Entwicklungsinge-nieur, seit 1997 im Eisenwerk Sulzau-Werfen.

Abb. 1: Mikrostruktur des Indefinite-Walzenwerkstoffesa - Martensit, b - Karbid (Fe3C), c - Graphit; ungeätzt bzw. 12“HNO3.

Abb. 2: Gefügegegenüberstellung des konventionellen Indefinitewerkstoffesmit dem neu entwickelten, karbidverstärkten Walzenwerkstoff (a - Gra-phitspärolithen, b - Monokarbide); ungeätzt bzw. 12“ HNO3.

Verringerung der Streubreiteder GraphitausbildungAbbildung 3 zeigt die Streubreite der Graphit-menge in der Produktion konventioneller Indefi-nitewalzen (rot) sowie der neu entwickelten VIS(grün). Jeder Messpunkt stellt den mittlerenGraphitgehalt jeweils einer Walze in 9 mm Tiefeunter der Gussoberfläche dar. Die große Streu-breite, welche ein Merkmal der konventionellenWalzentype darstellt, konnte bei VIS merklichverringert werden.

Verhinderung des HärteabfallsAbbildung 4 zeigt schematisch die Gefügever-änderungen sowie den Härteabfall einer konven-tionellen Indefinitewalze. Der Härteverlust durchdie Graphitzunahme bei zunehmendem Abstandvon der Gussoberfläche ist beträchtlich.Im Gegensatz dazu liegt bei der neuen VISgleichmäßige Graphitausbildung von der Ober-fläche bis in eine Tiefe von >60 mm vor (Abbil-dung 5). Der Verlust an Härte und Ober-flächengüte durch die Vergröberung der Guss-struktur mit abnehmender Erstarrungsgeschwin-digkeit in größerer Entfernung von der Guss-oberfläche wird durch das Vorhandensein derfein im Martensit verteilten Sonderkarbide mehr

als ausgeglichen. Beide Faktoren führen zu einer gleichmäßigen Härteüber den gesamten Bereich der nutzbaren Mantelstärke.

Erhöhung derVerschleißbeständigkeitDie Gefügeverfeinerung wirkt sich günstig auf die Verschleißfestigkeitund auf die Oberflächengüte der Walzen aus. Der Unterschied zurkonventionellen Walze wird umso größer, je weiter sich die Walzedem Ausscheidungsdurchmesser nähert und je kleiner ihr Durchmes-ser wird.Abbildung 6 zeigt als Beispiel den Verschleiß am Ballen einer kon-ventionellen bzw. einer VIS-Walze am Ende einer langen Walzkam-pagne im Gerüst 5 einer 7-gerüstigen Warmbandstraße. Der Ver-schleiß bei VIS ist nicht nur viel geringer, sondern auch gleichmäßi-ger, was zu Vorteilen bei der Bandgeometrie sowie im Bandlaufführt.

Wie positiv sich die Verbindung von feinen Graphitpartikeln und da-zwischen verteilten Sonderkarbiden auf die Oberflächenrauhigkeit imEinsatz auswirkt, kann aus Abbildung 7 ersehen werden.

HEFT 11/12 GIESSEREI-RUNDSCHAU 49 (2002)

191191

Abb. 3: Verteilung des Graphitgehaltes konventioneller Indifinitewerkstoffeund der neu entwickelten, karbidverstärkten VIS.

Abb. 4: Wegen zunehmendem Graphitgehalt abnehmende Ballenhärte beikonventionellen Indifinite-Walzen.

Abb. 5: Vergleich der Gefügeausbildung kon-ventioneller Indifinite-Werkstoffe mit neu ent-wickelter VIS bei Neu- und Enddurchmesserder Walze.

Abb. 6: Verschleißprofile des Walzenballens einer konventionellen Indefini-te-Walze im Vergleich zu VIS nach Walzung nichtrostender Edelstähle.

Grobe Graphitpartikel in der Walzenoberfläche schaffen bereits zuBeginn der Walzkampagne tiefe „Krater“ in der Walzenoberfläche,die den Ausgangspunkt für das sofortige Einsetzen starken Ver-schleißes bilden. Feinerer Graphit bildet kleinere Grübchen, der Ver-schleiß und die Rauhigkeit sind viel geringer.Die Beobachtung der verschlissenen VIS-Walzenoberfläche unter demRasterelektronenmikroskop macht deutlich, dass überall dort, wo feineSonderkarbide im Martensit eingelagert sind, deutlich geringerer Ver-schleiß vorliegt. Zwischen den Sonderkarbiden ist im weichen Marten-sit furchenartiger Verschleiß zu erkennen (siehe Abbildung 8).

Großtechnische Umsetzung der EntwicklungDer neue Walzenwerkstoff wurde im April 1999 in Österreich zumPatent angemeldet. Die PCT Anmeldung erfolgte 2000.Im ersten Produktionsjahr 1999 wurden 64 Walzen an 15 Warm-walzwerke ausgeliefert.Der Erfolg der Umsetzung dieser Entwicklung in die industrielle Praxislässt sich daran ermessen, dass mittlerweile (Stichtag 1. 9. 2002) über1.000 Arbeitswalzen des neuen Typs VIS an über 50 Warmwalz-werke weltweit ausgeliefert wurden. Der Anteil des neuen Walzen-typs an der Gesamtproduktion des ESW an graphithaltigen Fertig-walzen für Blech beträgt bereits über 70%. Es ist absehbar, dass diekonventionellen Indefinitewalzen in einigen Jahren völlig durch son-derkarbidverstärkte Walzen ersetzt werden.

Literatur[1] B. Feistritzer, K. H. Schröder, M. Windhager, K. H. Ziehenberger,

„Indefinite Chill: Upgrading an old HSM work roll grade“; 41st MWSPConf. Proc., ISS, Baltimore, Oct. 1999

[2] B. Feistritzer, K. H. Schröder, M. Windhager, K. H. Ziehenberger;„Improved Grades of Work Rolls for Hot Strip Mills“; 36th RollingSeminar Conf. Proc., ABM, Belo Horizonte, Sept. 1999

[3] K. H. Schröder, B. Feistritzer, M. Windhager, K. H. Ziehenberger;„Progress of Carbide Enhanced ICDP (and Remarks on Coefficient ofFriction of HSS Work Rolls in Hot Strip Mills“; 37th Rolling SeminarConf. Proc., ABM, Curitiba, Sept. 2000

[4] M. Windhager; „ICDP Work Rolls for Rolling Flat Products“; China RollConf., Hong Kong, November 2000

[5] M. Windhager, D. Jörgens; „Carbide-Enhanced Graphitic Cast Iron forFinish Rolling of Hot Strip – a Total Performance Survey“; 44th MWSPConf. Proc., ISS, Orlando, Sept. 2002

[6] M. Windhager, K. H. Ziehenberger, G. Cante; „VIS – Carbide EnhancedGraphitic Cast Iron Rolls for Flat Products: Performance in Hot StripMill, Steckel Mill and Plate Mill Application“; 39th Rolling Seminar Conf.Proc., ABM, Oct. 2002

*) VIS-Österr. Patent Nr. AT 408666

Informationen:Eisenwerk Sulzau-Werfen, R. & E. Weinberger AG, A-5451 Tenneck,Internet: http://www.esw.co.at


192192

a

b

100 µm

Abb. 7: Schliff normal zur Oberfläche verschlissener Arbeitswalzen; a - kon-ventionelle Indefinite-Walze, b - neu entwickelte VIS.

Abb. 8: Verschleiß an VIS-Walzenoberfläche; Erhöhung der Verschleißbe-ständigkeit der martensitischen Matrix durch Verstärkung mit harten Son-derkarbiden.

ADI – ein Leichtbauwerkstoff mit hohem PotentialADI - A Cast Iron with high Potential for lowWeight Design

Dr.-Ing. Klaus Röhrig, Jahrgang 1935, Stu-dium des Hüttenwesens und Promotion inGießereikunde an der TU Berlin, war Abtei-lungsleiter für Forschung Gusseisen bei denRheinstahl Hüttenwerken in Essen, ManagerMarktentwicklung und Beratung Europa fürGusswerkstoffe bei der Climax Molybdenum,Redakteur der Fachzeitschrift Gießerei-Praxisund Konsulent des Nickel Development Insti-tute NiDI.

EinleitungModerne Konstruktionswerkstoffe müssen nicht nur Anforderungenan Festigkeit und Zähigkeit der Bauteile erfüllen, sondern auch um-welt- und recyclingfreundlich sowie kostengünstig sein. Diesen Forde-rungen werden seit vielen Jahren die Gusseisensorten mit Kugel-graphit gerecht. Der mit dieser Gruppe von Gusswerkstoffen zurVerfügung stehende Eigenschaftsbereich ist durch ADI – austenitisch-

ferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit – erheblich erweitert worden.Die Vergrößerung der Werkstoffpalette wird deutlich, wenn manden Zusammenhang zwischen Zugfestigkeit und Dehnung betrachtet(Bild 1).

Dehnung

ZugfestigkeitinN/mm

2

Bild 1: Zusammenhang zwischen Zugfestigkeit und Dehnung für Gusseisenmit Kugelgraphit nach EN 1563, ADI nach EN 1564 und einigen Stählen.

üblichesGJS

Dank seiner Kombination von Festigkeit, Duktilität und Verschleißbe-ständigkeit kann ADI in vielen Anwendungen Stahl ersetzen. Es zeich-net sich zudem durch eine hohe Dämpfungsfähigkeit aus. Seine Dich-te ist um rd. 10 % geringer als die von Stahl. Der Werkstoff ADI hatein hohes Potential für den Leichtbau, das realisiert werden kann,wenn Schmiedeteile durch in Bezug auf Gestalt und Funktion opti-mierte Gussbauteile ersetzt werden. Besonders hoch ist der Vorteilvon ADI, wenn ein aus mehreren geschmiedeten Einzelteilen gefügtesBauteil auf eine einteilige Gusskonstruktion umgestellt wird, in dieu. U. noch weitere Funktionen integriert werden können.Die Herstellung von Bauteilen aus ADI stellt aber auch hohe An-sprüche sowohl an den Gießer als auch an den Wärmebehandler[1] und setzt ein gutes Verständnis der Vorgänge bei der Erzeugungdes erforderlichen austenitisch-ferritischen Gefüges voraus. Die erfolg-reiche Erzeugung von ADI erfordert zudem vom Hersteller erheb-liche Vorleistungen in Form von Entwicklungsarbeit sowie Investitionenin Anlagen, Prozesssteuerung und -überwachung, die sich nur recht-fertigen lassen, wenn eine entsprechende längerfristige Marktentwick-lung erreicht wird. Seitens der Anwender können die Vorteile desWerkstoffs ADI nur genutzt werden, wenn die Gießereien als ihrPartner eine langfristig sichere und zuverlässige Lieferung hochwer-tiger Gussstücke bieten können.ADI ist in EN 1564 mit vier Sorten von ADI genormt, die in Tafel 1zusammengestellt sind. Sie lassen sich in drei Gruppen einteilen: zweizähe Sorten, eine Übergangssorte sowie eine hochfeste Sorte mithoher Härte und Verschleißbeständigkeit.

Herstellung vonADIADI (Austempered Ductile Iron) wird durch eine spezielle Wärmebe-handlung erzeugt, die schematisch in Bild 2 (siehe Bildseiten 194 u.195) dargestellt ist. Das Gussstück wird in den Austenitbereich auf 840bis 950 °C erhitzt, bis zur gleichmäßigen Austenitisierung und Kohlen-stoffsättigung des Austenits gehalten und dann auf 230 bis 400 °C ab-geschreckt. Bei dieser Temperatur wird es isothermisch gehalten, bissich die gesamte Grundmasse in sog. Ausferrit umgewandelt hat. Da-nach wird das Gussstück auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Ab-schrecken und Umwandeln erfolgt heute vorwiegend in Salzbädern.Ausferrit ist ein feinkörniges Gemisch aus Ferrit und stabilisiertemAustenit, das die hohe Festigkeit und Duktilität des ADI gewährleis-tet. Ausferrit enthält keine Carbide, ist also nach der üblichen Defini-tion kein Bainit. Dieser spezielle Gefügeaufbau hat zu einigen Prob-lemen bei der deutschen Werkstoffbezeichnung geführt. Ursprünglichwurde das austenitisch-ferritische Gefüge als „Zwischenstufengefüge“und der Werkstoff als „zwischenstufenvergütetes Gusseisen mit Ku-gelgraphit“ bezeichnet. Nach der Norm DIN 17 014 (1975) „Wärme-behandlung von Eisenwerkstoffen“ dürfen für dieses Gefüge aber nurdie Bezeichnungen „Bainit“ bzw. „bainitisch“ verwendet werden, sodass der Werkstoff in DIN EN 1564 als „Bainitisches Gusseisen mitKugelgraphit“ bezeichnet wird, was metallkundlich falsch ist, da dasaustenitisch-ferritische Gefüge eben gerade kein Bainit ist. Bainit be-steht aus Ferrit und Carbiden, womit sich die gewünschten günstigenEigenschaften von ADI nicht erreichen lassen. Es hat sich daher dieamerikanische Bezeichung ADI eingebürgert. In Zukunft soll die Be-zeichung „austenitisch-ferritisches Gusseisen“ verwendet werden.Die durch die Kombination von Festigkeit und Duktilität charakte-risierten Sorten werden in erster Linie über die isothermische Um-

wandlungstemperatur (Tafel 2) eingestellt. Bei niedriger Umwand-lungstemperatur ist der Gehalt an stabilisiertem Austenit zugunstenvon Ferrit und u. U. gewisser Martensitanteile geringer. Dadurch wirddie Festigkeit erhöht, während die Duktilität sich vermindert.

Die Bildung von Ausferrit ist zeitabhängig. Der Umwandlungsverlaufwird anhand von Bild 2 vereinfacht erläutert, nähere Angabenmacht das Schrifttum, z. B. [2–8]. Nach Erreichen der Umwand-lungstemperatur beginnt der kohlenstoffgesättigte Austenit sich zuFerrit umzuwandeln. Da Ferrit überhaupt keinen Kohlenstoff aufneh-men kann, reichert sich der gesamte Kohlenstoff im noch nicht um-gewandelten Austenit an, der dadurch stabilisiert wird. Bis zum PunktA ist er allerdings noch recht instabil, so dass er bei Abkühlung aufRaumtemperatur oder bei mechanischer Beanspruchung, z. B. beimBearbeiten, zu Martensit wird. Das Gefüge wird dadurch versprödet.Bild 3 zeigt ein Beispiel für den Einfluss der isothermischen Halte-dauer auf Zugfestigkeit und Dehnung. Erst vom Punkt A an enthältder Austenit so viel Kohlenstoff, dass er stabil ist. Bei etwa 40 % Aus-tenit mit rd. 2 % C hat der Ausferrit die höchste Zähigkeit, was dieSorte EN-GJS 800-8 ergibt. Wenn länger gehalten wird, scheidet sichvom Punkt B ab der Kohlenstoff aus dem Austenit in Form von Car-biden aus und es entsteht weniger zäher Bainit. Zugfestigkeit undDehnung sinken mit längerer Haltedauer wieder. Die gleiche Wir-kung hat ein nachträgliches Anlassen von ADI, ganz im Gegensatz zuVergütungsstahl.Der Bereich zwischen A und B, in dem das optimale Gefüge mit derhöchsten Zähigkeit und Dauerfestigkeit entsteht, wird als Prozess-fenster bezeichnet. Es entspricht dem Dehnungsmaximum in Bild 3.Die Lage des Prozessfensters kann man anhand der mechanischenEigenschaften oder metallkundlich durch röntgenographische Bestim-mung des Austenitgehalts ermitteln.Die Abhängigkeit der Lage des Prozessfensters von Haltedauer undUmwandlungstemperatur zeigt Bild 4 für zwei Gusseisen mit ver-schiedener chemischer Zusammensetzung. Am rechten Bildrand sinddie üblichen Bereiche der Umwandlungstemperatur für die Sortennach EN 1564 angegeben.Alle Legierungselemente verschieben das Prozessfenster zu längerenZeiten. Eine weitere wichtige Einflussgröße ist die Austenitisierung-stemperatur, da sie den Kohlenstoffgehalt im Austenit bei Umwand-lungsbeginn bestimmt. Eine höhere Austenitisierungstemperaturbewirkt einen höheren Kohlenstoffgehalt und somit ebenfalls eineVerschiebung zu längerer Haltedauer. Es kommen noch weitere Ein-flussfaktoren hinzu, z. B. die Kugelzahl.Besondere Probleme verursachen Seigerungen, vor allem des Man-gans, das nach Molybdän eines der seigerungsfreudigsten Legierungs-elemente in Gusseisen mit Kugelgraphit ist. Es reichert sich bei derErstarrung in der Restschmelze an, so dass es in den Korngrenzenkonzentriert wird, wo der Gehalt leicht auf das Doppelte oder Drei-fache ansteigt. Die Seigerungen werden um so ausgeprägter, jegrößer die Wanddicke des Teils und je niedriger die Kugelzahl ist.Das Gussstück besteht in solchen Fällen quasi aus zwei verschie-denen Legierungen, eine mit niedrigem Mangangehalt in der Näheder Kugeln und eine zweite in den Korngrenzenbereichen mit hohem.Wie aus Bild 4 ersichtlich ist, liegen die Prozessfenster dieser beidenLegierungen u. U. recht weit auseinander. Man sieht, dass es hier beidem hohen Mangangehalt nicht mehr möglich ist, die Sorte EN-GJS-800-8 zu erzeugen, und auch EN-GJS-1000-5 macht Probleme. Ent-weder ist die Haltezeit zu lang, so dass die manganarmen Gefüge-bereiche bereits ihre Zähigkeit durch eine Carbidausscheidung im →


193193

Sorte Zugfestigkeit 0,2%- Bruchdehnung A Härte HB 1)Rm [N/mm2] Dehngrenze 1) [%]

Rp0,2 [N/mm2]

EN-GJS-800-8 800 500 8 260–320

EN-GJS-1000-5 1000 700 5 300–360

EN-GJS-1200-2 1200 850 2 340–440

EN-GJS-1400-1 1400 1100 1 380–480

1) Anhaltswerte

Tafel 1: Eigenschaften von ADI nach DIN EN 1564

Tafel 2: Übliche Umwandlungstemperaturen zur Erzeugung der verschie-denen ADI-Sorten

Sorte Umwandlungsbereich

EN-GJS 800 - 8 370 bis 390 °C

1000 - 5 350 bis 370 °C

1200 - 2 320 bis 350 °C

1400 - 1 280 bis 320 °C


194194

Bild 2: Schema derWärmebehandlungzur Herstellung vonADI.

Bild 3: Einfluss der isother-mischen Haltedauer beidrei Temperaturen auf dieZugfestigkeit und die Deh-nung eines Gusseisens mit3,49 % C, 2,33 % Si, 0,42 %Mn, 0,23 % Mo, 0,25 % Cu,Kielblöcke 15 mm x 10 mmx 10 mm, 120 min bei 920°C austenitisiert [6].

Bild 4: Prozessfenster zur Herstellung von ADI und Temperaturbereiche, inwelchen sich die Sorten nach EN 1564 erzeugen lassen, für zwei Eisen mitzwei verschiedenen chemischen Zusammensetzungen. Der Schnittpunkt derbeiden Grenzkurven bei hoher Temperatur ergibt sich aus der Definition derKurven, bei denen noch über 3 % unreagierter bzw. weniger als 90 % stabili-sierter Austenit vorhanden sind. Das Prozessfenster ist hier geschlossen.

SchlagarbeitinJ

0,2%-Dehngrenze inN/mm2

gekerbt

ungekerbt

Bild 5: Schlagarbeit von gekerbten und ungekerbten Proben in Abhängigkeitvon der 0,2 %-Dehngrenze der verschiedenen ADI-Sorten [10].

Bild 6: Temperaturabhängigkeit der Schlagarbeit der beiden Sorten GJS-800-8 und GJS-1200-2 (ungekerbte Proben, Mindestwerte, Mittelwerte aus dreiVersuchen) [10],

SchlagarbeitinJ

Prüftemperatur in °C

DauerfestigkeitinN/mm

2

Fatiguelim

it/mPa)

0,2%-Dehngrenze in N/mm2

gekerbt

ungekerbt

Bild 7: Abhängigkeit der Dauerfestigkeit bei Biegewechselbeanspruchung vongekerbten und ungekerbten Proben aus ADI von der 0,2 %-Dehngrenze [10].

Mindestbruchdehnung in %

üblichesGJS

Stahlguss

0,2%

-DehngrenzeinN/mm

2

bezogen

aufdieDichte

Bild 8: Gegenüberstellung des Verhältnisses von 0,2 %-Dehngrenze zur Dichtebei verschiedenen Eisenbasis- und Aluminiumlegierungen zur Dehnung [10].

Austenit


195195

Bild 11: Geräusch-entwicklung vonHypoidgetrieben mitZahnrädern aus Stahlund ADI in Abhän-gigkeit von derDrehzahl im Fahr-versuch [11].

Mikrohärte

Tiefe unter der verschliessenen Oberfläche in µm

Verschließverlustincm

3x10

3

Härte HRC

bainitisierter Stahlvergüteter Stahlvergütetes GJSADI

Bild 9: Mikrohärteprofil der auf Verschleiß beanspruchtenOberfläche einer ADI-Probe [10].

Bild 10:Verschleißverlustvon ADI in Ab-hängigkeit vonder Härte im

Vergleich zu ver-güteten Stählenund Gusseisenmit Kugelgraphitim Schleifteller-versuch [10].

Bild 12: Vergleichder anwendbarenSchnittgeschwindig-keiten beim Tro-ckenbearbeiten vonADI-900 und ferri-tischem oder perliti-schem Gusseisen mitKugelgraphit [12].

Bild 13: Vergleichder Standzeiten inAbhängigkeit vonder Schnittgeschwin-digkeit beim Tro-ckenbearbeiten vonADI-900 mit ver-schiedenen Schneid-stoffen [12].

Bild 14: Kurbelwelle mit einem Gewicht von rd. 500 g fürden Kompressor eines Kühlaggregats. Diese wird seit 1972bis heute aus ADI hergestellt [11]. Ähnliche Kurbelwellenwurden und werden auch in Europa gefertigt.

NordamerikaAsienEuropaSonstige

JahrProduktionint

Bild 15:Entwicklung der Weltproduktion von ADI [11].

Bild 16: Vergleich der relativen Preise in Nordamerika für Bauteile ausverschiedenen Eisen- und Aluminiumwerkstoffen [11]

GewinnAllgemeinkostenWärmebehandlung und TransportWerkstoffkosten

Grauguss

GrusseisenmitKugelgraphit

ADI

austenitisch-ferritischerGrauguss

Temperguss

geschmiederterC-Stahl

ADIGrade1–4

ADIGrade5

geschmiedeterVergütungsstahl

wärmebehandelter

geschmiedeterC-Stahl

Stahlguss

wärmebehandelter


einsatzgehärteter


gegossenerMangenhartstahl

vergüteterStahl

Aluminium-Druckguss

Aluminium-Sandguss

Bild 17a–c: Typische Teile vonBefestigungselementen in einemFahrwerk von Nutzfahrzeugenaus GJS-800-8 (de Globe b. v.)a mit einem Gewicht von 8,5 kgb mit einem Gewicht von 13 kgc mit einem Gewicht von 7,6 kg.

17a

17c17b


196196

Bild 18a-c: KonstruktiveWeiterentwicklung derFederlagerung eines Class 6Lkws von GM vom Schmie-deteil zu einer Leichtbau-Gusskonstruktion aus ADI.a ursprüngliches Bauteil, beidem das Schmiedeteilohne konstruktive Ände-rung aus ADI gegossenwurde. Es musste anschlie-ßend bearbeitet werden.

Bild 19: Radnaben fürNutzfahrzeuge (Brock-moor Foundry Ltd., GB).

Bild 20: Ausgleichsgetriebegehäuse für einen Wa-gen von GM mit Allradantrieb [11].

Bild 21: Kurbelwellen des 6-Zylinder-Motors des Sportwagens TVR Tus-can Speed Six (unten) und eines älte-ren V8-Motors (oben) aus ADI derbritischen Firma TVR Engineering.

Bild 22: Vorstufen-Doppelhohlrad fürein Planetengetriebeaus ADI GJS 900(Gebr. Eickhoff,Bochum, D).

Bild 23: Laufrad einerSchlammpumpe ausADI Grade 5. DieBearbeitung erfolgtvor der Wärmebe-handlung. (DMFoundries Ltd, GB).

Bild 24: Im Grün-sand- oder Masken-formverfahren ge-gossene Kettenglie-der aus ADI (C & H,GB).

Bild 25a u. b: Zwei verschiedene Kabeltrommeln ausADI im Gusszustand (John Taylor Ltd, GB).a) im Gusszustand

b) nach Bearbeitung

18b: Für Guss aus ADI umkonstru-iertes Teil, das auf Endmaß gegossenwird, so dass die spanende Bearbei-tung entfällt. 18c: Mit FEM-Berechnungen kons-

truiertes Leichtbauteil, das aus ADIauf Endmaß gegossen wird [11].

18a

18c

18b

a)

b)


197197

Bainitbereich verlieren, oder sie ist für die manganreichen Korngren-zenbereiche zu kurz, so dass sich dort bei der folgenden Abkühlungoder bei mechanischer Beanspruchung Martensit bildet. Dieser Fallist, da man die Haltezeit eher möglichst kurz hält, die Regel. Hinzukommen meist noch andere mit den Seigerungen verbundene Feh-ler, wie Carbide und Poren. Die Korngrenzen werden also versprö-det, so dass Dehnung und Dauerfestigkeit des Gussteils verschlech-tert werden. Auch beim Bearbeiten wirken sich die harten oder sichvor dem Werkzeug verfestigenden Seigerungszonen schädlich aus.Alle diese Faktoren sind heute bekannt, und die Wärmebehandlungs-parameter können nach Erfahrungswerten, über ein Expertensystemoder mittels entsprechender Stichversuche recht genau an das be-treffende Gussstück, seine chemische Zusammensetzung, sein Gefügeund die geforderten Eigenschaften angepasst werden. Eine wesent-liche Voraussetzung für eine treffsichere Produktion von Serienteilenist aber ein konstanter Rohguss, bei dem alle relevanten Kenngrößen– chemische Zusammensetzung, Kugelzahl, Grundmasse – sehr engin dem mit der Härterei vereinbarten Bereich gehalten werden müs-sen. Abweichungen sollten der Härterei mitgeteilt werden, die dannu. U. ihre Wärmebehandlungsparameter entsprechend ändern kann.Diese Forderungen gehen deutlich über die hinaus, mit denen sichdie üblichen Gusseisen mit Kugelgraphit nach Norm EN 1693 erzeu-gen lassen. Nicht jedes Gussstück, das EN 1693 erfüllt, ist auch fürADI geeignet. Von verschiedenen Gießereien gelieferte Gussstückeaus z. B. GJS-600-3 können nicht ohne weiteres gemeinsam wärme-behandelt werden, und auch bei verschiedenen, von einer Gießereigelieferten Chargen muss die Gleichartigkeit in Bezug auf Zusam-mensetzung und Gefügeausbildung sichergestellt sein und im Zweifelüberprüft werden.In der Praxis wird man natürlich aus wirtschaftlichen Gründen be-strebt sein, mit der kürzesten Umwandlungsdauer, bei der sich nochdie geforderten Eigenschaften treffsicher erreichen lassen, zu arbeiten.Es wird also die Umwandlung bald nach Erreichen des Punkts A bzw.Überschreiten der linken Begrenzung des schraffierten Feldes in Bild 4abgebrochen und das Gussstück abgekühlt. Legierungen, die sehr lan-ge Umwandlungszeiten benötigen, verursachen erhöhte Wärmebe-handlungskosten.Der erste und naheliegende Schritt ist eine Senkung des Mangan-gehalts auf den tiefsten möglichen Gehalt. Dies bedeutet, dass mannicht von einem Basiseisen für EN-GJS-600-3 oder EN-GJS-700-2ausgeht, sondern eher von einer Basiszusammensetzung wie für imGusszustand erzeugtes ferritisches EN-GJS-400-18. Der Mangange-halt wird also auf 0,30 % oder tiefer begrenzt. Auch die Gehalte ananderen seigerungsfreudigen Begleitelementen, wie Chrom, werdeneng begrenzt. Die Kosten für das Einsatzmaterial werden damit aller-dings höher, da man mit ausgesuchtem Stahlschrott und Sonderroh-eisen arbeiten muss.Um beim Abschrecken in das Salzbad eine vorzeitige Umwandlungzu vermeiden, muss das Gusseisen eine für die Wanddicke ausrei-chende Härtbarkeit haben. Alle Legierungselemente, die die Härtbar-keit steigern, es handelt sich um Molybdän, Kupfer und Nickel, ver-schieben aber das Prozessfenster zu längeren Zeiten, so dass sich dieUmwandlungszeiten erhöhen. Die typische Haltedauer bei 375 °Cbeim Erzeugen von EN-GJS-800-8 liegt bei unlegiertem Eisen mit0,25 % Mn bei rd. 60 min und wird durch etwa 0,2 % Mo und 1 %Ni auf 90 bis 150 min verlängert.

Unter dem Gesichtspunkt von Kosten für Einsatzstoffe und Legie-rungsträger, Härtbarkeit und Legierungsgehalte dürfte für die meistenEinsatzfälle ein gut geimpftes Eisen mit max. 0,25 % oder 0,30 % Mnund niedrigem Spurenelementepegel den günstigsten Kompromissdarstellen. Die erforderliche Härtbarkeit wird dann je nach Wand-dicke durch bis zu 2 % Ni, max. 0,8 bis 1,0 % Cu und möglichst nichtmehr als 0,20 % Mo eingestellt.Eine Möglichkeit, mit geringeren Legierungsgehalten auszukommen,ist das Stufenabschrecken. Dabei wird das Gussstück zunächst in einkühleres Salzbad abgeschreckt, was eine höhere Abkühlgeschwindig-keit ergibt, und dann in ein heißeres Salzbad mit der für die ADI-Sor-te erforderlichen höheren Umwandlungstemperatur umgesetzt, indem die Umwandlung abläuft. Derartige Anlagen stehen heute eben-so wie wassergesättigte unter Überdruck stehende Salzbäder mithoher Abschreckwirkung zur Verfügung.

Normung und EigenschaftenADI ist inzwischen international genormt. Neben EN 1564 ist es inNordamerika nach ASTM A897-90 (1997) sowie SAE J24770(2001) genormt. Eine ISO-Norm ist in Vorbereitung. In Tafel 3 sinddie internationalen Normen zusammengestellt, und die Tafeln 4und 5 enthalten die Sorten nach ASTM A897-90 (1997) und der fürdie amerikanische Automobilindustrie wichtigen Norm SAE J24770(2001). Die amerikanischen Normen scheinen bei gleicher Festigkeiteine höhere Bruchdehnung zu fordern. Der Unterschied beruht aberdarauf, dass die Dehnungswerte in Nordamerika an Probestäbennach ASTM E 8 gemessen werden, was einer Bruchdehnung A4 ent-

Tafel 3: Internationale Normung von ADI

Tafel 4: Eigenschaften von ADI nach ASTM 897M-90

1) nach ASTM A4, nach EN A52) Anhaltswerte3) ungekerbte Charpy-Proben, bei Raumtemperatur

EN1564 (1997) ASTM 897-90 (1997) SAEJ24770 (2001) IS0 17804 (Entwurf)

EN-GJS-800-8 JS/800-10

850 / 550/ 10

AD 900 JS/900-8

EN-GJS-1000-5

1050 / 1700 / 17 AD 1050 JS/1050-6

EN-GJS-1200-2 1200 / 850 / 4 AD 1200 JS/1200-3

EN-GJS-1 400-1 1400 / 11100 / 1 AD 1400 JS/1400-1

JS/HV400

1600 / 1300 / - AD 1600 JS/HV500

Sorte Zugfestigkeit 0,2%- Bruchdehnung A Härte HB Schlagarbeit [ J ]Rm [N/mm2] Dehngrenze 1) [%] 2) 3)

Rp0,2 [N/mm2]

Grade 1 850 550 10 269–321 100

Grade 2 1050 700 7 302–363 80

Grade 3 1200 850 4 341–444 60

Grade 4 1400 1100 1 388–477 35

Grade 5 1600 1300 - 444–555

Tafel 5: ADI-Sorten nach SAE J2477 (2001)

*) ungekerbte Charpy-Proben, bei Raumtemperatur

Sorte Zugfestigkeit [N/mm2] 0,2%-Dehngrenze [N/mm2] Dehnung A4 [%] Schlagarbeit [ J ] *) Brinellhärte HB

AD 900 900 650 9 100 269–341AD 1050 1050 750 7 80 302–375AD 1200 1200 850 4 60 341–444AD 1400 1400 1100 2 35 388–477AD 1600 1600 1300 1 20 402–512

spricht, während in Europa nach EN 10002-1 die Bruchdehnung A5mit einer Messlänge von 5 x d verwendet wird. Vergleichsversuchehaben gezeigt, dass mit A4 eine etwas höhere Dehnung als mit A5 ge-messen wird. Im ISO-Vorschlag werden daher beide Möglichkeitenmit unterschiedlichen Dehnungswerten zugelassen. Nach dem Vor-schlag der ISO-Norm können die mechanischen Eigenschaften so-wohl an getrennt gegossenen als auch an angegossenen Probe-stücken ermittelt werden, und er berücksichtigt den auch bei ADIbestehenden Wanddickeneinfluss. Es sei erwähnt, dass neben dengenormten Sorten auch dazwischen liegende Varianten verbreitetsind, bei denen es sich teils um Anpassungen an bestimmte Anwen-dungen, teils vor der EN-Norm entwickelte Sorten wie vor allemADI-900 (GJS 900-6) nach VDG-Merkblatt W 52 (1987) handelt.Bei der Herstellung von ADI treten immer wieder Probleme auf, diegeforderten Eigenschaften, insbesondere die Bruchdehnung, zu errei-chen. Ursache sind sowohl Fehler bei der Wärmebehandlung alsauch Gussfehler, die auch von üblichen Gusseisen mit Kugelgraphitbekannt sind, wie schlechte Nodularität, Einschlüsse sowie Poren oderMikrolunker. Sie wirken sich allerdings bei dem höherfesten Werk-stoff ADI stärker aus und lassen sich durch die Wärmebehandlungnicht beseitigen oder kompensieren. Eine wesentliche Fehlerquellestellt auch die mangelnde Zusammenarbeit zwischen Gießerei undWärmebehandlungsbetrieb dar, da, wie ewähnt, die Wärmebehand-lung genau auf die chemische Zusammensetzung und das Gefüge derangelieferten Gussstücke abgestimmt werden muss.Gießen in metallische Dauerformen führt zu einer Gefügeverfeine-rung, die die Seigerungen vermindert oder ganz unterdrückt, und eineErstarrung unter Druck kann die Bildung von Mikrolunkern vermeiden.Derartige Verfahren sind bei Leichtmetallguss in Form des „Squeeze-Casting“ erfolgreich im Serieneinsatz, und dieses Verfahren wurdeauch für ADI entwickelt [10]. Hiermit lassen sich wesentlich bessereWerkstoffeigenschaften als bei konventionellen Sandguss- oder Kokil-lengussstücken erreichen. In Tafel 6 sind die Eigenschaften gegen-übergestellt.Dank des Austenitgehalts im Ausferrit der Grundmasse hat ADI einefür ein Gusseisen recht hohe Zähigkeit. Bild 5 (siehe Bildseiten 194 u.195) zeigt die Schlagarbeit von gekerbten und ungekerbten Proben inAbhängigkeit von der 0,2 %-Dehngrenze der verschiedenen ADI-Sor-ten. Die Temperaturabhängigkeit der Schlagarbeit verläuft nach Bild 6recht flach und es gibt wegen des Austenitanteils keine ausgepräg-te Übergangstemperatur. Ähnliches gilt auch für die Bruchzähigkeit.Die Dauerfestigkeit von ADI hängt infolge des Ausferrit-Gefüges inkomplexer Weise anders von der Festigkeit ab als bei üblichem Guss-eisen mit Kugelgraphit oder Stahl. Nach Bild 7 liegt die höchsteDauerfestigkeit nicht bei der höchsten Streckgrenze, sondern beimittleren Werten. Durch eine Behandlung mittels Rollen oder Festig-keitsstrahlen kann dank des Austenitgehalts eine hohe Oberflächen-verfestigung und damit eine deutliche weitere Steigerung der Dauer-festigkeit erzielt werden.Bei Leichtbaukonstruktionen, die vor allem im Fahrzeugbau angestrebtwerden, lassen sich verschiedene Werkstoffe nach dem Verhältnisvon Streckgrenze und Gewicht beurteilen. In Bild 8 sind die Streck-

grenzen einiger Eisenbasis- und Aluminiumlegierungen bezogen aufdie Dichteeinheit in Abhängigkeit von der genormten Mindest-Deh-nung miteinander verglichen. ADI schneidet bei einem derartigenVergleich hervorragend ab und ist den üblichen Aluminiumlegierun-gen deutlich überlegen.Da der Austenitanteil in der Grundmasse von ADI bei starker mecha-nischer Beanspruchung kaltverfestigt werden kann und zudem dankseines sehr hohen gelösten Kohlenstoffgehalts eine hohe Härteerreicht, ist ADI recht verschleißbeständig. Besonders von Vorteil istdabei seine Zähigkeit, die den Verschleißteilen eine gute Bruchsicher-heit verleiht. Die hohe Kaltverfestigung wird in einem Mikrohärte-profil einer auf Verschleiß beanspruchten Oberfläche in Bild 9 deut-lich. Die Folge ist, dass ADI bei gleicher Härte oft martensitischenStählen und Gusseisen mit Kugelgraphit überlegen ist, wie aus Bild 10hervorgeht. Vor allem im Kontakt mit Boden haben sich Teile ausADI sehr gut bewährt. In ISO 17804 sollen daher auch zwei Sorten,die GJS-1400 und ASTM 1600-1300 entsprechen, als verschleißbe-ständige Werkstoffe mit Mindesthärten von 400 bzw. 500 HV ge-normt werden.Durch seinen Graphitgehalt hat ADI wie andere graue Gusseisenauch eine hohe Dämpfungsfähigkeit, wie in Bild 11 anhand einesBeispiels gezeigt wird. Diese Eigenschaft wird ein immer stärkeresArgument für den ADI-Einsatz für Zahnräder.

BearbeitungDie Bearbeitung von Bauteilen stellt einen erheblichen Kostenfaktordar. Die Zerspanbarkeit von Gusseisen ist dank des Graphitgehalts inder Regel besser als bei Stahl. Auch bei ADI wirkt sich der Graphitgünstig aus, aber infolge der höheren Festigkeit, Zähigkeit und Härteder Grundmasse nicht so stark, wie bei ferritischen oder perlitischenSorten. Hinzu kommt das Problem, dass sich der Austenit bei derBearbeitung verfestigen kann. Bei der Bearbeitung von Teilen ausADI gibt es daher im Prinzip zwei Wege: Man kann vor der Wärme-behandlung bearbeiten oder danach. Im ersten Fall ist ein ferritischesGefüge am günstigsten. Die bei der Wärmebehandlung auftretendenMaßänderungen muss man entweder beim Gießen entsprechendvorhalten, was eine äußerst genaue Prozessbeherrschung erfordert,oder man kann hinterher nacharbeiten. Dieser Weg bedingt Vorver-suche, hohe Reproduzierbarkeit auf allen Verfahrensstufen und ofteine komplizierte Logistik und ist daher oft unwirtschaftlich. Derzweite Weg ist, komplett nach dem Wärmebehandeln zu bearbeitenund die schlechtere Zerspanbarkeit des austenitisch-ferritischen Ge-füges in Kauf zu nehmen. In der Praxis werden beide Wege einge-schlagen, wobei in Nordamerika eher vor und in Europa eher nachder Wärmebehandlung bearbeitet wird. Entsprechende Untersu-chungen [12] haben ergeben, dass die bei ADI stark erhöhte Dukti-lität bei hoher Festigkeit in starkem Maße die von Gusseisenwerkstof-fen bekannten Zerspanungsvorgänge verändern und hohe Anforde-rungen an die thermischen Eigenschaften der Schneidstoffe stellen.Bild 12 zeigt die anwendbare Schnittgeschwindigkeit bei derTrockenbearbeitung von ADI GJS-900-7 mit Hartmetall im Vergleichzu ferritischem und perlitischem Gusseisen mit Kugelgraphit. Es ist zuerkennen, dass die Schnittgeschwindigkeit im Vergleich zu GJS-700-2durch die höhere Festigkeit und Härte bedingt weiter abgesenkt wer-den muss, um dieselbe Standzeit zu erreichen, und dass relativ gerin-ge Änderungen der Schnittgeschwindigkeit einen starken Einfluss aufdie Standzeit ausüben. In Bild 13 werden Hartmetalle mit Keramikenund PCBN verglichen. Siliciumnitrid und PCBN sind in keinemSchnittgeschwindigkeitsbereich eine wirtschaftliche Alternative zuHartmetall. Als sehr interessant stellt sich aber der SchneidstoffAluminiumoxid dar. Gusseisenwerkstoffe werden üblicherweisetrocken bearbeitet. Beim Zerspanen von ADI ist der Einsatz vonKühlschmierstoff allerdings eine interessante Alternative. ADI erfor-dert auch je nach Fertigungsverfahren spezielle Werkzeuggeometrien.Zum Erhöhen der Härtbarkeit zugesetztes Molybdän verschlechtertedie Bearbeitbarkeit durch die Carbide ebenfalls.


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Sorte Zugfestigkeit 0,2%- Dehnung A5 Brinnellhärte[N/mm2] Dehngrenze [%] HB*)

[N/mm2]

EN-GJS-800-8 800 500 8 260–320

EN-GJS-1000-5 1000 700 5 300–360

Kokillenguss 1044 755 8,5

Pressguss 1115 839 15,3 363

EN-GJS-1200-2 1200 850 2 340–440

Pressguss 1238 968 13,4 388

*) Anhaltswerte

Tafel 6: Vergleich der Eigenschaften von ADI nach der EN-Norm, vonKokillenguss und Pressguss [9]

Als besonderes Problem in der Praxis hat sich die Verfestigung vonnicht ausreichend stabilem Austenit in falsch wärmebehandeltemADI während des Bearbeitungsvorganges gezeigt. Die Gussstückewaren entweder sehr schwer bearbeitbar oder es kam sogar zuWerkzeugbruch.

Marktentwicklung undAnwendungenDas für ADI kennzeichnende austenitisch-ferritische Gefüge ist be-reits seit den vierziger Jahren für Grauguss und bei Gusseisen mit Ku-gelgraphit seit den fünfziger Jahren des vorigen Jahrhunderts bekannt[13–16], aber die technische Umsetzung blieb auf Experimente undEinzelfälle beschränkt. Erst ab etwa 1970 begannen an verschiedenenStellen der Welt systematische Untersuchungen dieser Werkstoff-gruppe, in denen die eingangs dargestellten Kenntnisse über dasUmwandlungsverhalten und die Eigenschaften erarbeitet wurden. [2,17–27]Die ersten bekannten Serienanwendungen stammen aus dem Zeit-raum von 1970 bis 1972. Es sind eine 500 g schwere Kurbelwelle fürden Kompressor eines Kühlaggregats (Bild 14) in Nordamerikasowie Zahnräder für stationäre Getriebe in Finnland.Sie wurden allerdings von der Fachwelt kaum zur Kenntnis genommen.Sehr großes Aufsehen erregte dann aber der Einsatz von Tellerrädernund Ritzeln für einen Serien-Pkw bei General Motors im Jahre 1977.Die Bekanntmachung war der Anlass für eine Flut von Veröffent-lichungen und Untersuchungen sowie zahlreiche Entwicklungspro-gramme. Die Kugelgraphitgießer hofften, mit diesem Werkstoff einengroßen Teil des Marktes für Schmiedestahlteile übernehmen zu kön-nen. Diese Hoffnungen erfüllten sich vor allem in Europa leider nicht.Insbesondere die Automobilhersteller waren nicht bereit, einwand-frei funktionierende und über Jahre hinweg optimierte Fertigungsket-ten und Lieferantenbeziehungen für z. B. einsatzgehärtete geschmie-dete Zahnräder zugunsten von ADI aufzugeben. Einige Gießerei-unternehmen mussten bei ihren Entwicklungsprogrammen, die bis zuFahrversuchen reichten, bittere und kostspielige Enttäuschungen hin-nehmen.Wie die Entwicklung der Weltproduktion an ADI in Bild 15 zeigt, istNordamerika auch heute noch der Hauptmarkt für ADI. Hier erzeu-gen über 200 Gießereien und rd. 50 WärmebehandlungsbetriebeADI. Für diesen Vorsprung gibt es mehrere Gründe. ADI besitzt,abgesehen von der Dämpfungsfähigkeit und in einigen Verschleißan-wendungen, keine Eigenschaften, die sich mit Vergütungsstahl nichtauch erreichen lassen. Die Vorteile von ADI sind daher niedrigereKosten. Die Kostensenkungen sind besonders hoch, wenn manSchweißkonstruktionen durch ein Gussteil ersetzt oder konsequentdie Möglichkeiten des Leichtbaus umsetzt. Für den Konstrukteur stelltesich die Frage, ob die möglichen Kostenvorteile die Risiken der Um-stellung von dem bewährten und bekannten Schmiedestahl auf einenneuen, kaum erprobten Werkstoff rechtfertigen, vor allem, solangeGießereien und Wärmebehandlungsbetriebe sich noch schwer taten,die Gussteile qualitätssicher und in ausreichender Menge zu liefern.Eine Reihe von Fehlschlägen mit Teilen von Herstellern, die „auchADI erzeugen“ wollten, brachten den Werkstoff zusätzlich in Verruf.Hinzu kam, dass Schmiedestahlerzeuger zu teilweise recht erheb-lichen Preiszugeständnissen bereit waren, um ihren Markt zu erhalten.Die Betonung des Leichtbaus und die Forderungen nach Geräusch-armut haben die Chancen für ADI neuerdings verbessert.In Nordamerika war und ist der Kostenunterschied zwischen ADIund anderen Werkstoffen erheblich größer als in Europa, wie derVergleich in Bild 16 zeigt, was den Anreiz zur Umstellung erheblichsteigert. Eine Reihe Gießereien und Wärmebehandlungsbetriebensetzten auf ADI, tätigten recht hohe Investitionen und erbrachtenerhebliche Vorleistungen, um den Markt zu entwickeln. Der größereeinheitliche Markt in Nordamerika sowie die höhere Bereitschaft derAmerikaner, neue Ideen auszuprobieren, wirkten sich vorteilhaft aus.In der Vergangenheit lag der Schwerpunkt der Anwendungen vonADI bei verschleißbeständigen Teilen für Erdbewegungs-, Bau- undLandwirtschaftsmaschinen. Inzwischen haben jedoch der Fahrzeug-

bau, insbesondere der Nutzfahrzeugbau, den höchsten Marktanteilerreicht. Einen Eindruck der Marktentwicklung in Nordamerika ver-mittelt Tafel 7 anhand der Anteile verschiedener Abnehmergruppenfür den Zeitraum von 1995 bis 2002.

Der größte Einzelmarkt sowohl in Nordamerika als auch in Europadürften zur Zeit Federlager (Bild 17, siehe Bildseite 196) und andereFahrwerkskomponenten wie Querlenker für Nutzfahrzeuge sein. Diekonstruktive Entwicklung der Federlagerung eines Class 6 Lkws vonGM vom Schmiedeteil zu einer gegossenen Leichtbaukonstruktion ausADI zeigt Bild 18. Radnaben für Nutzfahrzeuge entwickeln sich eben-falls zu einem wichtigen Anwendungsbereich für ADI (Bild 19). ADIkann hier auch in Bezug auf Leichtbau mit Aluminium konkurrieren.Auch bei Pkws werden Federungshalter neuerdings aus ADI erzeugt,und der am raschesten wachsende Markt sind Fahrwerkskomponen-ten, Halterungen und Motorträger für leichte Nutzfahrzeuge undPkw. Weitere Beispiele sind Abschlepphaken oder Türscharniere fürdie rückwärtige Tür eines Lieferwagens aus ADI Grade 1, da sie einehohe Festigkeit haben müssen, wenn der Wind die Tür herum-schlägt.Sowohl bei Zahnrädern als auch bei Kurbelwellen ist im Fahrzeugbautrotz vieler erfolgreicher Versuche noch kein Durchbruch zu wirk-lichen Großserien erreicht worden. Differentialgehäuse, Doppel-gelenke und Hohlräder werden aber in Nordamerika seit langem ausADI gefertigt, und von dem Ausgleichsgetriebegehäuse für einenWagen von GM mit Allradantrieb in Bild 20 werden pro Tag etwa9 000 Stück hergestellt.

Den Nachweis, dass ADI-Kurbelwellen den Anforderungen durchausgewachsen sind, erbringen die in einer kleineren Serie für den 6-Zy-linder-Motor des Sportwagens TVR Tuscan Speed Six und für einenälteren V8-Motor der britischen Firma TVR Engineering aus GJS-1000-5 hergestellten Kurbelwellen (Bild 21). Die Alternative zu ADIwäre eine aus dem Vollen gearbeitete Stahl-Kurbelwelle gewesen,die nicht nur teurer, sondern auch um 4,5 kg schwerer ausgefallenwäre.Ein wichtiges und bewährtes Anwendungsgebiet für ADI sind seitetwa 1970 Zahnräder für stationäre Getriebe. Hier wird die günstige


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Tafel 7: Anteile verschiedener Abnehmergruppen für ADI in Nordamerikain den Jahren 1995, 1998 und 2002 [11]

Tafel 8. Vergleich der Geräuschentwicklung verschiedener Bearbeitungsvari-anten bei Stirnradgetrieben aus ADI und Vergütungsstahl [28]

Bereich Anteil in %1995 1998 2002*)

schwere Nutzfahrzeuge 22 29 30leichte Nutzfahrzeuge und Pkw 18 26 30Bergbau-, Bau- undErdbewegungsmaschinen 17 19allgemeiner Maschinenbau 16 10 10Eisenbahnwesen 16 8Landmaschinen 8 7Wehrtechnik und Sonstiges 3 1

*) grobe Schätzungen

Nr.Werkstoff Verzahnung Bearbeitung Geräuschentwicklung LP(A)[dB(A)]

1 ADI-900*) Normal-Verzahnung gefräst 72,3

2 ADI-900*) Hoch-Verzahnung gefräst 69,5

3 ADI-900*) Normal-Verzahnung geschliffen 66,7

4 16MnCr5E Normal-Verzahnung geschliffen 72,9

5 16MnCr5E Hoch-Verzahnung geschliffen 69,7

6 ADI-900*) Hoch-Verzahnung geschliffen 64,0 **)

*) gerechnet **) ADI-900 entspricht etwa GJS 900-5)

Kombination von für die Bemessung von Zahnrädern wichtigenKennwerten und oft auch die gute Geräuschdämpfung ausgenutzt,wie das folgende Beispiel zeigt. Bei einem Stirnradgetriebe forderteder Kunde, dass die Geräuschentwicklung in 1 m Abstand 70 dB(A)nicht überstieg. Eine solche Forderung kann man entweder mit einerpräzisen und entsprechend teuren Verzahnung aus Stahl oder einemgut dämpfenden Werkstoff wie ADI erfüllen. In einer Testreihe wur-den fünf Stirnradvarianten erprobt, wobei es darum ging, diejenigeVariante herauszufinden, die die geforderte Geräuschgarantie nichtso gut wie möglich, sondern so gut wie nötig und zu geringsten Kos-ten erfüllte. Tafel 8 enthält die Ergebnisse. Der Vergleich zeigtzunächst den starken Einfluss der Bearbeitungsqualität und der Artder Verzahnung. Bei gleicher Verzahnung und Bearbeitung ist jedochADI dem Stahl stets überlegen, wie der Vergleich zwischen den Vari-anten 3 und 4 zeigt. Das geringste Geräusch ergibt sich mit ADI 900in geschliffener Hochverzahnung mit einem Schalldruckpegel von ge-rechnet 64 dB(A). Der Unterschied zur Variante 4 aus Stahl in Nor-malverzahnung, der 72,9 dB(A) ergab, ist ganz erheblich. Zur Aus-führung kam die Variante 2, die die Anforderung in kostengünstigsterWeise erfüllt.In Tafel 9 sind verschiedene Hohlradwerkstoffe bezüglich der Kos-ten für ein Einfachhohlrad von 750 mm Durchmesser und 180 mmBreite verglichen. Neben den geringeren Kosten bietet die Doppel-hohlrad-Gusskonstruktion zusätzliche Vorteile. Die Belastbarkeit derZahnflanke ist bei ADI deutlich höher als beim Vergütungsstahl34CrNiMo6V. Die noch höheren zulässigen Flankenbelastungswertebei nitriertem 42CrMo4V können nicht ausgenutzt werden, da diesergehärtete Werkstoff zu teuer ist und die Verzahnungsqualität hierdurch das Härten schlechter als beim ADI-Hohlrad wird. Insgesamtlassen sich mit ADI-Zahnrädern (Bild 22) bei gleicher Leistung klei-nere Getriebe bauen, wobei die Geräuschentwicklung geringer istund in der Regel auch die Kosten günstiger sind [28].

Im Landmaschinenbau sowie bei Erdbewegungs- und Baumaschinennutzt man die ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit von ADI inVerbindung mit hoher Zähigkeit aus. Baggerzähne und ähnlicheWerkzeuge wie Pflugspitzen, Schneiden von Straßenbau- und -repa-raturmaschinen oder Gleisbaumaschinen sowie Düngerverteilermes-ser sind ein häufiges Produkt und werden je nach Zähigkeitsan-sprüchen aus den verschiedenen ADI-Sorten hergestellt. Zusätzlichwurde für diesen Anwendungsbereich auch ein carbidhaltiges ADImit erhöhter Härte und Verschleißbeständigkeit entwickelt. Danebenwerden aber auch eine Vielzahl von anderen Bauteilen in diesenGeräten wie Gehäuse, Getriebeteile, Zahnräder, Kettentriebräder,Halterungen usw. aus ADI erzeugt, die bisher aus Schmiedestahl be-standen.Als weitere Beispiele aus dem Verschleißbereich sind Rollen von För-derbändern, Kettentriebräder, Räder für Feldbahnen und Förderwa-gen, Fahrwerksteile von Eisenbahnwagen und Befestigungsklammernfür Schienen.In diesem Zusammenhang sind auch Pumpen zum Fördern vonSchlamm oder feststoffhaltigen Flüssigkeiten zu nennen, für die nebenVerschleißbeständigkeit auch Bearbeitbarkeit und eine gewisse Zähig-keit gefordert werden, um durch Fremdkörper im Fördergut nichtzerstört zu werden. ADI hat sich hier in vielen Fällen als vorteilhafterwiesen, da es diese widersprüchlichen Forderungen erfüllen kannund die Herstellung der oft komplexen Teile aus Gusseisen beson-ders kostengünstig ist. Bild 23 zeigt das Laufrad einer Schlamm-pumpe aus ADI Grade 5, das vor der Wärmebehandlung bearbeitetwird.


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Tafel 9. Kostenvergleich verschiedener Hohlradwerkstoffe für ein Einfach-hohlrad von 750 mm Durchmesser und 180 mm Breite (S. Reike)

Werkstoff relative Herstellkosten Flankenbelastbarkeit sHlim [N/mm2]

34CrNiMo6V 99 760

42CrMo4V+NT 110 1150

ADI-900 100 950

Ein recht wichtiger Abnehmerbereich sind Hängebahn-Transport-und Förderanlagen, wo zahlreiche Teile aus ADI eingesetzt werden.ADI hat sich hier seit Jahren einen festen Platz erobert, da es die ge-forderten Eigenschaften mit den Vorteilen des Gießens der oft kom-plexen Geometrien wie in Bild 24 verbindet.Schließlich sollen noch Trommeln für Winden erwähnt werden, dieauf Verschleiß, Zähigkeit bei oft niedrigen Temperaturen und Festig-keit beansprucht werden. Diese Anforderungen lassen sich mit ADIerfüllen. Es handelt sich teilweise um recht große Gussstücke, die biszu 3 t wiegen können. Bild 25 zeigt zwei Beispiele.

SchlussbemerkungADI ist ein Gusseisenwerkstoff mit einer wertvollen und interessan-ten Kombination von Eigenschaften. Die derzeitige Weltproduktionvon knapp 120 000 t nimmt sich im Vergleich zur Gesamtproduktionvon Gusseisen mit Kugelgraphit von fast 13 Millionen t noch sehr be-scheiden aus, aber der Werkstoff besitzt ein hohes Potential für Kos-tensenkungen, Leichtbaukonstruktionen und geräuscharme Kompo-nenten, das nach anfänglichen Schwierigkeiten allmählich realisiertwird. Die werkstoffkundlichen Grundlagen sind bekannt, müssen aberin Zusammenarbeit zwischen Gießern und Wärmebehandlungsbe-trieben konsequent umgesetzt und angewendet werden, um denKunden hochwertige und zuverlässige Bauteile zu liefern und dasVertrauen in diesen neuen und nicht ganz einfachen Werkstoff zuschaffen. Auf dieser Vertrauensbasis werden Konstrukteure und An-wender bereit sein und lernen, die Möglichkeiten dieses Gusswerk-stoffs zu nutzen.

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[19] Shiokawa, T.: On the Austempering of Ductile Cast Irons, Their Me-chanical Properties, and some Practical Applications. 59. Japan. DuctileIron Association Licensee Conf., 1978.

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Faserverbundgussteile einmal andersA new Approach in LightWeight Constructions

Dipl. -Ing. Dr. mont. Andreas Ippavitz,Nach mehrjähriger Tätigkeit in der IndustrieStudium der Verfahrenstechnik und der Me-tallurgie an der Montanuniversität Leoben.Seit 1998 Assistent am Institut für Gießerei-kunde und seit 2002 wissenschaftlicher Mitar-beiter und stellvertretender Institutsvorstand.

EinleitungIn der vorliegenden Arbeit wird die Verfahrensentwicklung zur Her-stellung von topologie- und festigkeitsoptimierten Schwammstrukturenals Innenversteifungen für hohl gegossene Keramikfaserverbundguss-teile dargestellt. Der Trend zu leichteren und steiferen Bauteilen for-dert die Ingenieure, an neuen Verfahren und Bauteilen zu arbeiten.Durch den Einsatz neuer Technologien wie Rapid-Prototypingverfah-ren und durch die Kombination dieser mit traditionellen Technologiensollen Synergieeffekte genutzt werden.Ausgehend von einem möglichen Bauraum wird durch Ansetzen dereinwirkenden Kräfte ein topologieoptimiertes Bauteil erzeugt, wobeidas Bauteil durchaus Hohlstellen aufweisen kann. Diese Hohlstellensind durch das Einsetzen von Kernen darstellbar. Hier setzt die neueTechnologie an. Durch die Verwendung einer Feuerfestkeramik alsverlorener Kern kann der Hohlraum abgebildet werden. Die Keramikbesitzt eine Dichte im Bereich von 150 – 800 kg/m3 und ist somitleichter als die eingesetzte Legierung. Der wesentliche Vorteil be-steht darin, dass geschlossene hohle Bauteile weit höhere Steifigkeits-werte aufweisen als Bauteile mit Öffnungen.Die Abfolge bei der Entwicklung der Technologie der verlorenenKeramikschaumkerne ist in den folgenden Schritten erklärt. Ausgangs-punkt der Überlegungen sind die verschiedenen Metallschwämme,wie sie heute Stand der Technik sind. Diese Schäume werden mitunterschiedlichen Verfahren hergestellt. Zwei Beispiele sind in Ab-bildung 1 und 2 aufgeführt.

Abbildung 1 zeigt ein Rohr, das mit einem durch Wärmebehand-lung und Treibmittel geschäumten Metallschaum gefüllt ist.In Abbildung 2 ist ein offenporiger Metallschwamm dargestellt, wel-cher durch Ausbrennen eines Kunststoffschwamms im Genauguss-verfahren hergestellt wurde.Ein wesentlicher Vorteil dieser Schäume ist ihr geringes spezifischesGewicht. Diese Schäume und Schwämme werden als Crashabsorber,Katalysatoren, Filter, Brenner, Wärmetauscher usw. eingesetzt. Einneuer Ansatz für eine optimierte Struktur der Schäume ist in derVerknüpfung mit Rapid-Prototyping Verfahren zu sehen, da mit diesenüber CAD-Konstruktionen nahezu beliebige Schaumstrukturen direkthergestellt werden können.Ein solchermaßen konstruiertes Wachsmodell eines offenporigen Me-tallschwamms ist in Abbildung 3 dargestellt. Dieses Modell wurde mitdem Rapid-Prototypingverfahren Fused-Deposition-Modelling herge-stellt und dient beim Genaugussverfahren als verlorenes Modell. DerVorteil der konstruierten Metallschwämme liegt in der Berechenbar-keit der Spannungszustände durch Festigkeitssimulationsprogramme.

Abb. 1: Durch auf-geschäumtesMetall verstärktesRohr [1].

Abb. 2:OffenporigerMetallschwamm.

SummaryIn this report, the process development for the manufacturing of foamstructures, as inner stiffeners for hollow casted ceramic-metal-composites,optimised for topology and strength, is presented. Metal foams are stateof the art today. A major advantage of using metal foams is their lowspecific density. A new approach for getting optimised structures is incombination with the rapid prototyping, where nearly all kinds of foam-constructions can be produced by using CAD data. Another approach forlight weight constructions is the use of ceramic fibres. The use of ceramicfibres as lost cores with low density in the metal casting process allowsthe production of complex inner structures and foams.

Weitere Leichtbaukonstruktionen können aus der Natur übernom-men werden. So liefert die Topologieoptimierung der Natur entspre-chende Strukturen. Durch die Keramikkerne können hier die Innen-konturen sowie Versteifungen innerhalb des Hohlraums konstruiertund auch gegossen werden. Die einzelnen Schritte bei der Topologie-optimierung sind in der folgenden Abbildung dargestellt. Die dazuverwendeten Programme liefern für den Konstrukteur eine Hilfe-stellung bei der Bauteilgestaltung bzw. können die errechneten Da-ten direkt als CAD-Daten für das Rapid-Prototyping eingesetztwerden.

In Abbildung 4 sind die Entstehungsstufen bei der Topologieopti-mierung dargestellt. Ausgehend von dem zur Verfügung stehendenBauraum werden die wirkenden Kräfte und Einspannbedingungendefiniert (Abbildung 4 links oben). Mit der Spannungsverteilungim Bauteil wird in iterativen Schritten die Struktur berechnet (Abbil-dung 4 rechts oben und links unten). Durch den Konstrukteurwird dieser Strukturvorschlag in ein konkretes Bauteil umgestaltet(Abbildung 4 rechts unten). Dieses Bauteil wird anschließendnochmals einer Spannungsuntersuchung unterzogen. Bei den in derLiteratur gefundenen optimierten Bauteilen werden keine hohlenTeile beschrieben, obwohl die hohlen Bauteile wesentliche Vorteilebei der Torsionssteifigkeit aufweisen. Hier können die Konstrukteureansetzen und die Gestaltungsmöglichkeiten bei der Gussteilkon-struktion sowohl im Außenbereich als auch im Bauteilinneren aus-nutzen.

ExperimentellesFür den optimierten Leichtbau ist die Verwendung von keramischenFasermaterialien geringer Dichte eine neue Möglichkeit Hohlräumeabzubilden. Hier kann der Vorteil der Torsionssteifigkeit bei geschlos-senen Hohlbauteilen ausgenützt werden. Das Keramikmaterial wirdals verlorener Kern eingesetzt und vollständig mit Metall umgossen.Die Temperaturbeständigkeit des Fasermaterials liegt je nach einge-setztem Material bis zu 1800 °C. In verschiedenen Versuchsreihenwurden Verbundgusskörper im Sandguss- und Genaugussverfahrenin den Metallen Aluminium, Gusseisen und Stahl abgegossen. In Ab-bildung 5 ist ein Gussteil aus Aluminium mit verlorenem Keramik-kern geschnitten dargestellt.

Beim Einsatz dieser Keramikkerne kommt es wegen des hohen Luft-anteils im Faserkern bei dem Wärmeeintrag durch den Gießvorgangzur Expansion der Luft. Wird die Luft durch das einströmende Metallumschlossen, steigt der Druck im Kern an. Dies führt zu Gasein-schlüssen im Bauteil. Die Expansion der Luft kann durch Erhitzen desKeramikfaserkerns auf Gießtemperatur vermieden werden. Der vor-gewärmte Kern wird unmittelbar vor dem Gießen in die gewünschtePosition eingelegt. Diese Methode findet beim Sandguss sowie beimKokillenguss Anwendung. Beim Feingießen und Genaugießen ist dieForm ohnedies vorgeheizt und somit kann die gesonderte Erwär-mung des Kerns entfallen.Der Einsatz keramischer Fasermaterialien als verlorener Kern im Gieß-verfahren erlaubt zudem, aufgrund des Herstellungsprozesses, dieKombination von Faserkernen mit geometrisch komplexen gegossenenSchaum- und Innenstrukturen. Bei den Versuchen wurde die Sechs-kantstruktur des Verbundgusskörpers für die Entwicklung der Innen-versteifung herangezogen. Durch mehrere Simulationsschritte ergibtsich eine bezüglich der auftretenden Spannungen optimierte Innen-versteifung. Das Ergebnis der Simulation ist in Abbildung 6 darge-stellt.


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Abb. 3: Konstruierte Schwammstruktur.

Abb. 4: Entstehungsstufen der Topologieoptimierung [2].

Abb. 5: Verbundgusskörper mit Faserkeramikkern und Aluminium.

Abb. 6: Spannungsverteilung im Bauteil.

Man erkennt anhand der Spannungsverteilung, dass die maximalenauftretenden Spannungen nicht in den Kerben, sondern unmittelbarnach dem Übergang in den Verbindungsstäben liegen. Die in diesenSimulationsrechnungen erhaltenen Daten wurden anschließend durchdie Bauteilprüfung verifiziert. Zur Aufzeichnung des Druckvorgangeswurde eine Videoextensometermessung angeschlossen. Es konntegezeigt werden, dass die Bruchstellen am Bauteil genau den in derSimulation bestimmten kritischen Bereichen entsprechen (siehe Ab-bildung 7).

Bei diesem Druckversuch wurde die untere Fläche des Bauteils festeingespannt. Die obere Fläche wurde durch ein Loslager ausgeführt.Der Kraftverlauf sollte symmetrisch erfolgen. Sobald jedoch das Bau-teil in eine Richtung ausschert, ergibt sich für den folgenden Verlaufeine unsymmetrische Belastung. Darum kommt es auch in den beidengegenüberliegenden Verbindungsstäben zuerst zum Bauteilversagen.Die Erkenntnisse aus diesen Versuchen können für neue Anwendun-gen genutzt werden. So können festigkeits- und topologieoptimierteBauteile mit dieser Technologie gleichzeitig hohl und mit Innenver-steifungen in den verschiedensten Metallen gegossen werden. Dabeisind der Komplexität der Außenkontur und der Innenstrukturen fastkeine Grenzen gesetzt.In Abbildung 8 wird die Versuchsgeometrie in einer Schnittdarstel-lung gezeigt. Der in der Abbildung dargestellte Keramikfaserkern istbeim fertigen Bauteil komplett mit Metall umhüllt. Die Hohlräume imKeramikkern können auf verschiedene Arten hergestellt werden. EineMöglichkeit besteht darin, die Keramikfasern in einer Suspension ineine Kokille einzufüllen und so die gewünschte Kernstruktur in einem

Arbeitsgang herzustellen. Bei den eingesetzten Keramikkernen wirddie Suspension aus Keramikfasern, Wasser, Härtern und Füllstoffenüber einen Siebboden mittels Vakuum angesaugt. Der sich bildendeFilterkuchen wird anschließend getrocknet und einer mechanischenBearbeitung zugeführt. Bei der Herstellung der Kerne werden Fräs-roboter eingesetzt.Die Hohlräume in den Keramikkernen, welche beim Vergießen mitMetall gefüllt werden sollen, können durch mechanische Bearbeitungdes Kerns als auch durch Verwendung von Wachsmodellen darge-stellt werden. So wird die gewünschte Innenstruktur als Wachs-modell zum Beispiel als Standardteil, wie sie beim Feingießen einge-setzt werden, verwendet oder man verwendet Rapid-Prototyping-modelle zur Herstellung einzelner Anschauungsobjekte. Das Wachswird im Trocknungsvorgang ausgeschmolzen und hinterlässt die mitMetall aufzufüllenden Hohlräume.Abbildung 9 links zeigt ein Wachsmodell, das als Platzhalter fürden Formhohlraum bei der Keramikfaserkernherstellung eingesetztwird. In Abbildung 9 rechts ist der Filterkuchen mit den Positio-nierhilfen auf dem Siebboden zu sehen. Bei diesem Filterkuchenher-stellprozess sind Probleme mit der Formfüllung aufgetreten. So bil-deten sich hinter den Verbindungsstäben des Wachsmodells mehrereHohlräume aus. Durch den Einsatz einer Pumpe zur Überführungder Suspension in den Vakuumbehälter könnte das Ergebnis starkverbessert werden.

Welche Innenversteifungen können eingesetzt werden? Wie bereitserwähnt, sind der Gestaltung der Innenversteifungen fast keine Gren-zen gesetzt. Diese Grenzen ergeben sich einerseits aus der Herstel-lung der verwendeten Wachsmodelle im Rapid-Prototypingverfah-ren. So können ausschließlich offenporige Schwammstrukturen mitdieser Technologie hergestellt werden. Eine andere Grenze stellt dieBearbeitung der Keramikfaserkörper durch Roboter oder andere Be-arbeitungsmaschinen dar. In den Versuchen hat sich gezeigt, dass dieMaßhaltigkeit der Keramikkerne schwankte. Dies war aber auf diemangelnde Sorgfalt bei der Herstellung dieser zurückzuführen. Durchgenaue Überwachung der Herstellungsschritte ist eine Maßgenauig-keit von ± 0,05 mm erreicht worden.Bei der Konstruktion der Schwammstrukuren, welche als Innenver-steifung dienen, wurde die Druckfestigkeit von Innenstrukturen mitverschiedenen Raumfüllungsgraden untersucht. Bei diesen Unter-suchungen kamen Strukturen aus Wachs zum Einsatz, welche überRapid-Prototyping hergestellt waren. Die Wachsmodelle wurdenanschließend im Gipsformverfahren abgegossen. Die verschiedenenStrukturen sind in Abbildung 10 gezeigt.

Beim Druckversuch zeigte sich das in Abbildung 11 dargestellte Er-gebnis. Die Versuche wurden bis zu einer sichtbaren Deformationder Versuchsteile durchgeführt. Danach wurde der Versuch abgebro-


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Abb. 7: Bauteil nach dem Versagen in der Druckprüfmaschine.

Abb. 8: Geometriebeispiel mit Keramikfaserkern und möglicher Innenverstei-fung.

Abb. 9 links): Wachsmodell mit Positionierhilfen im VakuumabsaugbehälterAbb. 9 rechts): Keramikfaserfilterkuchen mit Siebboden.

Abb. 10: Versuchsgeometrien in AlSi12 abgegossen.

chen, da durch die Pressung die Hohlräume deformiert wurden undso keine Beziehung zur Konstruktion mehr möglich war.Die massive Konstruktion der sich durchdringenden Kugeln stellt er-wartungsgemäß die größte Belastbarkeit dar. Eine Korrelation zwi-schen den Raumfüllungsgraden und der Belastbarkeit ist nicht ziel-führend, da die Anzahl der Elementarzellen in den verschiedenenRaumrichtungen zu gering ist. Um die Stützwirkung der Verbindungs-stäbe untersuchen zu können, müssen weitere Versuche mit höhererAnzahl von Elementarzellen durchgeführt werden. Die Untersuchungsolcher Strukturen wird in verschiedenen Literaturstellen beschrieben.Einige dieser Stellen sind als weiterführende Literatur aufgezählt. Einweiterer Einfluss auf das Ergebnis ist durch den Herstellungsprozess,das Rapid-Prototyping, gegeben.Die Wachsmodelle werden im Fused-Deposition-Modelling-Ver-fahren hergestellt. Dadurch ergibt sich ein schichtweiser Aufbau derModelle. Die Schichtung ist besonders gut unter dem Rasterelek-tronenmikroskop zu erkennen (Abbildung 12), wobei die endgül-tige Struktur der Gussteile durch die Lösung des Stützwachses unddie anschließende Einbettung in die Gipsmasse beeinflusst wird. Dieerkennbaren Schichten sind in der Ebene parallel zur Basisschichtbei der Herstellung ausgerichtet. Sie ergeben einen Einfluss indieser Ebene, das heißt in zwei Raumrichtungen. Deshalb muss beider Positionierung der Modelle auf der Rapid-Prototyping-Maschinebereits auf die möglichen Auswirkungen Bedacht genommenwerden.

AusblickDas größte Potential für die Technologie topologie- und festigkeits-optimierter Gussteile mit verlorenen Keramikfaserkernen herzustel-len ist in Bauteilen zu sehen, welche aufgrund von Beschleunigungs-und Abbremsvorgängen geringe Massen und eine hohe Bauteilsteifig-keit aufweisen sollen. Hier sind vor allem Anwendungen in der Auto-mobilbranche denkbar, wo durch Gewichtsreduzierung und die dar-aus resultierenden Synergieeffekte der Treibstofverbrauch gesenktwerden kann. Auch eine wesentliche Steigerung der Steifigkeit beigleichzeitiger Verringerung des Bauraums lassen bis heute undurch-führbare Konstruktionen für die nahe Zukunft erkennen.Der Bereich des Großmaschinenbaus ist als mögliches Anwendungs-gebiet vorstellbar. So wird in der Literatur die Verwendung vonSandkernen als verlorene vollständig umgossene Kerne als Hohl-raumdarstellung beschrieben. Mit der Faserkeramik kann dieser Effektnochmals verbessert werden.

In Abbildung 13 ist ein Hinterachsquerträger mit heutiger Kon-struktionsweise als Druckgussteil dargestellt. Dieses Bauteil könnte imoberen Bereich durch die Verwendung von Faserkernen hohl undmit Innenversteifungen in einem anderen Gießverfahren gegossenwerden, was wesentlich bessere Steifigkeitswerte ergeben würde.Das ganze Potential dieser Technologie ist noch nicht abschätzbar,jedoch lassen sich aus den gravierenden Vorteilen der hohen Bauteil-steifigkeit bei topologie- und festigkeitsoptimierten Bauteilen mitnahezu beliebigen Innenversteifungen das breite Anwendungsspek-trum erkennen. Nach der erfolgreichen Herstellung von ersten Pro-totypen kann die Technologie nun für die Serienproduktion einge-setzt werden.

Referenzen[1] A. Melzer, J. Baumeister, J. Banhart, M. Weber, O. Irretier, J. Jöbstl:

„Aluminiumschäumen im kontinuierlichen Betrieb“ Metall 53 (1999),Nr. 9, S. 501–503

[2] http://www.hegerguss.de/biodesign/modell.htm[3] FF. Butz; „Leichtbau mit Aluminiumguß“ forum—Technische Mitteilungen

Thyssen Krupp, S.46-49 1/1999

Weiterführende Literatur:– L. J. Gibson, M. F. Ashby „Cellular solids – Structure and properties“Cambridge University Press (1997)

– M.F. Ashby, A.G. Evans, N.A. Fleck, L.J. Gibson, J. W. Hutchinson andH.N.G. Wadley „Metal Foams: A Design Guide“ Butterworth, Heine-mann (USA), 2000.


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Abb. 11: Ergebnisse der Druckversuche im Kraft-Weg-Diagramm.

Abb. 12: Rasterelektronenmikroskopaufnahme der Versuchsgeometrie.

Abb. 13: Hinterachsquerträger [3].

1.DerWettbewerb wird noch härterDie schwierige konjunkturelle Situation des Maschinenbaus und derzuliefernden Gießereien an Hochkosten-Standorten erfordert dieintensive Suche nach neuen Erfolgspotentialen und deren schnelleund entschlossene Nutzung. Gießereiindustrie und Maschinenbau imdeutschsprachigen Raum haben ihre weltweit führende Rolle in denletzten Jahrzehnten erfolgreich verteidigt und ausgebaut. Angesichtsder schwierigen politischen Rahmenbedingungen, besonders derunverantwortlichen Verteuerung der Arbeitskosten, hat sich dieinternationale Wettbewerbssituation derartig verschärft, dass ganzneue Wege beschritten werden müssen, um gemeinsam schnellerbesser zu werden!

2.Vom Rohteile-Lieferanten zum Innovations-partner für den Maschinenbau – eine Gießereiauf neuenWegenIm Unternehmen der Verfasser, der Heidenreich & Harbeck AG(h u. h) in Mölln bei Hamburg, wurde in den letzten 25 Jahren dieEntwicklung von der reinen Gießerei zum Systempartner des Maschi-nenbaus, der einbaufertige, gegossene Komponenten höchster Qua-litätsansprüche aus einer Hand liefern kann, zielstrebig vorangetrie-ben [1], [2]. Es wurde eine flexibel automatisierte Großteilebe-arbeitung für Teile bis 10 t-Stückgewicht aufgebaut [3]. Um dieextremen Genauigkeitsanforderungen des Werkzeugmaschinenbauserfüllen zu können, entstand eine der größten Führungsbahnschleif-kapazitäten Westeuropas mit ebenfalls hochautomatisierter, flexiblerMesstechnik (Abb. 1, siehe Bildseiten 206 u. 207).So konnte der Qualitätsregelkreis – vom flüssigen Eisen bis zur ge-schliffenen Oberfläche unter einem Dach – geschlossen werden, wasmit unserem Logo „Qualität aus einem Guss“-Q (Abb. 2) symbo-lisiert wurde [4].Durch Lieferung von einbaufertig bearbeiteten, gegossenen Kompo-nenten kann dem Kunden das Qualitätsrisiko auch bei äußerst kom-plexen, schwierigen Gusskonstruktionen abgenommen werden. Dannkann die größte Stärke des Gießens, die nahezu unbeschränkte Ge-staltungsfreiheit (Abb. 3), voll ausgeschöpft werden [5], [6].

Wenn es gelänge, die ideale Gestalt für die optimale Funktionserfül-lung zu finden, dann würde das Gießen seine überlegenen Form-gebungsmöglichkeiten voll ausspielen können. Es wäre den anderenFormgebungsverfahren weit überlegen.Da der Funktionswert und die Kosten zu 70–80 % schon in der Ent-wicklung festgelegt werden, müssen die gießtechnischen Möglichkei-ten bereits in der Entwicklungsphase eingebracht werden. h u. h hatdeshalb vor über 15 Jahren mit dem Aufbau einer Konstruktions- undBerechnungsabteilung begonnen [7] und in den letzten Jahren in zu-nehmendem Maße Verantwortung für die Konstruktion, Berechnungund Produktion komplexer, gegossener Komponenten übernommen.Insbesondere durch konstruktionsbegleitende FEM-Berechnungen,die schnell und wirtschaftlich durchgeführt wurden, konnte der Funk-tionsnutzen der entwickelten Komponenten gewaltig gesteigert wer-den. Durch Integration der gießtechnischen Simulation und der CNC-Bearbeitungs-Simulation in den Entwicklungsprozess werden beih u. h die komplette Funktionalität und die Herstellbarkeit schon imEntwicklungsprozess virtuell erprobt [8], [9].Über 200 Entwicklungsprojekte für alle Branchen des Maschinenbauswurden erfolgreich durchgeführt [10]. Im Vergleich zu Vorgänger-Konstruktionen oder zu Vorentwürfen unserer Abnehmer wurdeneigentlich immerkonstruktive Schwachstellen entdeckt und abgestellt, oft mit Steifig-keitsverbesserungen oder Spannungsreduzierungen um über 50 %,Überdimensionierungen festgestellt und konstruktive Vereinfachun-gen ermöglicht, die oft Gewichts- und Kosteneinsparungen bis zu25 % ermöglichten,durch die virtuelle Erprobung aller Funktionalitäten und der Her-stellbarkeit und durch Simultaneous Engineering mit Entwicklungund Prototypenherstellung aus einer Hand eine Verkürzung derZeit vom Start der Entwicklung bis zur Lieferung des Prototypenum durchschnittlich mehr als 50 % erreicht.Im Wettbewerb mit anderen Werkstoffen und Verfahren konntensich Grau- und Sphäroguss erfolgreich durchsetzen.

Bei der Wirtschaftlichkeit, Geschwindigkeit und Treffsicherheit, diediese Berechnungs- und Simulationswerkzeuge heute aufweisen, solltejedes komplexe Bauteil, an das gewisse Funktionsanforderungen ge-stellt werden, im Entwicklungsprozess berechnet und hinsichtlich derHerstellbarkeit virtuell überprüft werden, um Funktions- und Produk-tionsrisiken zu minimieren bzw. auszuschließen.Der Erfolg dieses ganzheitlichen Ansatzes spiegelt sich in der Ent-wicklung bei h u. h wieder:Im Jahr 2001 lagen die gesamten Garantie- und Fehlerbehebungs-kosten nach Auslieferung unter 0,5 % vom Umsatz.Ca. 70 % der gefertigten Produkte waren Neuteile der letztenvier Jahre, bei deren Entwicklung h u. h unterstützend tätig waroder die komplette Gussteilentwicklung im Kundenauftrag durch-geführt hat.Ca. 40 % des Umsatzes waren vor unserer Umkonstruktion Teileaus Polymerbeton- oder Schweißkonstruktionen.

3.Von der Natur lernen? – BIOCAST®-DesignIm Sommer 2002 wurde ein umfangreiches Forschungsvorhaben, dash u. h mit der TU Hamburg-Harburg durchführte, abgeschlossen[11]. Ziel war die Entwicklung von Methoden, um die in Jahrmillio-nen erprobten Wachstumsgesetze der Natur in unseren technischenEntwicklungsprozess einzuführen. Die nähere Untersuchung natür-licher Bauformen zeigt nämlich, dass sie die jeweils benötigte Funktionimmer mit einem absoluten Minimum an Material und Energie- →


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Lernen von biologischenVorbildern –neue Konstruktionsmethoden in Guss

Learning from Nature – BIOCAST Design

Dipl.-Ing. Ernst du Maire, Absolvent derFachhochschule Hamburg, Maschinenbau. Nachleitenden Tätigkeiten in Konstruktion und Qua-litätssicherung im Maschinenbau Übernahmeder Werksleitung und später der Geschäfts-führung der Heidenreich & Harbeck GießereiGmbH in Mölln und ab 1993 Geschäfts-führender Gesellschafter. Ab 1. 12. 2002 Vor-standsvorsitzender der Heidenreich & Har-beck AG in Mölln. Vorsitzender der Landes-verbände Nord des DGV und des VDG undLeiter des VDG-Fachausschusses Konstruierenin Guss. Präsidiumsmitglied im DeutschenGießereiverband und im Verein DeutscherGießereifachleute.

Dr.-Ing Thorsten Schmidt, Absolventdes Maschinenbaus an der TU Braunschweig.Nach Tätigkeiten als Berechnungsingenieur inder Zahnradfabrik Friedrichshafen, als wissen-schaftlicher Mitarbeiter an der BUGH Wup-pertal und als Konstruktionsgruppenleiter beider Hauni Maschinenbau AG in Hamburg seit2001 Leiter der Entwicklungsabteilung bei derHeidenreich & Harbeck AG in Mölln.


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Abb. 3: Altmesopotamischer Kupferguss eines männlichen Kopfes, 2000 v. Chr.

Abb. 4: Von h u. h angebotene Entwicklungsdienstleistungen.

Abb. 5: Schlitten einer HSC-Fräsmaschine: Manuelle Topologie-Optimierung1997

Abb. 6: Schlitten für HSC-Fräsmaschine: Automatische Topologieoptimie-rung 2002

Abb. 1: Aufsichts-freies 3D-Koordina-tenmessgerät mitautomatischemTasterwechsel undflexiblem Werk-stückwechsel(Messbereich3000 mm x2000 mm x1000 mm).

Abb. 2: Qualität aus einem Guss durch Zusammenfassung aller Ver-richtungen unter einem Firmendach


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Abb. 7: Formoptimierung an einer Stütze (nach Prof. C. Mattheck [12])

Abb. 8: Beispiel eines formoptimierten, robusten Konstruktionselements

Abb. 9: Einfluss von Fertigungsverfahren und Formgebung auf die Ober-flächenspannung

Abb. 10: Formoptimierung an einer zugbelasteten Lochplatte

Abb. 11: Einsatz von Simulationssoftware bei der Entwicklung einer Wind-kraftnabe

Abb. 12: Formoptimierung an der Rotornabe

einsatz erfüllen lässt [12]. Wenn es gelänge, in Anlehnung an dieVorbilder aus der Natur Optimierungsprogramme zu entwickeln undanzuwenden, die auch bei komplexen Strukturen eine automatischeGestalt- (Topologie) Optimierung oder eine automatische Form-(Shape) Optimierung erlauben, dann würden sich gewaltige, neueErfolgspotentiale erschließen und sich der Entwicklungsprozess nochwirtschaftlicher gestalten.Im Hause h u. h wurden solche Programme entwickelt und zu einemerfolgreichen praktischen Einsatz gebracht. Zwar sind noch einigeSchnittstellenprobleme zu verbessern, aber insgesamt steht uns nun-mehr ein Entwicklungsbaukasten (Abb. 4) zur Verfügung, der unse-res Wissens bisher bei keinem Wettbewerber und in kaum einemMaschinenbauunternehmen vorhanden ist und die Möglichkeitenunserer Entwicklungspartner daher ideal ergänzt.Die erfolgreiche Nutzung dieser mit verschiedenen Partnern ent-wickelten Programme setzt erhebliche Erfahrung voraus, da geringeModifikationen von Randbedingungen im zugrundeliegenden FEM-Modell zu sehr unterschiedlichen Optimierungsergebnissen führenkönnen.Als Ideengeber und Innovationsmotor verhelfen sie zu ganz neuenGestaltungsideen, eine genaue Nachrechnung mit den gefundenenGeometrien bei sorgfältiger Festlegung von Lastannahmen und Rand-bedingungen ist aber unerlässlich. Bei der Verifikation der Berech-nungsergebnisse helfen oft Vergleichsrechnungen mit Vorgängerkon-struktionen oder mit Bauteilen, die mit anderen Werkstoffen oderVerfahren ausgeführt wurden.

3.1 BIOCAST®-Design – Topologie- (Gestalt) OptimierungDie Topologieoptimierung dient innerhalb eines vorgegebenen Bau-raums dem automatischen Auffinden von kraftflussgerechten, steifenStrukturen bei gleichzeitig möglichst geringem Bauteilgewicht. Hierfürhat die Natur im Laufe der Jahrmillionen die unterschiedlichsten Lö-sungsprinzipien entwickelt, angefangen vom Sterngewebe in wenigeMillimeter dünnen Halmen der Binsengewächse, welche die Biege-steifigkeit extrem erhöhen, bis hin zu lamellenförmigen Knochen-strukturen, die im Schädel eines Elefanten bei geringstem Gewicht füreine sehr hohe Steifigkeit sorgen [13].Derartige Anforderungen sind typischerweise in Pflichtenheften fürBauteile aus dem Werkzeugmaschinenbau zu finden. Hier ist meisteine aus Funktionsflächen bestehende äußere Hülle vorgegeben, diemit einer geeigneten Rippenstruktur möglichst steif, gleichzeitig aberauch kostengünstig und daher mit wenig Materialeinsatz auszuführenist.Für diese Aufgabenstellung sind Topologieoptimierungs-Programmewirkungsvolle Werkzeuge. Sie führen zu Leichtbau-Strukturen, dienur mit dem Urformverfahren Gießen wirtschaftlich herstellbar sind.Ein Beispiel hierfür ist ein Hochgeschwindigkeitsschlitten einer HSC-Fräsmaschine, der einer Querbeschleunigung von immerhin 2 g aus-gesetzt ist. Die Fragestellung, ob die klassische Kastenverrippung(Abb. 5, links oben) für diesen Einsatzzweck wirklich ideal sei, wurdebereits 1997 an h u. h herangetragen. In aufwändigen manuellenOptimierungsrechnungen, verbunden mit wiederholten Änderungenim CAD-Modell, dessen Übertragung an das FEM-Berechnungspro-gramm und in etlichen Arbeitsschritten im Pre- und Postprozessing,konnte eine innovative, überlegene Rippenstruktur gefunden werden.Die Veröffentlichung der seinerzeit gefundenen fischförmigen Verrip-pung (Abb. 5, rechts oben) fand in der Fachwelt große Beachtung,ließen sich doch mit ihr die Verformungen (Abb. 5, links unten) ge-genüber der Kastenverrippung auf die Hälfte reduzieren. Das unge-wöhnliche Aussehen ergibt eine nahezu ideale Gießbarkeit. Die An-forderungen aus Formenbau und Giesserei werden weit besser er-füllt als bei der kastenförmig verrippten Variante, so dass sich das um15 % verringerte Gewicht auch in einer Reduzierung der Herstell-kosten um 10% niederschlug. Auch in anderen Entwicklungsprojektenbestätigte sich, dass nicht zuletzt wegen der vielen Gemeinsamkeitenzwischen dem Kraftfluss und der Strömungsmechanik eine per biolo-

gischer Designfindung entwickelte Gestalt auch eine gießgerechteGestalt ist. Wir fassen diese Gesetzmäßigkeit unter der geschütztenWortmarke BIOCAST® zusammen !Mit der jetzt zum Einsatz gebrachten Optimierungssoftware wurdedie damalige Fragestellung nach der optimalen Verrippung erneutaufgegriffen.Dazu ist im Optimierungsmodell das Bauteilvolumen zu definieren,das im Designvorschlag enthalten sein muss, weil sich dort z. B. An-schraubflächen befinden (´Fester Bereich´ in Abb. 6, links oben). ImOptimierungsgebiet hingegen darf das Computerprogramm solcheBereiche eliminieren, die nicht zum Kraftfluss beitragen.Der über Nacht berechnete Topologievorschlag (Abb. 6, links unten)ist der manuell gefundenen Gestalt nicht unähnlich, was auch für dieseinerzeit geleistete Arbeit des Entwicklungsingenieurs spricht. DieÜberprüfung des mit vergleichsweise geringem Aufwand in eine gieß-gerechte Konstruktion überarbeiteten Gestaltvorschlags zeigt, dassmit dem Einsatz moderner Optimierungswerkzeuge treffsicher funk-tional überlegene Konstruktionen generiert werden können. Im vor-liegenden Fall wurde gegenüber der bereits optimierten Konstruktionohne jegliche Gewichtserhöhung eine weitere Reduzierung der maxi-malen Verformungen um immerhin 30% erreicht (Abb. 6, linksunten). Gegenüber der ursprünglichen Kastenverrippung, die weit-gehend den gängigen Konstruktionen im Maschinenbau entspricht,beträgt der Vorteil sogar 65 % ! Damit darf angenommen werden,dass viele solcher Konstruktionen weit von einer kraftflussgerechtenGestaltung entfernt sind und dass durch unsere neue Vorgehenswei-se Gussteile mit überlegenen Gebrauchseigenschaften entstehenwerden.Die Abschätzung des für die Entwicklung erforderlichen Gesamtauf-wandes weist bei diesem konkreten Beispiel ein Einsparpotenzial beiden Rechner- und Ingenieurstunden von jeweils etwa 70% auf ! Die-ses macht deutlich, dass mit dem Einsatz der Topologieoptimierungeine weitere deutliche Reduzierung der Entwicklungszeiten möglichist. Mittlerweile haben wir in mehreren Entwicklungsprojekten sehrgute Erfahrungen mit dem neuen Werkzeug sammeln können.

3.2 BIOCAST®-Design – Shape- (Form) OptimierungDoch nicht nur bei der Festlegung kraftflussgerechter Strukturenkann der Konstrukteur aus der Natur lernen. Auch für die Detailver-besserung an einem weitgehend auskonstruierten Bauteil lassen sichin der Biologie Vorbilder finden, um dessen Betriebsfestigkeit erheb-lich zu steigern oder dessen Gewicht bei gleicher Belastbarkeit deut-lich zu senken.Ohne die seit Jahrmillionen bewährten Optimierungsalgorithmenbeim Aufbau von Knochen wäre kein Gepard in der Lage, in Sekun-denschnelle auf Tempo Siebzig zu sprinten und so die schnellenGazellen zu erlegen; sein schwerer Knochenbau würde ihn einfachdaran hindern. Eine weitere Art der Formoptimierung in der Naturstellt das Wachstum der Bäume dar. Um beim Wettbewerb um dasfür die Photosynthese so wichtige Sonnenlicht kein Material in Bo-dennähe zu vergeuden, wird Zug- oder Druckholz genau dort angela-gert, wo die Belastungen über einem bestimmten Grenzwert liegen[12].Die Übertragung dieser Vorgehensweise in das Metier der Gussteil-Entwicklung ist immer dann sinnvoll, wenn es die Betriebsfestigkeitvon Konstruktionen zu steigern gilt, ohne das Bauteilgewicht zu er-höhen, oder aber um Kerbwirkungen, die in komplexen Geometrienpraktisch immer vorhanden sind, zu reduzieren. In der Fauna wirdsogar Knochensubstanz abgebaut, wenn ein bestimmtes Belastungs-niveau nicht mehr erreicht wird. Mit der Nutzung entsprechenderAlgorithmen in der Gussteilauslegung lassen sich wahre Leichtbau-konstruktionen realisieren.Ein Beispiel aus [12] verdeutlicht, ausgehend von einer nachlässig ge-stalteten Stütze (Abb. 7), den prinzipiellen Ablauf bei der Formop-timierung. Grün hinterlegt ist die optimierte Kontur, die starke Ähn-lichkeit zu der unten rechts abgebildeten Astgabel aufweist.


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Wie findet der Computer diese optimale Geometrie? Das Optimie-rungsprogramm vergleicht die Spannungen an der Bauteiloberflächemit dem gewünschten Belastungsniveau. Aus der Abweichung zwi-schen diesen Zahlenwerten werden dann kleinere Verschiebungender Bauteiloberflächen abgeleitet. Dieser Prozess wird so lange wie-derholt, bis eine konstante Oberflächenspannung erreicht ist. Diesesist bei der grünen Kontur der Fall, wie dem Diagramm zu entnehmenist. Das Material wird somit im gesamten Bauteil gleichmäßig hochbeansprucht und weist weder hohe Kerbspannungen noch schlechtausgenutzte, überdimensionierte Bereiche auf.Die Formoptimierung wurde im Rahmen des Forschungsvorhabensunter anderem eingesetzt, um für in Gusskonstruktionen häufig be-nutzte Konstruktionselemente vorgefertigte, robuste Lösungen zuentwickeln.Dazu wurden gemeinsam mit Partnern von der TU Harburg üblicheRippenstrukturen katalogisiert und diese für typische Lastfälle einge-hender betrachtet. Für Kombinationen aus Rippenübergang und Last-fall mit ausgeprägter Kerbwirkung wurden Formoptimierungendurchgeführt. Anschließend unter Einsatz von Software zur Erstar-rungssimulation vorgenommene Modifikationen der spannungsopti-mierten Konturen führten zu gegenüber Fertigungsimperfektionensehr robusten Geometrien. Bauteile, die mit diesen hinsichtlich derHerstellbarkeit optimierten Konstruktionselementen versehen sind,werden von Haus aus größere Festigkeit bzw. Steifigkeit mit sich brin-gen.Eines dieser vorgefertigten Konstruktionselemente ist das T-Profil,das Bestandteil vieler Gussteile ist, beispielsweise als Übergang zwi-schen einer Rippe und einer Wand.Bei Belastung dieses Profils mit einer Querkraft stellt der üblicherwei-se eingesetzte Innenradius von 10mm eine erhebliche Kerbe dar. ImVerlauf der Oberflächenspannung tritt im Kehlbereich eine deutlicheSpannungsüberhöhung auf. Solche Spannungsspitzen sind in hochbe-lasteten Konstruktionen immer der Ausgangspunkt für Rissausbrei-tungen.Mit dem optimierten und hinsichtlich Robustheit verbesserten Rip-penübergang lassen sich die Spannungsspitzen an der Bauteilober-fläche vermeiden. Mit nur knapp 7% Materialmehraufwand steigt dieBelastbarkeit dieser Rippenverbindung um mehr als 100 % (Abb. 8).Noch erheblich größer ist der Vorteil gegenüber dem konkurrieren-den Fertigungsverfahren Schweißen. Häufig wird die Entscheidung fürdas Fertigungsverfahren allein auf Basis der Zugfestigkeit oder desE-Moduls getroffen. Wer jedoch die Kerbwirkung außer Acht lässtund von der Freiheit bei der Formgebung gegossener Konstruktionenkeinen Gebrauch macht läuft Gefahr, die funktionalen Anforderungenseiner Kunden nicht optimal zu erfüllen.Fakt ist, dass Schweißnahtübergänge erhebliche Kerbwirkungen verur-sachen und daher bei der Festigkeitsberechnung mit 1mm-Radien zumodellieren sind. Dieses führt zu extrem schädlichen Spannungsspitzen(Abb. 9), die auch tatsächlich im Bauteil vorhanden sind. Nicht um-sonst werden beispielsweise immer mehr dynamisch belastete Kom-ponenten in Windkraftanlagen von Schweiß- auf Gusskonstruktionenumgestellt.Wegen der höheren Ansprüche an die benötigten FEM-Modellekann die Form- oder Shape-Optimierung weniger zur Beschleunigungeines Entwicklungsprojektes, wohl aber zur Gestaltung betriebsfeste-rer Bauteile beitragen. Dieses verdeutlicht das Beispiel einer Loch-platte unter Zugbelastung (Abb. 10). Es sind verschiedene Maßnah-men denkbar, um die Spannungsspitze (Abb. 10, rechts oben) abzu-bauen, z.B. das Angießen eines Wulstes unter Beibehaltung des Kreis-querschnitts oder die Variation der Lochkontur bei konstanter Plat-tendicke. Die Ausbildung einer dieser Ausprägungen kann durch ent-sprechende Vorgaben und Kopplung von Knotenverschiebungsrich-tungen im Preprozessor der Optimierungssoftware gesteuert werden.Bei dem Wulst, der übrigens beidseitig ausgeführt werden muss, umeinen nennenswerten Effekt zu erzielen, genügen 10% zusätzlichesMaterial, um die Spannung um immerhin 28% abzusenken (Abb. 10,links unten). Bei realen Bauteilen kann dies durchaus über Versagen

oder Nicht-Versagen der Konstruktion im Dauerbetrieb entscheiden.Kann auf die kreisrunde Kontur aber verzichtet werden, gibt es intelli-gentere Lösungen (Abb. 10, rechts unten). Bei konstanter Platten-dicke sinken die Spitzenspannungen durch die automatische Modifi-kation der Lochkontur um 44% – dies bei reduziertem Bauteilge-wicht !

3.3 Bedeutung dieser Optimierungswerkzeuge am Beispieleiner WindkraftnabeDie 4,5 t schwere Rotornabe einer 250kW-Windkraftanlage ausEN-GJS-400-18 (Abb. 11) wurde vor einigen Jahren im Betrieb derVerfasser komplett entwickelt [14]. Da die gesamte Verantwortungfür die Prototypenherstellung bei h u. h lag, wurde von allen damalsverfügbaren Simulationswerkzeugen – FEM-Berechnung, gießtech-nische und Bearbeitungssimulation – Gebrauch gemacht, um sowohlfunktionale als auch Produktions-Risiken bereits ab Erstlieferung aus-zuschalten. Die auf insgesamt 20 Lastfällen (davon 2 Sonderlastfälle)beruhenden Festigkeitsberechnungen wurden vom GermanischenLloyd geprüft und genehmigt. Mit der damals möglichen Modellge-nauigkeit wurden die Spannungen in den Übergängen zu den Blatt-flanschen sehr konservativ nach dem Nennspannungskonzept ermit-telt. Da die Radien – wenn auch nicht ausreichend fein elementiert-bereits im Berechnungsmodell enthalten waren, lagen bereits mehroder weniger genaue Nennspannungen vor. Die verwendete Kerb-wirkungszahl ak = 3,3 führte daher zu einer nicht unerheblichenÜberdimensionierung des Bauteils, zumal über weitere Sicherheits-und Abminderungsfaktoren für Wanddickeneinflüsse und technolo-gische Kerben die zulässige Spannungsamplitude gegenüber dem Be-zugsfestigkeitswert der Wöhlerlinie etwa um den Faktor 2 abzusen-ken ist [15].Für den Festigkeitsnachweis waren zwei Bauteilbereiche aufgrund derhöheren Spannungsamplituden maßgeblich. Im Bereich des Getriebe-flansches konnte die festgestellte Überlastung durch eine einfacheÄnderung in Form eines eingefügten Innenrings abgestellt werden.Die ovalen Montageöffnungen wurden aufgrund neuer Kundenforde-rungen erst nach Fertigstellung des Modells in die Konstruktion einge-bracht. Die rechnerische Überprüfung ergab einen noch zulässigenAuslastungsgrad von 95 %, so dass keine Gussänderungen erforder-lich waren.Um die Möglichkeiten der automatischen Formoptimierung aufzu-zeigen, wurde einer der beiden statischen Sonderlastfälle betrachtet.Prinzipiell könnten aber auch mehrere Lastfälle gleichzeitig berück-sichtigt werden.Im Gegensatz zur Lochplatte, wo z.B. das Ausbilden eines Wulstesüber die Vorgabe von Verschiebungsrichtungen gezielt provoziertwurde, wurden in diesem Fall keine geometrischen Restriktionenvorgegeben. Die Formoptimierung lässt die Oberflächenspannungendurch vermeintlich unbedeutende Geometrieänderungen erheblichabsinken. Nach 38 Iterationen beträgt die höchste Spannung nurnoch etwa die Hälfte des Ausgangswertes (Abb. 12).Diese Verdoppelung der Tragfähigkeit, wird durch gezieltes Auftragenvon geringen Materialzugaben bis max. 5 mm bei einer Ausgangs-wandstärke von 30 mm erreicht, erkennbar an dem verdeckten FEM-Netz in der Grafik (Abb. 12, rechts unten).Außerdem wurde die bei der Optimierung verjüngte Montageöff-nung leicht aus der Blattachse gedreht (Abb. 12, links unten) undwirkt so weniger störend im Kraftfluss zwischen Rotorblatt und Ge-triebeflansch. Selbst ein genialer Konstrukteur kommt nicht ohneweiteres auf derartige Gestaltungsideen.Die Ansprüche an das Wissen und die Fertigkeiten des Entwicklerssowie an die Modellierung der Aufgabenstellung sind bei der Form-optimierung deutlich höher als bei der Topologieoptimierung. Sosind bei Anwendung dieser Methode nicht unbedingt Zeitvorteile fürdie Gussteilentwicklung zu erwarten, wohl aber maßgeschneiderteKonstruktionen, die höchsten Anforderungen an Belastbarkeit undLeichtbau gerecht werden.


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[3] Maire, E. du: Gießen und Bearbeiten einbaufertiger Werkzeugmaschi-nenkomponenten aus einer Hand. Z. konstruieren + gießen 21 (1996)Nr. 4, S. 23–30.

[4] Heidenreich und Harbeck Gießerei GmbH Mölln: Firmenbroschüre„Qualität aus einem Guss“ & Internet-Auftritt www.hh-moelln.de

[5] Vollrath, K.: Entwicklungshilfe – Schlüsselrolle für Zulieferer mit Enginee-ring-Kompetenz. Z. maschine + werkzeug 9/2001.

[6] Vollrath, K.: Tonnenschwere Lasten µm-genau positioniert. Industriean-zeiger 3/2002, S. 42–43.

[7] Bauer, C.-U.: Optimierung der Konstruktion von Werkzeugmaschinen-gestellen mit Hilfe von Finite-Elemente-Berechnungen. TU Hamburg-Harburg, Hrsg. K. Rall.

[8] Maire, E. du; Helm, B.: Mit Datenvernetzung schnell zu funktions- undkostenoptimierten Gusskonstruktionen. VDI-Berichte Nr. 1173, 1995.

[9] Helm, B.: Datenvernetzung CAD-FEM-Erstarrungssimulation. PatranAnwenderkonferenz, Dresden, 1995.

[10] Maire, E. du; Helm, B.: Konstruktionsrallye zum Messeerfolg. Guss-Pro-dukte 2000, Hoppenstedt-Verlag, Darmstadt 2000, S. 231–233.

[11] Schmidt, Th.: BIOCAST-Design für Gießereibetrieb. Abschlussbericht.Mölln 2002.

[12] Mattheck, C.: Design in der Natur – Der Baum als Lehrmeister. Rom-bach-Verlag, 1997.

[13] Nachtigall, W.; Blüchel, K.G.: Bionik – Neue Technologien nach demVorbild der Natur. Deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart / München, 2000

[14] Maire, E. du; Helm, B.: Komplettentwicklung der Rotornabe für eineWindkraftanlage – Mit Simultaneous Engineering vom ersten Entwurfbis zum einbaufertigen Bauteil. Z. konstruieren + gießen 23 (1998)Nr. 4, S. 19–25.

[15] Richtlinie für die Zertifizierung von Windenergieanlagen. GermanischerLloyd, 1999.

[16] Heidenreich & Harbeck AG: Ein Unternehmen auf neuen Wegen. Fir-menbroschüre, 2002.


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Numerische Simulation derTemperaturverteilungin einem Stranggießprozess zur Herstellung von

AlSn(Cu)-LegierungenNumerical Simulation of theTemperature Distribution in a Continuous Casting Process for the Production of AlSn(Cu) Alloys

Dipl.-Ing. Mykola Romansky, Absolventdes Montanmaschinenwesens der Montanuni-versität Leoben. Seit April 2001 wissenschaft-licher Mitarbeiter am Österreichischen Gieße-rei-Institut im Bereich der Numerischen Simu-lation.

Dr.-Ing. Robert Mergen, Studium Hütten-wesen mit der Diplomstudienrichtung Werk-stoffkunde und –technik an der TechnischenUniversität Clausthal (D). Nach einem For-schungsjahr im CNRS in Caen (F) 1989 Ein-stieg als Projektleiter bei Glyco-Metall-Werkein Wiesbaden (D); danach Leiter der Grund-lagenentwicklung; 1994 Promotion am Gieße-rei-Institut der RWTH Aachen und Konsulen-tentätigkeit für die Miba Gleitlager; 1995Übernahme in die F&E-Abteilung der MibaGleitlager AG als Projektleiter; derzeit Leiterder Business Unit Vormaterial.

Dipl. -Ing. Walter Uitz, Studium der Fach-richtung Werkstoffwissenschaften an der Mon-tanuniversität Leoben. 2002 Einstieg in dieMiba Gleitlager AG im Bereich F&E; Projekt-leiter der Business Unit Vormaterial.

Dipl.-Ing. Dr.techn. Erhard KaschnitzNach Studium der Technischen Physik an derTU Graz Forschungsjahr am National Instituteof Standards and Technology (NIST) inGaithersburg, MD, USA. Seit 1994 wissen-schaftlicher Mitarbeiter am ÖsterreichischenGießerei-Institut Leoben, verantwortlich fürdie Arbeitsgruppe Simulation und das Ther-mophysikalische Labor.

AbstractThe results of numerical simulations of the temperature distributionin a continuous casting process are presented. In a so-called ”belt-caster“, a strip of AlSn(Cu) alloy is continuously pulled out of a basin

with the melt. The strip is led between two glass-fibre belts whichare in close contact with water-cooled copper plates. The simulationproject consisted of several steps: (a) determination of the thermo-physical properties of the alloys used in the liquid, in the solidificationrange, and in the solid range; (b) measurements of the spatial tem-

Mit dem heute im Einsatz befindlichen Werkzeug zur rechnergestütz-ten Optimierung lassen sich mit vertretbarem Aufwand kerbwir-kungsarme Bauteilkonturen entwickeln, bei denen eine Halbierungder kritischen Spannungsamplituden nicht unrealistisch ist.Durch angepasste Gieß- und Prüfvorschriften für Herstellung undNachweis bestmöglicher Gütestufen in den kritischen Bauteilberei-chen ist darüber hinaus eine Absenkung der Abminderungsfaktorenum mehr als 20 % erreichbar.Insbesondere aus dem Windkraftbereich ist eine starke Nachfragenach dieser Dienstleistung zu erwarten. Sie wird den Herstellern beizunehmender Generatorleistung erhebliche Materialeinsparungen,einfachere Montagen und bessere Wirkungsgrade bringen.

4. SchlussfolgerungNur die Integration aller in Abb. 4 aufgeführten Simulations- undOptimierungswerkzeuge in den Entwicklungsprozess führt zum funk-tions- und kostenoptimalen Gussteil [16].

Literaturverzeichnis[1] Maire, E. du: Chancen und Bedingungen für eine partnerschaftliche Zu-

sammenarbeit im Entwicklungsstadium zwischen Gießereien und ihrenAbnehmern. Gießerei 82 (1995) Nr. 1, S. 1–5.

[2] Maire, E. du: Neue Chancen im neuen Jahrtausend – Wertschöpfungauf kreativen Wegen. Gießereien als Entwickler – Erfahrung einesmittelständischen Maschinenbauzulieferers. Gießerei 87 (2000) Nr. 9,S. 27–33.

Der Wärmetransport und die Konvektion in der flüssigen und erstar-renden Legierung werden durch Koppelung der Navier-Stokes- mitder Wärmeleitungsgleichung berücksichtigt [(Calcosoft User Manual(2002), Vesely (1993), Lewis (2000), Sahm et al. (1999), Boehmer(1997)].Bild 1 zeigt das Modell der Stranggießanlage. Sie besteht aus einemSchmelzebehälter, der Gießlippe, der Schmelze und dem erstarrendenStrang, den Glasfasergurten, wassergekühlten Kupferplatten und einemGebläse. Diese Bereiche werden in angemessen kleine Elemente un-terteilt, die das Netz für die Berechnungen bilden. Ein Ausschnitt ausdem Bereich der Gießlippe ist in Bild 2 (siehe nächste Seite) zu sehen.

3.Thermophysikalische DatenDie thermophysikalischen Daten der Legierungen AlSn(Cu) mit6 Gew.-% Sn und 20 Gew.-% Sn wurden bestimmt. Die spezifischeWärmekapazität in der festen und flüssigen Phase sowie die Freiset-zung der Erstarrungswärme in Abhängigkeit von der Temperaturwurden mit einem Differenzwärmestromkalorimeter erhalten. DieMessungen wurden mit einer NETZSCH DSC 404 bei einer Auf-heiz- bzw. Abkühlrate von 20 K/min durchgeführt. Bild 3 (Seite 212)zeigt die scheinbare spezifische Wärme von AlSn6(Cu) in Abhängig-keit von der Temperatur. Die Temperaturdifferenz zwischen denPeaks ist ein Messartefakt, der von der Aufheiz- bzw. Abkühlrate ab-hängig ist, und wird durch die thermische Trägheit zwischen der Pro-be und der Probenhalterung beim Schmelzen und Erstarren verur-sacht [Taylor et al. (1998)]. Ein genaueres Verständnis der Erstarrungwurde durch Messung von Abkühlkurven der betrachteten Legierun-gen erhalten. Proben wurden in kunstharzgebundene Sandtiegel miteinem Volumen von etwa 50 cm-3 gegossen, in deren Mitte ein Ein-wegthermoelement eingebaut ist (Hereaus Electro-Nite). Ein Beispielfür eine Abkühlkurve und ihre Ableitung ist in Bild 4 (Seite 212) ge-zeigt. Mit diesen Ergebnissen wurde eine Funktion für den Festanteilin der Schmelze im Erstarrungsintervall für jede Legierung angenähert.


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Bild 1: Schema des„Belt-Casters”, wie erzur Produktion vonAlSn(Cu)-Lagerlegierungenverwendet wird.

perature distribution in the strip as a function of the strip velocity bythermocouples; (c) inverse simulation with the results of (a) and (b)in order to determine the heat transfer coefficients between the stripand the surroundings including the glass-fibre belt; (d) direct simulationof the temperature distribution in the continuous casting device withthe possible variation of casting parameters.

ZusammenfassungIn dieser Arbeit werden Ergebnisse der numerischen Simulation vonTemperaturverteilungen in einem Stranggießprozess vorgestellt. Ineinem sogenannten „Belt-Caster“ wird ein Strang von AlSn(Cu)-Legie-rung kontinuierlich aus einem Gießbehälter abgezogen. Der Strangbewegt sich zwischen zwei Glasfasergurten, die in engem Kontakt zuwassergekühlten Kupferplatten stehen. Das Simulationsprojekt wurdein mehreren Schritten durchgeführt: (a) Bestimmung der thermophy-sikalischen Eigenschaften der Legierungen im schmelzflüssigen, im Er-starrungsbereich und im festen Zustand; (b) Messung der räumlichenTemperaturverteilung im Strang als Funktion der Abzugsgeschwindig-keit mit Thermoelementen; (c) inverse Simulation mit den Ergebnis-sen von (a) und (b) zur Bestimmung der Wärmeübergangskoeffizien-ten zwischen Strang und seiner Umgebung unter Einschluss der Glas-fasergurte; (d) direkte Simulation der Temperaturverteilung in derStranggießanlage mit veränderten Gießparametern.

1. EinleitungAlSn(Cu)-Legierungen werden in einem Stranggießprozess für blei-freie Hochleistungslager hergestellt. In einem sogenannten „Belt-Caster“ wird ein etwa 400 mm breiter und 12 mm dicker Strang vonAlSn(Cu)-Legierung aus einem Gießbehälter abgezogen. Der Strangbewegt sich zwischen zwei Glasfasergurten, die in engem Kontakt zuwassergekühlten Kupferplatten stehen. Nach der anfänglichen Erstar-rung wird der Strang mit einem Luftgebläse zwangsgekühlt.Die Kenntnis der Temperaturverteilung und der Abkühlbedingungenwährend der Erstarrung im Strang ist hilfreich, um Prozessparameterwie z. B. die chemische Zusammensetzung der Legierung ändern zukönnen. Jedoch sind direkte Temperaturmessungen schwierig, da dieGießanlage gänzlich verschlossen ist und außerdem Gießversuchesehr kostspielig sind. Aus diesen Gründen wurde ein numerischesModell entwickelt, um die Temperatur- und Geschwindigkeitsvertei-lung im Strang zu simulieren.Folgende Schritte waren notwendig, um ein gültiges Modell zu erhal-ten: (a) Bestimmung der thermophysikalischen Daten der verwende-ten Legierungen in der flüssigen Phase, im Erstarrungsintervall und imfesten Zustand; (b) Messung der räumlichen Temperaturverteilungim Strang als Funktion seiner Geschwindigkeit mit Thermoelementen;(c) inverse Simulation mit den Ergebnissen von (a) und (b), um denWärmeübergangskoeffizienten zwischen dem Strang und seiner Um-gebung einschließlich des Glasfasergurts zu erhalten. Mit diesen Da-ten kann die Temperaturverteilung in der Stranggießanlage unterVeränderung der Prozessparameter (Strangdicke, Geschwindigkeit,Legierungszusammensetzung) simuliert werden.

2.Numerische Methode und GeometrieZur Modellbildung und Auswahl eines geeigneten Simulationspro-gramms wurde die Strangießanlage analysiert. Nur der mittlere Teildes Strangs wird verwendet, die Ränder werden abgeschnitten undverworfen. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit der Aluminiumlegie-rung ist die Temperaturverteilung über die restliche Strangbreite sehrflach. Daher genügt eine zweidimensionale Beschreibung des Prozes-ses. Das auf Stranggießprozesse spezialisierte Programm Calcosoft(Calcom, Lausanne, Schweiz) wurde ausgewählt, da es flexibel in derAnwendung und relativ leicht handzuhaben ist. Das Programm ver-wendet die Finite-Elemente-Methode (FEM), um die Wärme- unddie Strömungsgleichungen numerisch zu lösen. Die Software basiertauf einer Enthalpieformulierung mit einem impliziten Gleichungslöser.

Die Wärmeleitfähigkeit in der festen Phase wurde mit einem sta-tionären komparativen Verfahren gemessen (Holometrix TCFCM).Im Schmelzbereich wurde der elektrische Widerstand mit einemPulsheizsystem gemessen, und daraus die Wärmeleitfähigkeit mitdem Wiedemann-Franz-Gesetz berechnet [Klemens and Williams(1986)]. Die Dichte bei Raumtemperatur wurde durch Wiegen inLuft und unter Wasser bestimmt (Sartorius AC210S). Die thermi-sche Ausdehnung bei erhöhter Temperatur wurde mit einem Schub-stangendilatometer gemessen (NETZSCH 402E). Zusätzlich wurdentheoretische Berechnungen von thermophysikalischen Eigenschaftenangestellt (z. B. Dichte in der Schmelze), und Größen von geringemEinfluss wurden abgeschätzt (z. B. Viskosität).

4.TemperaturmessungenDer nächste Schritt war die Messung der Temperaturverteilung imerstarrenden Strang und in der Abkühlphase. Dazu wurde ein ange-passter Gießbehälter mit Nuten zur Aufnahme von Thermoelemen-ten, die direkt in den Strang eingeführt werden, gefertigt. Inconel um-mantelte Typ K-Thermoelemente mit einem Aussendurchmesservon 1.5 mm und einer Länge von einigen Metern wurden eingesetzt.Die Thermoelemente wurden von einer elektrisch angetriebenenVorschubeinrichtung bewegt, die Position der Thermoelemente wur-de mit einem Drehwinkelgeber erfasst. Zusätzlich hatten die Ther-moelemente Markierungen ähnlich einem Lineal. Das Verschwindender Thermoelemente im Strang sowie die zugehörige Zeit wurde miteiner digitalen Videokamera aufgezeichnet. Die Thermospannungwurde mit einem Multifunktionsdatenrekorder aufgezeichnet und mit

dem Drehwinkelgeber und der Videokamera synchronisiert. Fünf-zehn erfolgreiche Messdurchläufe zur Messung der räumlichen Tem-peraturverteilung wurden mit unterschiedlichen Stranggeschwindig-keiten an zwei Legierungen erhalten.

5. Inverse SimulationDie gemessenen Daten wurden zur inversen Simulation verwendet,um den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem Strang und sei-ner Umgebung zu bestimmen. Diese Methode minimiert die Abwei-chung zwischen gemessener und simulierter Temperatur, in dem derlokale Wärmeübergangskoeffizient variiert wird [Beck (1969)]. Ausdiesen Simulationen konnte das Verhalten des Wärmeübergangs-koeffizienten als Funktion der Temperatur in den verschiedenen Be-reichen des „Belt-Casters“ abgeleitet werden. Bild 5 zeigt ein Bei-spiel des Verlaufs des erhaltenen Wärmeübergangskoeffizienten inAbhängigkeit von der Temperatur.

6. ErgebnisseDie erarbeiteten thermophysikalischen Daten der Legierungen undder umgebenden Werkstoffe sowie die Wärmeübergangskoeffizien-ten wurden im numerischen Modell dazu verwendet, das Abkühlver-halten des Strangs unter Variation von Stranggeschwindigkeit, Strang-dicke und Legierungszusammensetzung nachzuvollziehen. Aus diesenSimulationen kann ein optimales Prozessfenster für die Stranggießan-lage abgeleitet werden.


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Bild 2: Teil des vernetzten Gebiets in der Umgebung der Gießlippe.

Bild 3: Scheinbare spezifische Wärmekapazität als Funktion der Temperaturbeim Aufheizen und Abkühlen einer AlSn40(Cu)-Legierung.

Bild 4: Temperatur und Abkühlrate von erstarrender AlSn20(Cu)-Legierungals Funktion der Zeit, gemessen mit einem Thermoelement im Zentrum ei-nes kunstharzgebundenen Sandtiegels.

Bild 5: Wärmeübergangskoeffizient als Funktion der Temperatur für mehre-re Stranggeschwindigkeiten und Bereiche des „Belt-Casters”.

Bild 6 zeigt ein Beispiel einer mit einem generalisierten, komplexenModell simulierten Temperaturverteilung in der Mitte des Strangs,die Abweichung von den gemessenen Temperaturwerten, sowie dieAbkühlrate. Die Abweichung kommt einerseits von den Grenzen destheoretischen Modells und anderseits von der Prozessstreuung; bei-des ist in der Größenordnung von etwa 20°C.Die Simulation zeigt, dass die Stranggeschwindigkeit ein Parametermit eher wenig Einfluss auf die Abkühlrate knapp nach der Primärer-starrung ist. In diesem Temperaturbereich finden – abhängig von derAbkühlrate – Gefügeveränderungen wie Ausscheidungen oder Ver-


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Bild 6: Simulierte Temperaturverteilung im Zentrum des Strangs, die Abwei-chung von den gemessenen Werten und die Abkühlrate.

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gröberungen statt. Die Simulation zeigt auch, dass eine wirkungsvolle-re Methode zur Beeinflussung des Gefüges die Änderung der Strang-dicke ist.

7. SchlussfolgerungenEs kann gesagt werden, dass die numerische Simulation in der Lageist, das Abkühlungsverhalten von AlSn(Cu)-Legierungen in einemBelt-Caster, einer speziellen Stranggießanlage, vorherzusagen. Austhermophysikalischen Messungen im Labor und einigen wenigen,sehr kostspieligen Messungen vor Ort war es möglich, ein gültigesnumerisches Modell zu bilden, das den Belt-Casting-Prozess be-schreibt.

LiteraturhinweiseBeck J V, 1969 Int. J. Heat Transfer 12 (621-633)Boehmer J R, 1997 Methodik computergestützter Prozessmodellierung(München: Oldenburg)Calcosoft 2002 Calcosoft-2D Standard User Manual (Lausanne: CalcomSA)Klemens P G, Williams R K, 1986 Int. Met. Rev. 31 (197–215)Lewis R W, Ravindran K, 2000 Int. J. Numer. Meth. Engng. 47 (29–59)Sahm P R, Egry I, Volkmann T, 1999 Schmelze, Erstarrung, Grenzflächen(Braunschweig: Vieweg) pp 8-53Taylor R E, Groot H, Goerz T, Ferrier J, Taylor D L, 1998 High-Temp.-HighPress. 30 (269–275)Vesely F J, 1993 Computational Physics (New York: Plenum Press) pp 229–246

Mariazeller Straße 75, A-3160 TraisenTel.: 02762 / 90300 - 0, Fax: 02762 / 90300 - 390E-Mail: [email protected], http://ww.fittings.at

65.Gießerei –WeltkongressmitTechnischem ForumundAusstellung20./24.10.2002 in Gyeongju, Korea

Der von der Korean Foundrymen`s Societyin vorbildlicher Weise in Gyeongju, einerder ältesten Städte der koreanischen Halb-insel – die Stadt war 1000 Jahre lang Haupt-stadt der mächtigen Shilla-Dynastie – orga-nisierte 65. Gießerei-Weltkongress unterdem Motto „Gießerei-Innovationen für das21. Jahrhundert“ brachte weit über 600Gießereifachleute zu einem intensiven Erfah-rungsaustausch zusammen. Die Teilnehmerund ihre Begleitpersonen kamen aus 33 Län-dern weltweit und fanden ein umfangreichesund qualitativ hochwertiges Vortragsangebotvor. Es war dies der erste Gießerei-Welt-kongress mit Englisch als einziger Kongress-sprache.Der österreichische Beitrag war ein Keynote-Vortrag in der Sparte „Stahl“ zum Thema„Innovation of Materials in Steel Castings forPower Plants“ von A. Buberl, W. Gisel-brecht (Vortragender), R Hanus und G. Ibin-ger, voestalpine Gießerei Linz GmbH.Alle 56 Vorträge und 69 Posterpräsentatio-nen des Kongresses sind in einem DIN A 4Tagungsband mit 1167 Seiten zusammen-gefasst. Die Titel aller Präsentationen wurdenbereits in Heft 5/6 der Gießerei-Rundschau49(2002) auf den Seiten 88 bis 90 bekannt-

gegeben. Kopien einzelner Beiträge (in engli-scher Sprache) können vom ÖsterreichischenGießerei-Institut in Leoben gegen Kostener-satz (Tel.: +43 (0)3842 43101-0, Fax: -1)bezogen werden.Im Anschluss an den Kongress wurde inte-ressierten Teilnehmern ein umfangreichesWerksbesichtigungsprogramm geboten.Im Rahmen der Veranstaltung fanden aucheine Vorstandssitzung und am 22. 10. 2002die Generalversammlung der WFO statt.Österreich ist im WFO-Vorstand durchDipl.-Ing. Alfred Buberl vertreten, als Dele-gierte in der Generalversammlung nahmenDipl.-Ing. E. Nechtelberger und Dipl.-Ing. Dr.W. Giselbrecht teil.Die WFO umfasst derzeit 33 Mitglieder, wo-bei Mexiko als neues Mitglied eingetreten ist.9 Mitgliedschaften sind wegenBeitragsrückständen derzeit sus-pendiert.Der von der Price WaterhouseCoopers AG vorgelegte Bilanz-prüfungsbericht für 2001 unddie Budgetansätze für 2002 und2003 wurden zur Kenntnis ge-nommen.Die Gießerei-Weltkongresse undTechnischen Foren für die nächs-ten Jahre wurden wiefolgt festgelegt:

2003 TechnischesForum mitGIFA in Düs-seldorf

2004 66. Gießerei-Weltkongressin Istanbul/Türkei

2005 TechnischesForum mitGießerei-Aus-stellung inUSA

2006 67. Gießerei-Weltkongress in Groß-britannien

2007 Technisches Forum mit GIFA in Düs-seldorf

2008 68. Gießerei-Weltkongress in Indien2009 Technisches Forum in Tschechien2010 Anwärter: China bzw. Mexiko

Als neuer WFO-Präsident für 2003 wurdeMichael Clifford, UK, als Vizepräsident AlfredBuberl, A, gewählt. Prof. Dr. Josef Suchy, PL,wurde als Schatzmeister bestätigt. NeuePast-Präsidenten sind Conner Warren, USA,Juan Jo Leceta, E, und Leonid Koslov, RUS.Dr. Milan Horacek, CZ, wurde in den WFO-Vorstand aufgenommen.

Der WFO – Vorstand umfasst nunmehr,zusätzlich zum oben genannten Präsidium,noch folgende Repräsentanten:Dr. P.N. BHAGWATI, Indien,Dr. M. HORACEK, CZ,Prof. Zin-Hyoung LEE, Korea, →


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Mitteilungen derWFOWorld Foundrymen Organization

WFO-GeneralversammlungOben: Mitglieder des Exekutivkommittees (v.l.n.r.) G. Sun/China,

A. Buberl/A., P.N. Bhagwati/Indien, J.J. Leceta/E, P.R. Roland/N.Unten: Österreichs Delegierte E. Nechtelberger und E. Giselbrecht.

Koreanische Folklore zur Begrüßung.

Prof.emerit. Dr. Hyung Yong Ra, Vorsitzenderdes Organisationskommittees, heißt die Kongress-teilnehmer willkommen.

Der umfangreiche Kongressband.

Dr. W. Giselbrecht präsentiert den österreichi-schen Beitrag.

Prof. Keisaku OGI, J,Mr. Salvador Macias RANGEL (Mexiko),Mr. Per Rolf ROLAND, N,Prof. Guoxiong SUN, China, undDr.-Ing. Gotthard WOLF, D.Die nächste Vorstandssitzung der WFO istfür Februar 2003 in London geplant, dienächste Generalversammlung wird anlässlichdes Technischen Forums/GIFA am 17. Juni2003 in Düsseldorf stattfinden.

WFO – EnvironmentalAward 2002 – die Umwelt-schutz-AuszeichnungDie WFO-Kommission 4 „Umweltschutz inder Gießereiindustrie“, geleitet von HerrnDr. H.-P. Graf, CH, hatte im November2001 den WFO-Umweltschutzpreis 2002ausgeschrieben und die Mitgliedsorganisa-tionen aufgefordert, ihre Gießereien zurEinreichung einzuladen. Der Preis sollte fürherausragende Umweltschutzmaßnahmeneiner ganzen Gießerei bzw. eines ökolo-gisch höchsterfolgreichen Projektes verge-ben werden, wobei die nachgewiesenenMaßnahmen nicht älter als 5 Jahre sein soll-ten. Vorgesehen waren ein erster Preis (eineStatue, ein Zertifikat und eine Freikarte zurKongressteilnahme (max. US $ 3.000,–)mit Präsentationsmöglichkeit des aus-gezeichneten Projektes), sowie drei zweitePreise (Statue, Zertifikat und Präsentations-einladung).Die aus 8 Ländern eingereichten 13 Projektewaren insgesamt von hoher Qualität, sodassdie Jury einen 1. Preis (Volvo Powertrain,Gießerei Skövde, S), vier 2. Preise (Fundicio-nes del Estanda,SA, Spanien; Döktas A.S.,Türkei; Neenah Foundry Comp., USA; Ge-org Fischer GmbH & Co KG,D) und 8 „Lau-dationes“ vergab. Die Preisverleihung erfolgteim Rahmen der Schlussfeier des Kongressesam 23. 10. 2002.

Eine CD-ROM mit allen Vorträgen und Pos-terpräsentationen des Technischen ForumsWarschau, 21./22. September 2001, zumThema „New Materials in Casting Enginee-ring“ ist nun erhältlich. Die CD-ROM enthältdie folgenden ausführlichen Beiträge (in Eng-lisch):

Gegossene Composite und neueWerkstoffe – Erstarrung, Gefügeaus-bildung, Eigenschaften, Anwendungund neuere Entwicklungen.Von Dr. Rajiv Asthana, Universität Wisconsin-Stout, USA, Dr. Natalia Sobczak und Prof.Dr. Jerzy Sobczak, Vortragender, Gießerei-forschungsinstitut Krakau.

Zwischenstufenbehandlung von Eisen-legierungen.Von Prof. Dr. Jiri Svejcar, Universität Brünn

Neue und moderne Formstoffe fürdie Form- und Kernherstellung zurGussproduktion.Von Dr.-Ing. Alexander Schrey, Institut fürGießereitechnik, Düsseldorf, Prof. Dr.-Ing.Werner Tilch, TU-Bergakademie Freibergund Dipl.-Geol. Horst Wolff, Vortragender,VDG Düsseldorf.

Computersimulation der Mikrostruk-tur von Gusslegierungen an Beispie-len von Mg-Si-Al- und Superlegierun-gen.Von Dr. A. Jacot, Vortragender und M. Rap-paz, Laboratorium für physikalische Metallur-gie der Ecole Polytechnique, Lausanne.

Moderne Metallographie – Quantita-tive Beschreibung der Mikrostrukturvon eutektischen Al-Si-Legierungenim Hinblick auf deren mechanischeEigenschaften.Von Prof. Dr. K. J. Kurzydlowski und Dr.W. L. Spychalski, Universität Warschau.

Die CD-ROM kann zum Preis vonUS $ 10,– bestellt werden bei:Stowarzyszenie Techniczene OdlewnikowPolskich, Tel.: +48 (12) 422 65 49,Fax: +48 (12) 411 42 11.


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Eine WFO-Lautatio zum Environ-mental Award 2002 erhielt das Eisen-werk Sulzau-Werfen für sein Projekt„Schrittweise zur abfallfreien Wal-zengießerei!“

CD-ROMWFO-TechnischesForumWarschau 2001verfügbar

Mitteilung des CAEFCommittee ofAssociationsof European Foundries

International Foundry Forum2002 BerlinEin weltweites Treffen der Führungs-kräfte aus dem GießereiwesenCa. 190 Teilnehmer aus der „Gießereiwelt“trafen sich am 10./11. Oktober im Haus derDeutschen Wirtschaft in Berlin zu einemDialog über wesentliche Markt- und Ge-schäftstrends der Branche. Die Teilnehmer-schaft bestand aus Unternehmerpersönlich-keiten aus 21 Ländern, die zum einen diewesentlichsten Gussanwenderindustrien re-

präsentierten (Automobilindustrie, Maschi-nenbau, Transportwesen, Energietechnik,Luftfahrtindustrie etc.), sowie des weiterenaus den führenden Repräsentanten derGießerei-Industrie sowie des Gießereima-schinenbaus bestand. Ziel der zweitägigenKonferenz, zu der nur eine ausgewählte Zahlhochrangiger Branchenvertreter eingeladenwar, war es, die Perspektiven des Gussein-satzes zu erörtern und die Anforderungenan Struktur und Performance der Gieße-reien und Gießereimaschinenbauer kritischzu beleuchten.

Veranstalter des Forums, das vom BDI-Hauptgeschäftsführer Herrn Dr. von Warten-berg eröffnet wurde, waren CAEF (TheEuropean Foundry Association) und CEMA-FON (The European Foundry EquipmentSuppliers Association).Dr. Kawlath , Präsident von CAEF, fasste dengroßen Erfolg des Forums wie folgt zusam-men: „Das International Foundry Forum hateine neue Ära der Partnerschaft zwischenden Gusskunden, den Gießereien und denGießereiausrüstungsunternehmen eröffnet. Eshat sich zu einem „Summit“ der führenden

CEOs der Branchen entwickelt, um Grund-sätze für ein zukünftig erfolgreiches Manage-ment im Gießereiwesen zu diskutieren.“Gabriele Galante, Präsident von CEMAFON,kommentierte: „Das Forum kann sicherlichals Erfolg hinsichtlich der fundamentalenZiele, die es erreichen wollte gewertet wer-den, nämlich:wertvolle Marktinformationen zu liefern,ein Gefühl der Zusammengehörigkeit un-ter den wesentlichen Branchenmitgliederndes Gießereisektors zu entwickeln und

ein Bewusstsein für die gemeinsamenZiele von Gussendverbrauchern, Gieße-reien und Gießereimaschinenbauern zuerzeugen.“

Die Generalsekretäre beider Veranstalter,Dr. Urbat (CAEF) und Dr. Habig (CEMA-FON) stellten fest, dass sich das InternationalFoundry Forum als die Nummer-Eins-Veran-staltung für Führungskräfte der Gießereiweltetabliert hat.Eine CD mit den Präsentationen der über 20Redner wird demnächst verfügbar sein bei:

CAEF – The European Foundry AssociationTel.: +49 (0)211 68 71-217, Fax: -205E-Mail: [email protected]

CEMAFON – European Foundry EquipmentSuppliers AssociationTel.: +40 (0)69 66 03-1278, Fax: -2278E-Mail: [email protected]

Bitte wenden Sie sich für weitereRückfragen an:Dr. Klaus Urbat, Tel.: +49 (0)211 6871-215


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Aus den Betrieben200 Jahre Georg Fischer – 200 Jahre innovative Gießereitechnik

nach Schweden und in das industrialisierteEngland, hinter sich. Dabei hatte er sich eininternationales Beziehungsnetz zu wichtigenPersönlichkeiten seiner Zeit, wie z. B. MichaelFaraday, dem DampfmaschinenkonstrukteurJames Watt und seinen Söhnen, sowie auchzu Erzherzog Johann von Österreich undv.a.m. aufgebaut, das er später intensiv zunutzen verstand.

Stahlformguss undTemperguss – zweiepochale Erfindungen1805 gelang J.C. Fischer mit der Herstellungvon Gussstahl eine epochale Erfindung, mitder er das Monopol des englischen Hunts-man-Stahles brechen konnte. Damit war esnun möglich, im Gegensatz zum gehämmer-ten Tiegelstahl, dünnwandige Bauteile, wiesie der Maschinenbau benötigte, sehr genauzu gießen. Mit der Spezialisierung auf Stahl-form- und später Temperguss schuf Fischerdamit die Grundlage für das spätere Wachs-tum zu einem weltweit tätigen Konzern. Inden Folgejahren erfand J.C. Fischer, der alleseine Erfindungen mangels eines SchweizerPatentgesetzes nach dem „ÖsterreichischenPrivilegiengesetz“ in Österreich patentierenließ, zahlreiche andere Legierungen, darun-ter auch 1828 den „schmied- und schweiß-baren Weichguss“ – den Temperguss.J.C. Fischer und sein Sohn Georg Fischer I(1804–1888) gründeten 1833 im aufstre-benden Österreich zwei Stahlwerke: Hain-feld an der Gölsen und „Die Fischer’scheWeicheisen- und Stahl-Gießerei-Gesell-schaft“ in Traisen. Die Geschäftsführung derschon 1827 in Hainfeld gekauften „Guss-stahlund Feilenfabrik“ übernahm GeorgFischer I. Sein Bruder Berthold Fischer(1807–1879), der fünfte Sohn von J.C.Fischer, erhielt die Leitung des Werkes Trai-sen, wo heute die Produktion von Georg-

Fischer-Tempergussfittings konzentriert ist,nachdem der Konzern das 1894 verkaufteWerk im Jahr 1990 wieder zurückerworbenhat.Bei J.C. Fischers Tod 1854 waren dessenSchaffhauser Betriebe zu Kleinstbetriebengeschrumpft. Erst seinem Enkel, Georg Fi-scher II (1834–1887) gelang es 1864, ausdem Handwerksbetrieb ein Industrieunter-nehmen zu formen und die von seinemGroßvater gemachten Erfindungen auchindustriell zu nutzen. Das nötige Kapital undWissen floss aus den beiden Betrieben inÖsterreich.Als erstes Unternehmen in Europa produ-zierte Georg Fischer ab 1864 Temperguss-fittings (gegossene Rohrleitungsteile) – mitTemperguss-Know-how aus Traisen – undlegte damit die Basis für die heutige Unter-nehmensgruppe Rohrleitungssysteme.Die von J.C. Fischer 1845 erfundene Stahl-formgussproduktion wurde erst 1877 – also32 Jahre später – von Georg Fischer II indus-triell aufgenommen und in der Folge konti-nuierlich weiterentwickelt.Nach dem Tod seines Vaters 1887 über-nahm Georg Fischer III (1864–1925) die Lei-tung des Unternehmens und gründete 1895zur Umgehung der hohen deutschen Zölleim benachbarten deutschen Singen am Ho-hentwiel eine Fittingsfabrik als Zweignieder-lassung des Schaffhauser Hauptwerkes.Deutschland, der große Nachbar im Norden,entwickelte sich im ausgehenden 19. Jahr-hundert zu einer der führenden europäischenIndustienationen und war lange Zeit Fischerseinziger Auslandsmarkt.

Wandel zurAktiengesellschaftDer steigende Kapitalbedarf veranlassteGeorg Fischer III 1896 zur Gründung der„Aktiengesellschaft der Eisen- und Stahl-

Firmengründer Johann Conrad Fischer

Der international tätige IndustriekonzernGeorg Fischer, heute ein führender Entwick-lungspartner und Systemanbieter für indu-strielle Anwendungen, feiert in diesem Jahrsein 200-jähriges Bestehen. Unter dem Mot-to „Wir formen die Zukunft“ haben rd. 160Konzerngesellschaften in aller Welt den Kon-takt mit den Partnern des Unternehmensgepflegt. Der zentrale Festakt mit prominen-ten Gästen aus der ganzen Welt fand am4. Juni 2002 in Schaffhausen/CH, dem Grün-dungsort und auch dem heutigen Konzern-sitz statt.

Historischer Rückblick

Am 3. Juni 1802 legte ein innovativer Tüftler,Johann Conrad Fischer (1773–1854), derSohn eines angesehenen Schaffhauser Kup-ferschmiedes, mit der Eröffnung einer Gie-ßerei für Feuerspritzen und Glocken imMühlental in Schaffhausen den Grundsteinfür den heutigen Weltkonzern. Als 29-Jäh-riger hatte er zu diesem Zeitpunkt schonausgedehnte Lehr- und Wanderjahre, u.a.

werke von Georg Fischer“ mit einemAktienkapital von damals 3 Mio. CHF. Schonsechs Jahre später musste Georg Fischer IIIwegen finanzieller Schwierigkeiten aus demUnternehmen ausscheiden. Er wurde 1902durch Ernst Homberger (1869–1955) ab-gelöst, der die Gesellschaft als Generaldirek-tor mit unternehmerischem Weitblick 50Jahre führte und prägte.

Ende 1903 wurde das neue Markenzeichen+GF+ erstmals amtlich eingetragen und ab1904 verwendet. Die beiden Kreuze sym-bolisieren stilisierte Fittings.Vom Ausbruch des ersten Weltkrieges wardie Aktiengesellschaft, wie alle exportorien-tierten Unternehmen, hart betroffen und eskam zu Absatzeinbrüchen. Die Rüstungspro-duktion sorgte jedoch bald für Ausgleich undinsbesondere das Geschäft mit Automobil-guss erlebte einen beachtlichen Aufschwung.Um die Lebensmittelversorgung seinerSchaffhauser Mitarbeiter sicherzustellen, über-nahm Georg Fischer 1918 den Gutsbetriebund das ehemalige Klarissenkloster Paradiesin der Nähe von Schaffhausen. Seit 1974dient dieses Kleinod dem Georg-Fischer-Konzern als Tagungs- und Ausbildungszen-trum und beherbergt auch die weltweit ein-zigartige Eisenbibliothek.

Neue Materialien –neue FertigungsverfahrenDer Aufschwung nach dem ersten Welt-krieg veranlasste die Geschäftsleitung derGeorg Fischer AG auch nach weiteren lu-krativen Geschäftsfeldern Ausschau zu hal-ten.Mit dem Erwerb der Aktienmehrheit an derMaschinenfabrik Rauschenbach in Schaffhau-sen, einem Hersteller von Landwirtschafts-,Müllerei- und Holzbearbeitungsmachinenstieß Georg Fischer 1921 in den Bereich desMaschinenbaues und des Graugusses vor.Der Beginn der Produktion von Textilappa-

raten für die Automatisierung von Web-stühlen (1926) und die Aufnahme der Serien-produktion von Drehmaschinen (1938) mar-kieren die Anfänge der UnternehmensgruppeFertigungstechnik.Ungeachtet dieser neuen Aktivitäten verlordie Gesellschaft das Gießereigeschäft als ihreKernkompetenz nie aus den Augen. Mitteder zwanziger Jahre wurde eine Stahlgießereierrichtet und mit der Massenfabrikation vonAutomobilguss begonnen. Das Fittingswerk inSingen wurde modernisiert und 1928 dieGießerei Wagner & Englert GmbH in Mett-mann/D erworben.

Weltwirtschaftskrise undwirtschaftliche ErholungHatte Georg Fischer im Jahre 1930 nochrd. 6500 Beschäftigte, so reduzierte dieWeltwirtschaftskrise das Unternehmen aufrd. 3500 Mitarbeiter in drei Jahren. Danktechnischer Innovationen und modernisierterProduktionsverfahren konnte dieser Absturzschon bald beendet und 1935 mit derSerienfertigung des Trilex-Rades, einer Eigen-entwicklung eines neuen Lastwagen-Rades,begonnen werden, was der Fahrzeugtechnikeinen enormen Aufschwung brachte.Mit dem Ausbruch des zweiten Weltkriegesgeriet das Schweizer Unternehmen erneutunter Druck, waren doch drei seiner Zweig-betriebe mit Standorten in Deutschland undEngland in Ländern, die sich nun im Kriegs-zustand befanden. Während die Gusspro-duktion starke Einbrüche erlitt, war der Ma-schinenbau weiterhin gut beschäftigt.Nach dem Kriegsende löste der Bedarf desWiederaufbaues Europas in der Schweizeine Hochkonjunktur aus, wobei vor allemdas Stahlgussgeschäft florierte. Auch die Be-triebe im Ausland konnten ihre Beschäfti-gung wieder aufnahmen.Bei der Herstellung von Fittings, einem dertraditionsreichsten Geschäftszweige des Un-ternehmens, fiel Anfang der fünfziger Jahreeine weitsichtige Entscheidung: die Ein-führung von Kunststoff im Rohrleitungsbau.1957 wird in Singen/D die erste Produk-tionsstätte für Kunststofffittings aus PVC undPE eingeweiht. Dieser zur damaligen Zeitsehr mutige und innovative Schritt brachteGeorg Fischer seine heutige führende Stel-lung im Bereich Kunststoff-Rohrleitungssy-steme, mit weltweiten Fertigungsstätten inArabien, Großbritannien, Israel, Italien, Japan,Polen, Singapur und USA.1972 erwirbt Georg Fischer auf dem Gebietdes Anlagenbaues die Fa. Waeschle in Ra-vensburg/D, die Weltmarktführerin für För-dersysteme von rieselfähigen Stoffen. 1979folgt die Übernahme der Buss AG in Basel/CH, dem Spezialisten für die chemische Ver-fahrens- sowie die Misch- und Knettechnik.Mit dem Kauf der Charmilles Technologiesin Genf/CH steigt Georg Fischer 1983 in diezukunftsträchtige Elektroerosionstechnologie

ein und wird nach dem Erwerb der Agie SAin Losone/CH 1996 und Gründung der AgieChamilles Gruppe zum heutigen Weltmarkt-führer im Bereich Elektroerosionsmaschinen.

Stahlguss auf dem RückzugAuch in den Stahlguss war zwischen 1954und 1964 mit dem Ausbau der Gießerei imMühlental kräftig investiert worden. TrotzWeltruf des Unternehmens führte eine kon-tinuierliche Verschlechterung des Preis-Leis-tungs-Verhältnisses zu einem drastischenRückgang der Stahlgussaufträge, sodass sichGeorg Fischer nach 114 Jahren Stahlform-guss 1991aus diesem nicht mehr lukrativenGeschäftsbereich zurückzog.Im Gießereianlagenbau wurde 1992 mit Ma-schinen und Aggregaten auf Lizenzbasis be-gonnen, es folgte die Entwicklung von voll-automatischen Form- und Gießanlagen (Sys-tem Bührer) und die Aufnahme der Produk-tion eigener Strahlmaschinen. Nach einemvierjährigen Joint-Venture mit dem dänischenDISA-Konzern (vertikale Formmaschinen) undeiner Übernahme des Georg Fischer-Anteilsdurch DISA endete im Jahre 2000 das GeorgFischer Engagement im Gießereianlagenbau.

Kerngeschäft FahrzeugtechnikDie Fahrzeugtechnik entwickelte sich nachdem Zweiten Weltkrieg infolge der Massen-motorisierung zur gegenwärtig größtenSparte des Konzerns.Insbesondere zwischen 1970 und 1987 er-lebte der Automobilguss einen fulminantenAufschwung.1971 wird das vom späteren Konzernlei-tungsmitglied Anton Alt (1936–1994) ent-wickelte Magnesium-Konverter-Verfahrenpatentiert. Das Verfahren ermöglicht dieprozesssichere, industrielle Herstellung vonhochbeanspruchbarem Gusseisen mit Kugel-grafit. Es bildet die Grundlage für die Groß-serienfertigung von Sphärogusskomponen-ten, heute eine Haupttätigkeit der Unter-nehmensgruppe Fahrzeugtechnik.Unter dem Druck der wachsenden Umwelt-problematik führt die Forderung der Auto-mobilindustrie nach Gewichtseinsparung imHinblick auf die Realisierung geringerer Fahr-zeuggewichte und erhöhter Treibstoffwir-kungsgrade sowie geringeren Emissionen zurEntwicklungsrichtung Leichtbauweise. DemWerkstoff Leichtmetall wird damit ein hoherStellenwert eingeräumt.Georg Fischer trug als bedeutender Guss-zulieferer zur Automobilindustrie dieser Ent-wicklung Rechnung und beteiligte sich schon1972 an der GEGE Gebr. Grundmann inHerzogenburg, deren Leichtmetallgießereidurch Verlegung der Schaffhauser Kokillen-und Druckgießerei an den Standort Herzo-genburg im Jahr 1972 rasch zu einer leis-tungsfähigen Kundengießerei ausgebaut undin den Folgejahren weiter vergrößert wurde.Der vor allem von Seiten der Fahrzeugindus-


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Foto: Eric Bührer

CEO Martin Huber führt den Georg Fischer Kon-zern seit 1992. In seiner Hand der Temperguss-Kreuz-Fitting, der seit 1904 das Markenzeichen+GF+ des Konzerns ist.

trie rasch steigende Bedarf an Komponentenaus Aluminium und Magnesium veranlassteGeorg Fischer zu einer gewaltigen Auswei-tungskampagne in Richtung zukunftsträch-tiges Leichtmetall.1998 wurden die mb-Guss Metallbearbei-tung Friedrichshafen/D und 1999 die Möss-ner-Gruppe in München/D erworben, wo-mit auch die Mössner Produktionsstandortein Österreich, das Steirische DruckgusswerkGes.m.b.H. Altenmarkt und die AustriaDruckguss Ges.m.b.H. Gleisdorf zu GeorgFischer kamen.Damit konnte die UnternehmensgruppeFahrzeugtechnik, die heute führende Anbie-terin von Automobilgussteilen in Europa,ihre Kapazität im Bereich Leichtmetall ver-vierfachen.Die Unternehmensgruppe Anlagenbau wur-de im Jahre 2000 durch Akquisition der Fa.Werner & Pfleiderer und Zusammenschlussmit Buss und Waeschle unter dem NamenCoperion zum Weltmarktführer in derKunststoffaufbereitung.

Georg Fischer heute

15.000 Beschäftigte erwirtschafteten 2001 inüber 160 weitgehend selbständig tätigenKonzerngesellschaften in über 100 Staateneinen Gesamtumsatz von rd. 2,75 Mrd. €.

Der Mehrheitsanteil an der Georg FischerAnlagenbau (Coperion) wurde mit Beginndes 4. Quartals 2002 abgegeben. Dies ent-spricht der Strategie von Georg Fischer, sichauf die anderen drei Kerngeschäfte zu kon-zentrieren.Um gemeinsam nachzudenken, wo der Ge-org Fischer-Konzern heute steht und wie eszu dieser eindrucksvollen Entwicklung kam,wollte das Unternehmen das Jubiläum dazunützen, insbesondere seinen Mitarbeitern,aber auch Partnern und Freunden und nichtzuletzt seinen Aktionären die Kultur und dieWerte des Unternehmens näher zu bringen,weshalb die Jubiläumsfeierlichkeiten auf derganzen Welt von Mitte März bis Ende No-vember standortbezogen ausgerichtet waren.

Auch die österreichischenStandorte feiertenDie österreichischen Produktionsstätten be-gingen die Jubiläumsfeierlichkeiten am 15. Junifür den Standort Traisen, am 29. Juni aufBurg Gallenstein für die Georg Fischer Möss-ner GmbH Nfg. & Co. KG in Altenmarkt,am 14. September für den Standort Herzo-

genburg im VAZ St.Pölten und am 21. Sep-tember für Georg Fischer Mössner GmbHNfg. & Co. KG Gleisdorf mit einer Erlebnis-fahrt auf der Feistritztalbahn.

StandortTraisen/NÖDie Georg Fischer Fittings GmbH in Traisen/NÖ ist heute nach den Stillegungen derTempergießereien in Bedford/GB, Mettmann,Singen/D und Schaffhausen/CH das Kompe-tenzzentrum für Tempergussfittings (gegos-sene Rohrverbindungsteile) im Georg-Fischer-Konzern und gleichzeitig europäischer Markt-führer.Von Georg Fischer I bereits 1833 erwor-ben und als Schmiede für Textilmaschinen-spindeln betrieben, begann dessen BruderBerthold (der in Traisen begraben liegt),nach der Übernahme der Leitung elf Jahrespäter mit der Herstellung von Temper-guss. 1851 erhielt die „Weicheisen &Gussstahlfabrik“ von Berthold Fischer beider Londoner Weltausstellung eine Aus-zeichnung. Für fast 50 Jahre blieb dasGussstahlwerk im Familienbesitz der Fi-schers, bis es 1894 an die vier Brüder Al-fred, Dr. Arthur, Edgar und Guido vonLenz, die späteren Wienerberger-Gründer,verkauft wurde und in österreichischen Pri-vatbesitz zurückkam. Mit der Aufnahmeder Fittingsproduktion im Jahre 1898 wares auch zur Konkurrentin von Georg Fi-scher geworden.In der Folge hatte das Unternehmen ver-schiedene Eigentümer und Namen, bis es1939 durch die Österreichisch-Alpine Mon-tangesellschaft als „Stahl und TempergussAG übernommen wurde. Im Jahre 1990kehrte die damalige Fittings Traisen GmbHdurch Erwerb der Mehrheitsbeteiligung vomVoest-Alpine-Konzern nach fast 100 Jahrenzu Georg Fischer zurück. Heute beschäftigtdas Werk Traisen, das zur Unternehmens-gruppe Rohrleitungssysteme gehört, über500 Mitarbeiter, die jährlich rd. 80 Mio. Fit-tings produzieren.

StandortAltenmarkt/Stmk.Die als Fa. Alucon 1972 gegründete, 1980von der Mössner-Gruppe übernommeneund seit 1999 zur Georg Fischer-Fahrzeug-technik gehörige Druckgießerei produziertheute mit 570 Mitarbeitern Druckgussteileaus Aluminium und Magnesium für denFahrzeuginnenraum, für die Karosserie undfür den Antriebsstrang, z.T. fertigbearbeitetund montiert als einbaufertige Komponen-ten.

Standort Gleisdorf/Stmk.Die Gleisdorfer Druckgießerei mit derzeit240 Mitarbeitern, gegründet 1978 vonRenault, gehört seit 1999 zur Unterneh-mensgruppe Fahrzeugtechnik.Gleisdorf hat die Systemführerschaft für me-dienführende dickwandige und druckdichteTeile, wie Öl- und Wasserpumpen, für Ge-triebe-Innenteile und Vakuumdruckguss fürschweißbare und wärmebehandelte Struk-turteile.


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Der Georg Fischer-Konzern Umsatzanteil 2001umfasst heute vierUnternehmensgruppen:Georg Fischer Fahrzeugtechnik 34 %Georg Fischer Rohrleitungssysteme 21 %Georg Fischer Fertigungstechnik(Agie Charmilles) 30 %Georg Fischer Anlagenbau (Coperion) 15 %

Besuch an der letzten Ruhestätte von BertholdFischer in Traisen (v.l.n.r.: Martin Huber, Präsi-dent der Konzernleitung; Peter Maiwald, Ge-schäftsführer Traisen; Enst Willi, Mitglied desKonzernvorstandes).

Festveranstaltung auf Burg Gallenstein.

Mitarbeiter-Erlebnisfahrt auf der Feistritztalbahn.

Holding-Vorstand M. Pechlaner und die Stand-ortgeschäftsführer E. Neuwirth, A. Keidies undC. Aichinger begrüßen den HerzogenburgerBürgermeister A. Rupp im VAZ St. Pölten.

Standort Herzogenburg/NÖDer größte österreichische Produktionsstand-ort innerhalb der Unternehmensgruppe Fahr-zeugtechnik ist Herzogenburg. Die im Jahre1862 vom Schlossermeister Carl Grund-mann in Wien gegründete „K.u.K. PrivilegierteSchlosserwarenfabrik“ wurde 1878 nach Her-zogenburg verlegt, ab 1929 für die Eigenver-sorgung um eine Grau- und Tempergießereierweitert und Ende des Zweiten Weltkriegeszu einer Kundengießerei ausgebaut.Nach Beteiligung von Georg Fischer im Jahre1972 an der Fa. GEGE Gebr. Grundmannund Verlegung der Schaffhauser Aluminium-gießereien nach Herzogenburg wurde dieLeistungsfähigkeit als Kundengießerei we-sentlich gesteigert und in den Folgejahrensowohl die Eisengusssparte modernisiert alsauch die Leichtmetallkapazitäten insgesamtverdreifacht.

1992 wurde die Gebr. GrundmannGes.m.b.H. in die Georg Fischer Automobil-guss GmbH umgewandelt, 1996 der BereichSchließtechnik an den Schweizer KABA-Konzern verkauft.

Anfang 2002 erfolgte die Aufgliederung invier rechtlich selbstständige Gesellschaften:

Georg Fischer Automobilguss AG(Holding- u. Dienstleistungsgesellschaft)

Georg Fischer Druckguss GmbH &Co KG

Georg Fischer Eisenguss GmbH

Georg Fischer Kokillenguss GmbH

Das Produktionsprogramm umfasst imDruckguss u.a. Getriebe-, Kupplungs- undLenkgehäuse sowie Ölwannen; im EisengussKurbel- und Nockenwellen, Auslasskrümmer,Bremsträger, Kurbelwellenlagerdeckel etc.und im Kokillenguss Ventilgehäuse, Schwenk-lager, Radträger, Lenker, Radnaben, LKW-Kupplungsgehäuse, -Schwungradgehäuse, -Lagergehäuse u.a.m.

Die UnternehmensgruppeFahrzeugtechnikDie drei Standorte Altenmarkt, Gleisdorf undHerzogenburg gehören mit ihren insgesamtrd. 1700 Mitarbeitern zur Unternehmens-gruppe Fahrzeugtechnik, die mit 34 % vomKonzernumsatz 2001 die umsatzstärksteGruppe darstellt.Mit rd. 6.600 Mitarbeitern an 17 Standortenin 7 Ländern (CH, A, D, H, GB, USA, China)konnte diese Unternehmensgruppe im Jahre2001 einen Umsatz von rd. 950 Mio. € er-wirtschaften.Ferdinand Stutz, der Leiter der Unterneh-mensgruppe Fahrzeugtechnik, stellte in seinerFestrede am 14. September im VAZ St. Pöl-ten u.a. fest, dass es auch für ein Unterneh-men wie Georg Fischer keine Selbstver-ständlichkeit war, 200 Jahre alt zu werden.Innovationsfreudigkeit und die beharrlichePflege von Kernkompetenzen seien wesent-liche Voraussetzungen gewesen.„200 Jahre wird man nicht so ohne weite-res von selbst. Nicht ohne Know-how.

Nicht ohne die Kenntnis einschlägiger Ver-fahren und Prozesse. Und schon gar nichtohne qualifizierte und engagierte Mitarbei-terinnen und Mitarbeiter. 200 Jahre GeorgFischer sind daher auch 200 Jahre Leis-tungsfähigkeit und Leistungsbereitschaft vonGenerationen, die dem Unternehmen ver-bunden waren und noch immer verbundensind. Menschen, die den technischen undwirtschaftlichen Wandel begleiten und ge-stalten. Menschen mit Kenntnissen und Fer-tigkeiten, auf die das Unternehmen bauenkann. Ihnen gilt mein Dank und meine An-erkennung für das bisher Geleistete. Undich bin zuversichtlich, mit Ihnen auch dieZukunft zu meistern !“

Community Benefit –CleanWaterAus Anlass des 200-jährigen Firmenjubiläumsstellte Georg Fischer für die nächsten dreiJahre rd. 3 Mio. CHF für eine Jubiläumsstif-tung „Community Benefit – Clean Water“zur Verfügung, um damit die Lebensqualitätvon Bevölkerungsgruppen in unterentwickel-ten Ländern durch sauberes Trinkwassernachhaltig zu verbessern.Wie einer Mitteilung von Georg Fischer vomNovember 2002 zu entnehmen ist, wurdediese Aktion von den Georg-Fischer-Ak-tionären und der Öffentlichkeit gut aufge-nommen und hat zu weiteren Spendengeführt, sodass z.Z. 3,6 Mio. CHF zur Ver-fügung stehen. Mit diesen Mitteln konnteGeorg Fischer im Jubiläumsjahr in Zusam-menarbeit mit internationalen Hilfswerkenmit Start 27. 3. 2002 bereits Projekte zurVersorgung mit sauberem Trinkwasser erfolg-reich realisieren. So in Niederurnen, Kame-run, Mocambique, Ecuador und Bulgarien.Weitere Clean Water Projekte in Afghanis-tan, Guatemala, Tansania, Äthiopien undMoldawien sind im Anlaufen. Die Projektewerden weitergeführt werden..


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Foto: Marius Höfinger

F. Stutz hielt die Festrede im VAZ St. Pölten.

setzt auf Entwicklung

Weiter ausbauen wird die auf Zylinderköpfeund Motorblöcke spezialisierte Linzer Leicht-metallgießerei Hydro Aluminium Mandl&Berger ihre Entwicklungszusammenarbeit mitden führenden Autoherstellern. Die Zahlder mit Entwicklungsaufgaben befassten In-genieure wird von heute 25 bis ins Jahr2005 auf 40 steigen. Das vergrößerte Ent-wicklungsteam von Gießereifachleuten undMotorenkonstrukteuren ist an der Dürer-straße nahe dem Firmensitz in der Zeppelin-straße untergebracht.Hydro Aluminium Mandl&Berger war alsProduktionsgesellschaft der deutschen VAW

Aluminium AG Gruppe seit Jahren auf Ex-pansionskurs. Als der zu den größten Alumi-niumproduzenten zählende Konzern die Fir-ma Mandl&Berger im Jahr 1992 übernahm,zählte sie 280 Mitarbeiter. Heute sind esmehr als 500. Im Jahr 2002 übernahm derNorsk Hydro Konzern die VAW. Damit istMandl&Berger nun in den Hydro AluminiumAutomotive Sektor integriert.Der Umsatz hat im Jahr 2001 mit 85 Mio €

die Mrd Schilling-Grenze überschritten.Wichtige Kunden sind Opel, BMW, DaimlerChrysler mit dem SMART, VW/Audi, FORDund Renault.

Für das sparsamste Serienauto der Welt,den berühmten VW Lupo 3 Liter, liefert derLinzer Betrieb die Motorblöcke. Bei der Pro-duktion von Zylinderköpfen für 1,7 Liter-DI-Turbodiesel für den Opel Astra setzt HydroAluminium Mandl&Berger das patentierteROTACAST-Verfahren ein.Wegen Platzmangels im Stammbetrieb wur-de ein zweites Werk eingerichtet, das 1999in Betrieb ging. Dort werden jährlich mehrals 200.000 Zylinderblöcke für die 1,6 Liter-Benzinmotoren der VW / Audi-Gruppe unddie Diesel- und Benzinmotorversionen desSMART hergestellt.Im Entwicklungsbereich arbeitet Hydro Al-uminium Mandl&Berger mit allen Stamm-kunden an abgasarmen und verbrauchsredu-zierenden Motorenkonzepten. Auch für

Schwestergesellschaften der Hydro Alu-minium Automotive in Ungarn, Englandund Mexiko entwickelt Hydro AluminiumMandl&Berger Produkte, Werkzeuge undVerfahren.

Dies macht es möglich, den Kunden unterdem Motto „vier Kompetenzen auseiner Hand“ in den BereichenKonstruktion (Produktentwicklung),Modellbau,Gießerei undFertigbearbeitung

Komplettlösungen im Bereich der Aluminium-gussteiletechnik anzubieten.

Das Produktspektrum der CASTECMetallguss GmbH umfasst:

Teilegewicht von 0,1–300 kgTeile für Automobilindustrie (Prototypen-und Serienteile),Maschinenbau,Fahrzeugbau,Elektroindustrie,EnergiesystemeundLebensmittelin-dustrie.

Betriebs-kennzahlen:Umsatz: ca.2,2 Mio. € (davonca. 35% Export)Beschäftigte: ca. 25

CASTEC Metallguss GmbH –erfolgreich nach EN DIN ISO9001 zertifiziertCASTEC Metallguss GmbH stellt nach vomKunden zur Verfügung gestellten Spezifika-tionen hochwertige Gussteile aus Nichtei-senmetallen, insbesondere Aluminiumgussle-gierungen, her. Auch die technische Bera-tung der Kunden bei Neuentwicklung vonGussteilen bzw. Optimierung der laufendenProduktion ist im Leistungsspektrum ent-halten.Im Rahmen der Strukturierung und Ein-führung einer anerkannten Ablauforganisa-tion hat die „CASTEC Metallguss GmbH“hierfür

das Zertifizierungsverfahrender DQS nach EN DIN ISO 9001

im Juli 2002 erfolgreich abgeschlossen.Dies ist ein Meilenstein auf dem Weg zumleistungsstarken, kundenorientierten Partnerauf dem Gebiet des Vertriebs, der Beratungund der Herstellung von Sandgussteilen ausNichteisenmetallen.Im Rahmen des Firmenverbundes mit denUnternehmen „Modellbau Mayer GmbH“,„EXCON Engineering GmbH“ und „EURO-TEC Systemtechnik GmbH“ unterhält dieCASTEC Metallguss GmbH ein gemeinsamesProzessmanagement-System.

Hydro AluminiumMandl&Berger GmbH

Zukunft durch Innovation

A-4030 Linz, Werke Zeppelinstraße 24und Lunzerstraße 115Product Engineering: Dürerstraße 19Tel: +43 (0)732 300 103-0, Fax: -209E-mail: [email protected]: http://www.hydro.com


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Firmennachrichten

P.D.C. 2010, Plant DataCollection, ein innovativesSystem von hws zur zentralenErfassung undVerarbeitungaller ProduktionsdatenIn Gießereien wird die Archivierung derProzessparameter meist immer noch hand-schriftlich oder durch verschiedene separaterzeugte Analyseprotokolle in Papierformrealisiert. Diese Art der Datenerfassung und

-sicherung, ist zum einen sehr zeitaufwendigbeim Erfassen, zum anderen unsicher undungenau beim Archivieren. Die Möglichkei-ten der gezielten Suche nach Ursachen beiQualitätsproblemen oder der Erstellung vonProduktzeugnissen, sowie der genauen Iden-tifizierung eines Gussstückes sind durch die-se (überholte) Methode, wenn überhaupt,sehr begrenzt.Die Firma HWS, mit der Erfahrung vonweltweit 365 in Betrieb genommenenSeiatsu-Formmaschinen bzw. -Anlagen, ent-Bild 1: Startmenü des P.D.C. 2010

wickelte deshalb ein revolutionäres System,das den komplexen Ablauf einer Gießerei-anlage datentechnisch transparent machtund damit optimale Möglichkeiten zur Qua-litätskontrolle und Prozessoptimierung er-öffnet.Neben dem bereits bekannten Anlagenleit-system A.L.S. 2010 zur Verwaltung derStammdaten, Archivierung von Ereignissenund weiteren Modulen, stellt HWS nun dasP.D.C. 2010 (Plant Data Collection) vor,eine Neuentwicklung, die bereits bei Daim-ler Chrysler in Mettingen installiert wurdeund sich in der Praxis bewährt hat.

Technologie – Integrationstatt InsellösungDas P.D.C. 2010 ist ein webbasiertes Sys-tem mit einer Anbindung an das Intranetoder Internet, wobei die Programmierungnach den neuesten Internettechnologien wieNET, ASP, XML/XSLT, HTML, TCP/IP er-folgt. Hierbei wird die Datenerfassung durchPC- und SPS-seitige Prüfroutinen überwachtund protokolliert.Das System, welches in einem PC-Schalt-schrank eingebaut ist, besteht aus dem P.D.C.2010 Server (Betriebssystem Windows XP)mit einem Datensicherungslaufwerk undeinem Drucker. Spannungsausfälle werdenmit Hilfe einer unterbrechungsfreien Strom-versorgung überbrückt.

Durch eine in der Feldebene installierteKommunikation zwischen den verschiedenenProzessanlagen wie Sandaufbereitung, Kern-zubereitung, Gießmaschine, Gusstrennungoder Schmelzbetrieb werden alle zu proto-kollierenden Prozessdaten in der HWS-Steuerung gesammelt und über eine Daten-leitung dem P.D.C. 2010-Server zur Verfü-gung gestellt, wobei die Daten vom Systemohne Feldbusanbindung über eine definierteASCII-Schnittstelle eingelesen werden. Diein der Produktionsdatenbank gespeicherten

Rohdaten werden dann dem Bediener kom-fortabel zugänglich gemacht. Bei einer vor-handenen Anbindung an das Firmennetz-werk ist es überall möglich, ohne zusätzlicheSoftwareinstallation auf die Daten zuzu-greifen.

Bedienung – Mausklick stattPapierkriegDas P.D.C 2010 ist ein multilinguales Systemmit einer leicht bedienbaren grafischenOberfläche. Die Bedienung erfolgt wie beiInternet-Applikationen im Webbrowser mitder Maus oder Tastatur, wobei folgendeAbfragekriterien möglich sind: Zeitraum fürZeugnisdarstellung, min/max Werte zur Feh-leranalyse oder Systemoptimierung undIdentifikation von speziellen Gussstücken.

Dem Anwender steht die Möglichkeit offen,nach der Eingabe der gewünschten Kriterien(Bild 3), z.B. Zeitstempel und Modellnum-mer, mit der Maus in der Anzeige (Bild 4)zu jeder Angabe noch detailliertere Informa-tion zu erhalten.

Diese Informationen (Bild 5) werden inForm von Tabellen oder XML-Struktur an-

gezeigt und stehen dem Anwender als sol-che für Microsoft Officeanwendungen zurVerfügung.

Das Drucken erfolgt direkt über den Browseroder per Listendruck im Crystal-Report. EinExport über eine Standard XML-Schnittstelleund Microsoft Excel ist ebenfalls möglich.

Inhalte – Prägnante Datenstatt Datenfriedhof.Die Produktionsdatenerfassung ist beimP.D.C. 2010 sowohl für jede getaktete Formals auch für verschiedene Chargen gewähr-leistet. Möglich ist dabei die Erfassung derFormdaten, Kerndaten, Gießdaten, Schmelz-daten, Analysedaten, usw.Eine Datensicherung ist bis zu 1 Jahr mög-lich, danach besteht die Möglichkeit, aufexternen Datenträgern zu archivieren.

Vorteileeigenständiges Erfassungssystemwartungsfreie und manipulationssichereDatenbankräumliche Trennung von PC/ SPS/Bedie-nung & Beobachtung möglich

XML-plattformunab-hängige Beschreibungder Datenschnelle Updatefähigkeit (nur serverseitigesÄndern nötig)

Kontakt:[email protected] [email protected]


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Bild 2: Systemarchitektur des P.D.C. 2010

Bild 3: Abfrage- und Anzeigeauswahl

Bild 4: Anzeige der Produktionsdaten

Bild 5: Detaillierte Anzeige per Mausklick

Bild 6: Ausdruck mit Browser

Bild 7: Inhalt und Aufbau der Software

Herr Prof. Dr.-Ing Peter Schumacher wur-de zum Professor für Gießereikunde an derMontanuniversität Leoben (MUL) berufenund beginnt seine Tätigkeit mit 1. 12. 2002. Erist somit Nachfolger von Herrn Prof.Dr. Ing. Andreas Bührig-Polaczek, dereiner Berufung an die TH-Aachen gefolgt ist.Entsprechend dem Kooperationsvertrag zwi-schen Montanuniversität und Verein für prak-tische Gießereiforschung, dem Trägervereindes Österreichischen Gießerei-Institutes(ÖGI), wurde Herr Prof. Schumacher auchzum Geschäftsführer des Vereins und zumDirektor des ÖGI bestellt. Sein Stellvertreterin der Geschäftsführung des Vereins undder Leitung des ÖGI ist wie bisher HerrDipl.-Ing. Gerhard Schindelbacher.Prof. Dr.-Ing. P. Schumacher wurde am5. Juni 1964 in Bremen geboren und be-

suchte nach demGymnasium Huckel-ried die TechnischeUniversität Braun-schweig, Fachrich-tung Maschinenbau-Materialwissenschaf-ten unter Prof. Dr. F.Haeßner und Prof.Dr. G. Lange. Er

setzte danach seine Studien in England inder Zeit von 1990–1993 an der Universityof Cambridge (Darwin College) fort undpromovierte bei Prof. A.L. Geer. Seine Ar-beit zum Thema: „Nucleation in aluminiumalloys studied using devitrification“ wurdevon ALCAN Int. Ltd. und dem EPSRC ge-fördert.

Nach seiner Promotion wechselte er an dieUniversity of Oxford, wo er bis heute alswissenschaftlicher Mitarbeiter bis hin zueiner habilitationsähnlichen Position am En-gineering and Physical Science ResearchCouncil (EPSRC) arbeitete.

Schwerpunkte seiner Arbeiten sind: Erstar-rung und Beeinflussung der Gussgefüge, me-chanisches Legieren von Nanokristallen undmetallischen Gläsern, heterogene Keimbil-dung bei Al- und Mg-Legierungen unter ver-

schiedensten Abkühlbedingungen, Kornfei-nung von Schmelzen, Squeeze Casting, Ver-bundguss u.a.m.Mit 28 Publikationen, drei Buchveröffentli-chungen und zwei Herausgeberschaften weistProf. Schumacher eine beachtliche Zahl vonwissenschaftlichen Arbeiten auf. In diesemZeitraum wurde er auch mit einigen Preisenund Auszeichnungen geehrt, unter anderemhat er im Jahr 2000 den Cook Ablett Awarddes Institute of Materials für die besteVeröffentlichung im Bereich Metall erhalten.Durch seine Forschungsarbeiten, die vielfachvon Großkonzernen wie Alcan Int. Ltd.,Pechiney und der London & ScandinavianMetallurgical Co Ltd. gefördert wurden unddurch seine zahlreichen Vorträge in den ver-schiedensten Teilen der Welt hat sich Schu-macher in seinem Kernbereich, der Erstar-rung von Metallschmelzen, einen hervorra-genden Ruf geschaffen. Er arbeitet auch imeuropäischen Netzwerk „MicrostructuralEngineering by Solidification“ mit und möchtediese Zusammenarbeit von seiner neuenWirkungsstätte in Leoben aus fortsetzen.Herr Prof. Schumacher ist verheiratet undVater eines Sohnes; zur Zeit ist er bemüht,seine Familie sowie seinen Wohnsitz nachLeoben zu übersiedeln.


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Aus dem Institut für Gießereikundean der Montanuniversität Leoben

o. Univ.-Prof.Dr.-Ing. Peter Schumacher,Professor für Gießereikunde an der Mon-tanuniversität Leoben und Geschäftsfüh-rer des Vereins für praktische Gießerei-forschung – Österreichisches Gießerei-Institut.

Aus dem Österreichischen Gießerei-Institut desVereins für praktischeGießereiforschung in Leoben

ErfolgreicheTeilnahme desÖsterreichischen Gießerei-Institutes an derMATERIALICA 2002Von 30. 9. bis 2. 10. 2002 fand in Münchendie Werkstofffachmesse MATERIALICA2002, verbunden mit dem Kongress Mate-rials Week, statt. Das ÖsterreichischeGießerei Institut hat sich, wie in den ver-gangenen Jahren, wieder mit großem Erfolgbeteiligt. Auf einem von der SteirischenWirtschaftsförderung (sfg) bestens orga-nisierten Gemeinschaftsstand präsentiertensich rd. 20 werkstoff- und technologie-orientierte Firmen sowie Forschungsinsti-tute.Die Messe MATERIALICA ist vor allemTreffpunkt für Anwender, Produktentwickler,Konstrukteure, Designer, Produktmanagerund Einkäufer, wo sich die Besucher überneueste Entwicklungen in allen Bereichen derWerkstofftechnik und -anwendungen sowie

der Verfahren infor-mieren können.Gusswerkstoffe undGießverfahren spie-len dabei eine wich-tige Rolle.Die Messe gliedertsich nach Werkstoff-anwendungen undVerfahren und decktdie folgenden Spar-ten ab:Light Metal &Metal World (Ei-sen und Stahl sowieAnwendungen ausden LeichtmetallenAluminium, Magnesi-um und Titan sowie sonstige NE-Metalle)

Plastics & Composites World (Kunst-stoffe im Verbund, textile Werkstoffe, Ther-mo- und Duroplaste, Elastomere)

Ceramics & Carbon World (Keramik,Glas, Carbon, Pulvermetallurgie)Surface & Nano World (Verfahren derOberflächenbehandlung und Nanotechno-logie)

ÖGI-Messestand auf der MAERIALICA 2002 (im Vordergrund InstitutsleiterDipl.-Ing. G. Schindelbacher)

Adhesion & Joining World (Klebe- undDichttechnik; sowie Schweißen und andereFügetechniken)

Product Development World (Innova-tive Lösungen vom Design bis zur Serie –Time-to-Market)

Testing & Research World (Mess- undPrüfverfahren, Gemeinschaftsbeteiligungenund Forschungsinstitute)Aufgewertet wurde die Messe durch ein be-gleitendes Forum, auf dem in Fachvorträgen

und Diskussionsrunden zu speziellen ThemenStellung bezogen wurde.

Die Besucherzahl ist gegenüber 2001um rd. 32 % gestiegen, wobei auf der Messevor allem Fachbesucher registriert wurden.

Das ÖGI konnte zahlreichen Besuchern invielen Gesprächen die Vorteile des Gießensund der Gusswerkstoffe sowie die Leis-tungsfähigkeit des Institutes näher bringen.Bereits bestehende Kundenkontakte konn-ten vertieft, aber auch viele neue Kontakte

konnten aufgenommen werden. Zu erwäh-nen ist insbesondere der auf der Messe ent-standene Kontakt zu einem australischenKonsortium, das in den nächsten Jahren imBereich der Magnesiumgewinnung und -ver-arbeitung ein größeres Projekt plant. Diebisherigen Arbeiten und das Know-how desÖGI haben dabei so überzeugt, dass sich imAnschluss an die Messe zwei australischeInteressenten zu einem weiterführendenGespräch und einer Institutsbesichtigung inLeoben eingefunden haben.


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Wechsel in der Geschäfts-führung vonVDG und IfGin DüsseldorfNach langjähriger engagierter und erfolgrei-cher Tätigkeit beendete Herr Dr.-Ing. NielsKetscher seine Tätigkeit als Hauptgeschäfts-führer des Vereins Deutscher Gießereifach-leute mit 30. September 2002 und übergabdie Geschäfte an Herrn Dr.-Ing. GotthardWolf, seinen bisherigen Stellvertreter undLeiter des Institutes für GießereitechnikGmbH.

Niels Ketscher, der seit 1993 die Hauptge-schäftsstelle des VDG in Düsseldorf führte,setzte sich mit ganzer Kraft und dem ihmeigenen hohen Engagement für die tech-nisch-wissenschaftliche Gemeinschaftsarbeitder Gießereiindustrie ein. Seine Fachkennt-nisse, sein Managementgefühl bei der Füh-rung eines Teams und seine menschlichenQualitäten haben für Niels Ketscher zu ho-her nationaler und internationaler Anerken-nung geführt.Er war Mitglied des Vorstandes, später Vor-sitzender des FachinformationszentrumsTechnik (FIZ-T), Frankfurt, Vorsitzenderdes Fördervereins Werkstoffdokumentation(FWD) und Vorsitzender der Mitteleuro-päischen Gießereiinitiative (MEGI) der ost-europäischen Reformländer. Am Erfolg derGIFA 1994 und 1999 war er verantwortlichbeteiligt.Schwerpunkte der beruflichen Tätigkeit vonNiels Ketscher waren die Entwicklung undProduktion von Erzeugnissen aus Gusseisenmit Kugelgraphit, die Projektierung, der Auf-bau und die Inbetriebnahme neuer komple-xer Gießereianlagen. Die Veröffentlichungen

von Niels Ketscher sind verschiedenen Ge-bieten gewidmet: Anschnitt- und Speiser-technik, Erzeugung und Wärmebehandlungvon Gusseisen mit Kugelgraphit, ökologischeBewertung verschiedener Form- und Kern-herstellungsverfahren, Produktionsorganisa-tion und Leistungsberechnung von komple-xen Gießereianlagen, Gussanwendung, Ana-lyse zur zukünftigen Entwicklung der deut-schen Gießereiindustrie.Für seine großen Verdienste um die techni-sche Entwicklung des Gießereiwesens verliehihm der Verein Deutscher Gießereifachleutein diesem Jahr mit der Adolf-Ledebur-Denk-münze die höchste Auszeichnung des Vereins.Die österreichischen Gießer danken HerrnDr.-Ing. Niels Ketscher besonders für diekollegialen Kontakte und gutnachbarlichenBeziehungen, die auch die beiden Vereine,VDG und VÖG, sowie die Gießerei-Instituteauf beiden Seiten miteingeschlossen haben.Die über die Landesgrenzen hinweg beste-hende freundschaftliche Verbundenheit un-ter den Gießerkollegen kommt nicht nurin wechselseitigen Mitgliedschaften, sondernkam auch immer wieder darin zum Ausdruck,dass namhafte Referenten aus der Bundes-republik Deutschland die ÖsterreichischenGießereitagungen mit ihrem Wissen berei-cherten. Mögen sich diese guten Beziehungenauch unter dem neuen Management weitervertiefen!

Herr Dr.-Ing. Gotthard Wolf, der dieHauptgeschäftsführung des VDG zum 1. Ok-tober 2002 übernahm, studierte von 1978bis 1983 Gießereitechnik an der RWTH Aa-chen. In seiner anschließenden Tätigkeit alswissenschaftlicher Angestellter schloss er dasPostgraduale Studium mit der Doktorarbeit

über „Rechnergestützte Prozesssimulationvon GGG-Kokilllenguss“ im Jahre 1986 ab.In der Mahle-Witzemann-Gruppe, Stuttgart,übte er dann verschiedene Funktionen inder Abteilung Forschung und Entwicklungaus, zuletzt als Leiter des BereichesQualitätsmanagement und Entwicklung.

Im Jahre 1995 übernahm Dr. Wolf die Lei-tung des Institutes für GießereitechnikGmbH, Düsseldorf, und legte dort dieGrundlage für eine positive Geschäftsent-wicklung, die bis heute anhält. Er übergibtseinem Nachfolger, Herrn Prof. Dr.-Ing.Dierk Hartmann, ein wirtschaftlich gesun-des, modernes Dienstleistungsinstitut für dieGießereiindustrie mit heute 45 Mitarbeitern.

Prof. Dr.-Ing. Dierk Hartmann, seit Fe-bruar dieses Jahres stellvertretender Insti-tutsleiter des IfG, studierte Gießereikundean der RWTH Aachen und schloss 1984mit dem Diplom ab. Als wissenschaftlicherAngestellter der Universität arbeitete er inForschungsprojekten mit und promovierteim Jahre 1989 mit dem Thema: „Erstarrungbinärer Kupferlegierungen beim horizontalenStranggießen in Graphitkokille“. Nach ver-schiedenen Funktionen in der Industrie wur-de er im Oktober 1993 zum Prof. für „Me-tallkunde der Gusswerkstoffe“ und ab Ok-tober 1994 zum Prof. für „Werkstofftechnikder Stähle und NE-Metalle“ im FachbereichHütten- und Gießereitechnik der GerhardMercator Universität, Duisburg, ernannt undwar von April 1994 bis September 1999Mitglied des Senats der Hochschule. 1999beendete er seine Hochschultätigkeit undhatte bis Ende 2001 die alleinige Geschäfts-führung der EFU Gesellschaft für Ur- undUmformtechnik mbH in Simmerath inne.

Neues vomVDGVerein Deutscher Gießereifachleute

Dr.-Ing. Niels Ketscher,scheidender VDG-Hauptgeschäftsführer.

Dr.-Ing. GotthardWolf, neuer VDG-Hauptgeschäftsführer.

Prof. Dr.-Ing. DierkHartmann, neuerLeiter des IfG.


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Veranstaltungskalender

Weiterbildung – Seminare –Tagungen – Kongresse – MessenDer Verein Deutscher Gießereifachleute (VDG) bietet im 1. Halbjahr 2003 folgende Seminare an:

Datum: Ort: Thema:200314./15.01. Erfurt Gussteilfertigung mit chemisch gebundenen Formstoffen (S)16./18.01. Stuttgart Grundlagen der Gießereitechnik (QL)22./23.01. Friedberg/H. Kupfer-Gusswerkstoffe und ihre Schmelztechnik (S)29./30.01. Heilbronn Schlichten von Sandformen und Kernen (S)06./07.02. Düsseldorf Schmelzen von Aluminium (QL)12./13.02. Friedberg/H. Anschnitt- und Speisertechnik bei Gusseisen und Stahlguss (S)14./15.02 Stuttgart Formerei (QL)20./21.02. Duisburg Praktische Metallographie für Gusseisenwerkstoffe (PL)20./22.02. Duisburg Grundlagen der Gießereitechnik (QL)26./27.02 Erfurt ModerneTechnologien für die Herstellung von Gusseisen mit Lamellengraphit (S)12./13.03. Friedberg/H. Kernherstellverfahren mit Aushärtung durch Begasen (S)13./15.03. Bad Kissingen Erfolgreiches Führen (WS)26.03. Limburg Schmelzen im Induktionsofen (S)02.04. Düsseldorf Rechnergestützte Entwicklung und Optimierung gegossener Bauteile (IV)09.04. Limburg Einführung in das Druckgießen (S)11./12.04. Hadamar Fertigungskontrolle und Qualitätssicherung (QL)24./25.04. Clausthal-

Zellerfeld Qualitätsüberwachung von Eisenschmelzen durch thermische Analyse (PL)07./08.05. Bad Dürkheim Schmelzen, Gießen und Erstarren von Feinguss (S)09./10.05. Heilbronn Schmelzbetrieb in NE-Metallgießereien (QL)14.05. Friedberg/H. Gusseisen mitVermiculargraphit (IV)26./28./06. Gummersbach Führen mit Persönlichkeit (WS)

IV=Informationsveranstaltung, MG=Meistergespräch, PL=Praxislehrgang, QL=Qualifizierungslehrgang, S=Seminar,WS=Workshop. Nähere Informationen erteilt der VDG Düsseldorf: Frau Gisela Frehn, Tel.: 0049 (0)211 6871 335,E-Mail: [email protected], Internet: www.weiterbildung.vdg.de

Weitere Veranstaltungen:

200318./19.01. St. Pölten/NÖ EURO CONTACT27./29.01. Jaipur/Indien 51 st Indian Foundry Congress mit IFEX-2003 Exhibition (www.indianfoundry.com)30./31.1. Magdeburg Gießtechnik im Motorenbau (www.vdi.de/presse)05./08.02. New Delhi/Ind. Ingenieur undTechnologiemesse27.02./01.03.Orlando/USA AFS Int. Conference on Iron Melting03./06.03. Detroit/USA World Congress 2003 der Society of Automotive Engineers11./12.03. Aachen VDI-Wissensforum: RapidTechnologies (www.vdi.de/presse)18./22.03. Rom 5 th AluminiumTwo-Thousand Conference26./29.03. Sinsheim 3. EUROTOOLS20.03./02.04.Dubai (Vgte.

Arab. Emirate) Tekno – 6 th International Technological Exhibition & Conference for Industrial Machinery07./12.04. Hannover Hannover Messe sowie Motion, Drive & Automation24./25.04. Salzburg 47. Österreichische Gießerei-Tagung26./29.04. Milwaukee/USA 107 th AFS Casting Congress06./07.05. Stuttgart Keramik im Fahrzeugbau (Mercedes-Forum Stuttgart)

(Internet: www.dkg.de und www.Mercedes-Forum.de)12./14.05. Münster Deutscher Ingenieurtag 2003 (www.ingenieurtag.de)20./23.05. Stuttgart Autom@tion 2003 – Automatisierung eröffnet Perspektiven19./24.05. Frankfurt/M. ACHEMA 2003 – 27. Internationaler Ausstellungskongress für ChemischeTechnik,

Umweltschutz und Biotechnologie


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Weitere Veranstaltungen:Datum: Ort: Thema:200302./04.06 Brno (CZ) 40. Gießereitagung „80 JahreTschechische Gießereivereinigung“16./17.06. Düsseldorf WFOTechnical Forum 200316./21.06. Düsseldorf GIFA, METEC,THERMPROCESS, NEWCAST24./26.06. Leipzig Z-200302./04.07. Wien DGM-SymposiumVerbundwerkstoffe u.Werkstoffverbunde (http://www.dgm.de/verbund)13./18.07. Hamburg 10 thWorld Conference onTitanium (http://www.ti-2003.dgm.de)17./20.08. Indianapolis/USA AFS 15 th Environmental, Health and Safety Conference01./05.09. Lausanne Euromat 2003 (http://www.euromat2003.fems.org)12./17.09. Amelia Isld./USA Annual Meeting der Steel Founders` Society of America15./18.09. Indianapolis/USA 22 nd Int. Diecasting Congress and Exposition der North American Diecasting Assn.18./19.09. Portoroz (Slow.) 43. Gießereitagung „50 Jahre DRUSTVO LIVARJEV SLOVENIJE und 50 Jahre Gießereifachzeit-

schrift LIVARSKI VESTNIK (Internet: www.uni-lj.si/societies/foundry,E-Mail: [email protected])

18./20.11. Wolfsburg 6. Int. MagnesiumTagung mit Ausstellung (www.magnesium.dgm.de)20./23.09. Miami/USA Annual Meeting der Non-Ferrous Founders Society of America20./23.10. Hilton Head

Isld./USA 2003 Keith MillisWorld Symposium on Ductile Iron

200416./20.02. Düsseldorf 16. INTERKAMA18./19.03. Trier 2. Internationale Kupolofenkonferenz02./04.03. Nürnberg EUROGUSS und CastTec06./09.09. Istanbul 66 thWFC – Gießerei-Weltkongreß mit ANKIROS,ANNOFER undTURKCAST

(www.wfc2004.org und www.ankiros.com)

Dankefür die gute

Zusammenarbeit2002!

PETROFER-AUSTRIAIndustrial Oils & ChemicalsSalzburger Straße 54c

A-4800 Attnang-PuchheimTel. 07674/62 2 40Fax 07674/65 1 39

e-mail: [email protected] unseren herzlichstenWeihnachtsgrüßen verbindenwir den Dank für eineangenehme Zusammenarbeitund die besten Wünsche für eingutes, erfolgreiches neues Jahr.

Redaktionsschluss für die erste Ausgabe der Gießerei Rundschauim nächsten Jahr zumThema „Stahlguss“

ist der 31. Jänner 2003!

Neue MitgliederOrdentliche (Persönliche) Mitglieder

Bako, Karoly, Dr., TP Technoplus KFT,Becsi Ut 267, H-1037 BudapestPrivat: Csejtei Utca 15–19, E/2, H-1025Budapestdu Maire, Ernst, Dipl.-Ing., Vorstandsvor-sitzender der Heidenreich u. Harbeck AG,Grambeker Weg 25/29, D-23 879 MöllnPrivat: F.-Sauerbruch-Straße 4, D-23 879MöllnSlajs, Jan, Ing., Metos v.o.s. – MetalurgickyTechnicko Obchodni Servis, Tovarni 290,CZ-537 01 ChrudimWeinberger, Rudolf, Mag., Gewerke,Vorstandsvors. d. Eisenwerk Sulzau-Werfen,R.&E. Weinberger Aktiengesellschaft, Bun-desstraße 4, A-5451 Tenneck (Salzburg)

Aus demVÖG ausgetreten ist:Kienberger, Christian, Grammatneusied-ler Straße 8/5, A-2435 Ebergassing/NÖ

FirmenmitgliederARC LeichtmetallkompetenzzentrumRanshofen GmbH, Lamprechtshausener-straße, A-5282 Ranshofen/OÖ

Dank für langjährigeMitgliedschaftenDen nachstehend genannten VÖG-Mitglie-dern sei für ihre langjährige Treue besonde-rer Dank ausgesprochen:Für 25-jährige VÖG-Mitgliedschaft:Herrn Dir. i.R. Ing. Anton Vigne, Furth-Gött-weig/NÖFür 40-jährige VÖG-Mitgliedschaft:Herrn Prof. Dipl.-Ing. Hermann Dienstl, WienHerrn Helmut Steurer, Bad Fischau –Brunn/NÖFür 50-jährige VÖG-Mitgliedschaft:Herrn Dipl.-Ing. Hugo Lenhard-Backhaus, Wien

Personalia –Wir gratulierenzum GeburtstagIng. Rudolf Haselmann, A-3130 Herzo-genburg, Feldgasse 13, zum 65. Geburts-tag am 14. Dezember 2002.Geboren in Herzogenburg, besuchte RudolfHaselmann nach der Grundschule die Bun-desgewerbeschule, Abteilung Maschinenbau,in St.Pölten, die er mit der Matura 1956 ab-schloss. Von Juli 1956 bis Dezember 1957

war Haselmann im Konstruktionsbüro derE.Ö. Glanzstoff-Fabrik in St.Pölten und Arn-heim (Holland) tätig. Danach trat er in dieEisengießerei der Firma Gebrüder Grund-mann in Herzogenburg ein. Das interessanteGeschehen in der Gießerei mit all ihrenProblemen und Erfolgen ließ Rudolf Hasel-mann bis zu seinem Übertritt in den Ruhe-stand nicht wieder los.Nach der Übernahme der Eisen- und Alu-miniumgießerei Gebr. Grundmann durch denGF – Georg Fischer Konzern war Ing. Hasel-mann als Betriebsleiter der Eisengießerei un-ter anderem mit der Umstrukturierung derKundengießerei in eine 100%ige Automobil-gießerei betraut. Sein besonderes Engage-ment galt auch den Großinvestitionen derautomatischen Form- und Gießanlagen, desMF-Elektro-Schmelzbetriebes sowie der viel-achsigen Bearbeitungszentren für die Krüm-merbearbeitung.Eine Bereicherung seiner Tätigkeit war insbe-sondere auch die Erweiterung der Werk-stoffpalette auf die GGG-Normqualitäten so-wie GGG-SiMo und GGV-SiMo, die auchzu einer Intensivierung der Kontakte zumÖsterreichischen Gießerei-Institut Leobenführte, in dessen Technischem Beirat und„Arbeitskreis Sphäroguss“ Ing. R. Haselmannsehr engagiert mitwirkte. Darüberhinaus hatIng. Haselmann jede Gelegenheit wahrge-nommen, in den einschlägigen Gießereifach-gremien, in der Fachgruppe Gießereiindustrieder Wirtschaftskammer Niederösterreich,bei Tagungen und Seminaren den Kontakt zuseinen Gießerkollegen inner- und außerhalbdes Konzerns stets wahrzunehmen und denfachlichen Erfahrungsaustausch zu fördern.In Würdigung seiner hervorragenden Ver-dienste um das Bundesland Niederöster-reich wurde ihm im November 1997 vomLandeshauptmann von Niederösterreich dasGoldene Ehrenzeichen seines Heimatbun-deslandes verliehen.Mit Erreichen seines 60. Lebensjahres istR. Haselmann Ende 1997 in den Ruhestandgetreten.Seit 1970 ist Ing. Rudolf Haselmann Mitglieddes Vereins Österreichischer Gießereifach-leute.

Betriebsdirektor i.R. Dipl.-Ing. Dr. mont.Gerhard Löcker, A-8700 Leoben, Schil-lerstraße 6, zum 70. Geburtstag am23. Dezember 2002.Gerhard Löcker wurde 1932 in Leoben ge-boren, wo er nach der Grundschule auchdas Bundesrealgymnasium besuchte und1952 mit der Matura abschloss. Anschlie-

ßend studierte er an der MontanistischenHochschule Leoben die Fachrichtung Hüt-tenwesen und graduierte 1958 zum Diplom-ingenieur. Schon während des zweiten Studi-enabschnittes war Löcker von 1956 bis zurAblegung der Diplomprüfung im März 1958als Wissenschaftliche Hilfskraft an der Lehr-kanzel für Metallkunde und Werkstoffprü-fung bei Herrn Prof. Dr. Roland Mitschetätig. In dieser Zeit fungierte er auch alsSportreferent der Österreichischen Hoch-schülerschaft seiner Hochschule. Nach Stu-dienabschluss trat Dipl.-Ing. Gerhard Löckerin das Werk Traisen der damaligen Öster-reichisch Alpine Montangesellschaft als Be-triebsingenieur ein und blieb diesem Unter-nehmen bis zu seinem Übertritt in denRuhestand treu.1962 wurde Dipl.-Ing. Löcker die Leitungder Qualitätsstelle übertragen, wobei er einumfangreiches Produktionsprogramm zu ver-antworten hatte: unlegierten bis hochlegier-ten Stahlguss (Gussstücke für den allgemei-nen Maschinenbau; verschleißfeste Gussteile,vor allem aus 13 %-Manganhartstahlguss fürz.B. Baggereimer, Weichenherzen für denGleisbau; Kraftwerkskomponenten, Turbinen-gehäuse, Francis- und Peltonlaufräder, Ka-planschaufeln), Gusseisen mit Kugelgrafit(Teile für den allgemeinen Maschinenbau,Hochofenkühlplatten u.a.), Temperguss (Fit-tings und in geringem Ausmaß auch Kunden-guss).Einen Teil seiner reichen Praxiserfahrunglegte Dipl.-Ing. Löcker in einer Dissertationzum Thema „Beitrag zur Systematik derGrafitbildung aus metastabilen technischenEisen-Kohlenstoff-Legierungen“ nieder, mitder er im Dezember 1968 zum Doktor dermontanistischen Wissenschaften promovie-ren konnte.1969 wurde Dipl.-Ing. Dr. mont. GerhardLöcker zum Betriebschef und 1973 zum Be-triebsdirektor ernannt und bekleidete dieseFunktion bis zu seiner Pensionierung Ende1987.Seit 1965 arbeitete er im Fachnormenaus-schuss Gießereiwesen des ÖsterreichischenNormungsinstitutes ON mit, von 1975 bis2001 war er Vorsitzender dieses Gremiums.Dipl.-Ing. Dr. mont. Gerhard Löcker ist seit1967 Mitglied im Verein ÖsterreichischerGießereifachleute.

Gerhard Hohl, A-2320 Schwechat,Schildweg 10, zum 50. Geburtstag am14. 12. 2002.

Den Jubilarenein herzliches Glückauf !


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Vereinsnachrichten

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! INSOLVENZVERSTEIGERUNG !

Im Auftrag des Insolvenzverwalters,RA Dithmar – Westhelle – Assenmacher – Zwingmann, Kassel

versteigern wir am Dienstag, den 21. Januar 2003 die mobilen Anlagen undEinrichtungen des Gießereibetriebes

Fa. Techno-Cast GmbH, 34369 Hofgeismar (D).Der Gießereibetrieb wurde bis im Jahre 2000 ständig aktualisiert und modernisiert und entspricht imSchmelzbereich, Formanlage, sowie auch bei der Sandaufbereitung, Kühlung, Entstaubungsanlage undGaswäschern modernsten Anforderungen.

Bei einer Kastengröße von 900 x 550 x 200/150 mm, mit einer Leistung 210 Formen/h wurden Getriebeteile,Turbolader, Abgaskrümmer usw. für VW, OPEL und AUDI produziert

Zum Aufruf kommen:Der gesamte Modellbau mit Universalbearbeitungsmaschinen, Cold-Box-Kernschießmaschinen Fa.RÖPER, aut. Sandmischanlage Fa. WEBAC, Gasreinigungsanlage Fa. ARASIN, KÜNKEL-WAGNER-Formanlage VARIOPRESS mit 70 Formkastenpaaren, Manipulator ANDROMAT, 5t-Gießofen Fa.JUNKER, 1,5 t-Gießvorrichtung Fa. WÖHR, Sandaufbereitung Fa. WEBAC mit Speedmullor 100 B, 100 t/h-Sandkühler, Bj 95, Wasserdosierung DATEC, Entstaubungsanlagen Fa. TORIT 150.000 und 24.000 m3/hFa. OELDE 24.000 m3/h, kpl. Sandlabor, Spectrometer Fa. OBLF, Durchstoßglühofen Fa. LOI,Schlosserei mit versch. Universaldreh- und Fräsmaschinen, Säulenschwenkkränen, Sägen, Regalenusw.. Mehrere Gabelstapler, Fabr. LINDE, HEDEN usw., Kompressoranlage, Fabr. DEMAG-WITTIG, Bj. 95,Putzerei mit versch. manuellen Putzmaschinen, Doppelschleifböcken, Hochfrequenzwinkelschleifern Fa.FEIN, Muldenbandstrahlanlage Fa.OMSG, Bj. 97, Durchlaufstrahlanlage Fa. BERGER, mech.Bearbeitung mit ca. 12 CNC gesteuerten Fräsmaschinen, Fabr. GILDEMEISTER,Säulenbohrmaschinen, Hydraulikpressen, Schmelzbetrieb mit einem Mittelfrequenzinduktionstiegelofen,Fa. ABB, 4 t/h, neu installiert, noch nicht in Betrieb, sowie versch. gießereispezifischen Maschinen,Krane, Laufkatzen, Fabr. DEMAG, Rinnen, Silos, Fördersysteme und andere Gerätschaften, sowieBüroeinrichtung und u. v. m.

Zusätzlich versteigern wir am gleichen Tagim Auftrag der Berechtigten die mobilen Anlagen und Einrichtungen des Gießereibetriebes

Gerhards GmbH, 58135 Hagen (D).Zum Aufruf kommen:Die gesamte Formanlage(Kastengröße 700 x 500 x 150/150 mm) mit 70 Formkastenpaaren weiteren 60Formkästen der Maschinenformerei, eine Kühl- und Auspacktrommel Fa. KÜTTNER , eineEntstaubungsanlage Fa. TORIT 60.000 m3/h, eine komplette Sandaufbereitung mit HochleistungsmischerSTG III Fa. GRAUE, Strahlanlagen,Kolene-E-Anlage , Werkzeugmaschinen, Silos und andereGerätschaften sowie Büroeinrichtung und u. v. m.

Für spezielle technische Rückfragen steht Ihnen das Ingenieurbüro Dr. Ekart Schaarschmidt Planung fürGießereien als kompetenter Berater und Fachmann zur Verfügung.Anfragen leiten wir gerne weiter.

AUSFÜHRLICHE KATALOGE KÖNNEN KOSTENLOS ANGEFORDERT WERDEN BEI:

AUKTIONSHAUS ATH, Tel: 0049/9407/9489-0, Fax: -948920Am Hochbehälter 3,D- 93173 WenzenbachInternet: www.auktionshaus-ath.de E-mail: [email protected]


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Korrosionsschutz derZukunft – was kommt nachder Chromatierung?Die EU-Altautoverordnung und ihreAuswirkung auf andere Branchen.Eugen G. Leuze Verlag, Karlstraße 4,D-88348 Bad Saulgau; ISBN 3-87480-171-3,Preis € 52,– zuzüglich Versandkosten.Berichtsband über das 23. Ulmer Gespräch,veranstaltet vom Fachausschuss „Forschung“der Deutschen Gesellschaft für Ober-flächentechnik DGO und dem VDI-Techno-logiezentrum. Auf diesen Berichtsband wur-de im Rahmen der Sitzung des Arbeitskrei-ses „Zinkdruckguss“ am 17. Mai 2002 inDüsseldorf aufmerksam gemacht.Im ersten Teil der Veranstaltung wurden diegesetzlichen Rahmenbedingungen erläutert.Dabei wurde deutlich, dass die Problematikder Reduzierung oder Substitution vonsechswertigem Chrom im Korrosionsschutzauf längere Sicht gesehen nicht auf den Au-tomobilbau beschränkt sein wird. Die EU-Altautoverordnung wird Auswirkungen aufandere Branchen haben. Die sich derzeit aufdem Markt befindenden Korrosionssystemefür Stahlbauteile, für die Leichtbauweise unddie Mischbauweise, wurden vorgestellt, so-weit sie die zu erwartenden Vorschriften er-füllen. In einer Podiumsdiskussion wurdendiese Systeme bezüglich der zukünftigen An-forderungen bewertet. Im abschließendenTeil der Veranstaltung wurde auf chromat-freie Schutzsysteme eingegangen, die sich inunterschiedlichen F+E-Phasen befinden.Die Hoffnung, dass durch die EU-Verord-nung weltweit auf dem Gebiet des Korro-sionsschutzes Maßstäbe gesetzt werden, diezu einem deutlichen Schritt in Richtung desumweltfreundlicheren Korrosionsschutzesführen, war ein wesentlicher Anlass der Ver-anstaltung.Die Beiträge im Berichtsband erstrecken sichvon Konsequenzen des Chrom-(VI)-Verbo-tes für die Architekten und die Beschlag-industrie über chromfreie Neuentwicklun-gen für metallische Oberflächen und dieBehandlung von Aluminiumteilen und Kon-struktionen in Mischbauweisen bis hin zurchromfreien Oberflächenbehandlung vonMagnesiumwerkstoffen und neuen Korro-sionsschutzverfahren. Die insgesamt über 20Beiträge decken das Gebiet „Korrosions-schutz, was kommt nach der Chromatie-rung?“ ab. Dieser Berichtsband kann allen,die sich mit Korrosionsschutz und dem

Chrom-(VI)-Verbot zu befassen haben, nurempfohlen werden.

2002World Conference onADI – austenitisch-ferritischesGusseisen mit Kugelgrafit

Tagungsband der von der amerikanischenDuctile Iron Society am 26./27. September2002 in Louisville, Kentucky, veranstaltetenADI – Informationsveranstaltung, heraus-gegeben vom Publications Department derAmerican Foundry Society (AFS).Der Band enthält ausführliche Beiträge zufolgenden Themenschwerpunkten:Stand der ADI Metallurgie und Herstellungs-verfahren/Gussteilbearbeitung/ADI-Gussteil-gestaltung/derzeitige und zukünftige Anwen-dungspotenziale von ADIDiese Proceedings sind sowohl als gedruckteVersion (ca. DIN A 4, 150 Seiten) als auchals CD-ROM zum Preis von je US-Dollar100,– zuzüglich Versandkosten erhältlich(pers. AFS-Mitglieder US-Dollar 75,–).Bestellungen sind zu richten an: AFS AmericanFoundry Society, Contact Laura Moreno, 505State Street, Des Plaines, Illinois 60 016, USATel.: +1 800 537 4237,Fax: +1 847 824 7848,E-Mail: [email protected]: www.afsinc.org/estore(AFS Online Catalog)

GUSS Produkte – Jahres-handbuch 2002 der Gießerei-en, Zulieferer, AusstatterVerlag Hoppenstedt Bonnier Produktinforma-tionen GmbH, Havelstraße 9,D-64295 Darmstadt,Tel.: +49 (0)6151 380-0, Fax: -468E-Mail: [email protected]: http://www.hoppenstedt.comFormat DIN A 4, 268 Seiten, Preis € 23,–.Ziel dieses Buches ist es, einerseits auf denhervorragenden technologischen Stand derGießereibranche aufmerksam zu machen undandererseits den Gussanwendern bei der täg-lichen Arbeit Unterstützung zu geben, insbe-sondere den Konstrukteuren und Entwick-

lungsingenieuren der unterschiedlichsten,gussverbrauchenden Industriezweige.Das Handbuch enthält rd. 140 Firmenprofile(überwiegend) deutscher Gießereien, aus-führliche Werkstoff- und Verfahrensbe-schreibungen mit Gießereihinweisen, alpha-betische Verzeichnisse der Gießereien sowieder Zulieferer und Ausstatter.Darüber hinaus enthält der informative Bandaktuelle Fachbeiträge, wichtige Anschriftenund Literatur-Hinweise.Das Handbuch 2002 ist die letzte Aus-gabe in gedruckter Form.In Zukunft wird diese Produktdatenbank derdeutschen Guss und Kunststoffindustrie nurmehr als „Guss und Kunststoff Online“zur Verfügung stehen:www.produktdatenbank.de.Diese ist bereits seit kurzer Zeit installiertund enthält ausführliche Angaben über Her-steller, Lieferanten, Aussteller, Dienstleisterund Produkte beider Branchen. Daten undFakten zu mehr als 11.000 Unternehmensind bereits in zwei Sprachen – in Deutschund in Englisch – abrufbar.

Das kleine QM – Lexikon –kompakt – schnell – zuverlässigVon Norbert Hochheimer.WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KGaA,Boschstraße 12, D-69469 Weinheim, 2002,Tel: +49 (0)6201-6060, Fax: -6063 28,E-Mail: [email protected]: www.wiley-vch.deBroschiert, 228 Seiten, ISBN 3-527-30621-8,Preis € 39,90.Das Qualitätsmanagement mit seinen ver-schiedenen Ausprägungen wie GLP (GoodLaboratory Practice), GCP (Good ClinicalPractice), GMP (Good ManufacturingPractice) oder ISO 9000 ff ist heute ausIndustrie und Labor nicht mehr wegzuden-ken. Jeder, der in der Praxis damit zu tunhat, muss sich mit der genauen Bedeutungder QM – Fachbegriffe auseinandersetzen.Obendrein wird er mit zahlreichen Abkür-zungen konfrontiert. Hier hilft das kompakteLexikon jedem weiter, der sich schnell undpräzise informieren möchte.Der Autor, der selbst über praktische QM –Erfahrung in der Industrie verfügt, hat rd. 999Begriffe und Abkürzungen erklärt und erläutert.

Bücher und Medien

BBBBüüüücccchhhheeeerrrr &&&&MMMMeeeeddddiiiieeeennnn

LLiieebbee FFrreeuunnddee uunndd GGeesscchhääffttssppaarrttnneerr!!

EEss wwaarr eeiinn gguutteess JJaahhrr mmiitt IIhhnneenn:: wwiirr hhaabbeenn eerrffoollggrreeiicchh,, iinnnnoovvaattiivvuunndd ppaarrttnneerrsscchhaaffttlliicchh zzuussaammmmeennggeeaarrbbeeiitteett -- ddaaffüürr eeiinn hheerrzzlliicchheessDDaannkkeesscchhöönn!!DDoocchh ddaass BBeessttee kkoommmmtt iimm nnääcchhsstteenn JJaahhrr::7755 JJaahhrree BBüühhlleerr DDrruucckkgguussss –– 7755 JJaahhrree „„SStteerrnnssttuunnddeenn““..UUnndd wwaass wwäärree ddiieesseess EErreeiiggnniiss oohhnnee gguuttee FFrreeuunnddee??FFeeiieerrnn SSiiee mmiitt uunnss –– aauuff ddeerr GGIIFFAA iinn DDüüsssseellddoorrff..WWiirr ffrreeuueenn uunnss aauuff SSiiee!!AAuuff eeiinn eerrffoollggrreeiicchheess 22000033!!

IIhhrr BBüühhlleerr DDrruucckkgguussss TTeeaamm

Wir danken allen Kunden für das Vertrauen, das sieim vergangenen Jahr in unser Unternehmen gesetzthaben und wünschen ihnen frohe Weihnachten undein erfolgreiches Neues Jahr!

Ges.m.b.H.A-2700 Wr. NeustadtNeunkirchner Straße 88Tel. (0 26 22) 64 2 00-0Fax (0 26 22) 24 398e-mail: [email protected]

Mit den besten Wünschen für dieFesttage und das kommende Jahrverbinden wir unseren Dank für dieangenehme Zusammenarbeit.

HASCO AUSTRIA Ges.m.b.H.A-2353 Guntramsdorf - Industriestraße 21

Im Dezember 2002

Hauptstraße 752152 SIMMERATHTel.: 02473/80 02Fax: 02473/80 05

Ein frohes Weihnachtsfestwünschen wir unseren Kunden

und Geschäftsfreunden.

Vielen Dank unseren Kunden undLieferanten für die gute Zusammenarbeit!

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IhreHydro AluminiumMandl&Berger GmbH

Das Unternehmen HEINRICHWAGNERSINTO, Bad Laaphe, Deutschland bedanktsich bei seinen Kunden in Österreich für dievertrauensvolle und konstruktive Zusammenarbeitund wünscht ihnen für das kommende Jahr alles Gute!

Tel.: +492752-907-0Fax: +492752-907280e-mail: [email protected]://www.wagner-sinto.de

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Mit herzlichenWeihnachtsgrüßenverbinden wir unseren Dank fürdie gute Zusammenarbeit undwünschen für das neueJahr Glück und Erfolg!

Verlag Lorenzund Redaktion

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Giesserei 11 12 2002 - Proguss Austria · 2017. 11. 6. ·...

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