Fachartikel

5.04.2016
erschienen in GIESSEREI Heft 4|2016

Das längste GJS-Gussteil kommt aus Krefeld

Schleifen und Entgraten des Gussteils in der Putzerei. Die Arbeiten dauerten drei Wochen.

23,5 m – kein Schreibfehler, sondern eine besondere Anforderung, die der Kunde Tos Kurim, Brünn, Tschechische Republik, an die Siempelkamp Giesserei in Krefeld stellte. Denn 23,5 m sollte der Querbalken für ein Zwei-Ständer-Bearbeitungszentrum messen, den das Unternehmen als Auftrag zu vergeben beabsichtigte. Die Siempelkamp Giesserei bewarb sich nach eingehender Beratung über die Machbarkeit um dieses Projekt, setzte sich gegen drei Wettbewerber im In- und Ausland durch und gewann den Auftrag um das „längste Gussteil aus Gusseisen mit Kugelgrafit (GJS) ever“!

VON MATHIAS WEIL, KREFELD

Im Juni 2014 stellte Tos Kurim , Mitglied der tschechischen ALTA-Gruppe, Pilsen, die Anfrage zu dem King-Size-Projekt. Die besondere Herausforderung bei einem solchen Auftrag: „Es gibt keine fertigungsspezifischen Toleranzen für Guss und Modellbau in dieser Größenklasse; Normen zählen nicht mehr. Nur das Können der Ingenieure und Techniker sowie Modellbauer, Former und Putzer kann dieses Projekt zum Erfolg führen (Bilder 1–4). Die Erfahrung unserer Mitarbeiter ist bei einem solchen Projekt das A und O“, so Mathias Weil, Vertriebsbeauftragter der Siempelkamp Giesserei. 23,5 m Länge, dazu ein Stückgewicht im Rohguss von knapp 120 000 kg – nur wenige Gießereien in Europa sind in der Lage, ein derart großes Bauteil zu produzieren. Siempelkamps Ruf in diesem Bereich ist auch in Tschechien bekannt, sodass die Anfrage des Werkzeugmaschinenherstellers unter anderem in Krefeld platziert wurde. Ein wichtiges Entscheidungskriterium für die Order: Siempelkamp betreibt drei Maschinen, die für einen solchen Auftrag als beste Referenz gelten. So ist zum einen die Karusselldreh- und Fräsmaschine Vertimaster vom Typ VME 10 am Standort Krefeld in der Lage, Bauteile bis 17 m Länge zu bearbeiten. Diese Großkarussellmaschine von Schiess, Aschersleben, mit einer 10-m-Planscheibe und einem 16-m-Bearbeitungsstern bereichert den Siempelkamp-Maschinenpark seit 2012. Zum anderen betreibt Siempelkamp in Krefeld zwei CNC-Portalfräsen in Gantry-Bauweise (Schiess VMG 6), die zu den größten Portalfräsmaschinen weltweit gehören. Die Großgussteile dieser Maschinen wurden in der Siempelkamp-Giesserei gegossen – ein weiteres gutes Argument.

Bauteillänge + Bauteilgewicht = Vertrauen auf Siempelkamp-Expertise

Die Erfahrung mit entsprechenden Großformaten gab den Ausschlag dafür, Siempelkamp den Auftrag für das Rekordgussteil zu erteilen. „In dieser Größenordnung ist vieles Neuland. Zunächst galt es, unserem Kunden die aus unserer Sicht wesentlichen Spezifikationen und Empfehlungen vorzustellen. Ein reger Dialog folgte, zuletzt die Finalisierung und damit das Okay unseres Kunden, unseren Empfehlungen zu folgen“, berichtet Mathias Weil. Dem Auftragseingang folgten zahlreiche Arbeitsschritte, bevor die Kernaufgabe, das Formen und Gießen, anstand. Das Modell wurde bis ins Detail genau geplant – in diesem Fall eine Kombinationseinrichtung, denn Tos Kurim beabsichtigt, auch eine 18-m-Variante abformen zu können. Hier standen Kunde und Gießerei gemäß der Gießereiphilosophie „Moderne Ingenieurtechnik trifft Erfahrung mit solider Handwerkskunst“ in engem Austausch. Welche speziellen Anforderungen stellt der Kunde? Wie ist das Gussteil in der Maschine verbaut? Welchen Belastungen muss es in welchen Bereichen standhalten? Fragen, die im Dialog mit dem Kunden auf den Tisch kamen, um Gießtechnik und Modellkonzept bestmöglich zu realisieren. Parallel zur Modellplanung wertete das Gießerei-Team erste Erstarrungssimulationsergebnisse aus, um das Modellkonzept daraufhin zu optimieren. Bei einem solch fertigungstechnisch komplexen Bauteil wird auch die Eigenspannung untersucht und bewertet. Ergebnisse dieser Berechnung zeigen eventuelle Schwachstellen auf und der Gießer kann in Zusammenarbeit mit Kunde und Modellbauer noch Designoptimierungen vornehmen. Eine wichtige Anforderung: Die Verformung des Gussteils nach dem Abkühlungsprozess beträgt allein 35 mm. Dies musste beim Modell- und Formenbau berücksichtigt werden.

Größtes Bauteil – größte Grube

Ist ein Gussteil derart groß, müssen auch die Rahmenbedingungen während der Produktion stimmen. In der Siempelkamp-Formerei entstand mit 3,2 m Tiefe und 25 m Länge die längste Grube, die jemals für ein Projekt einzurichten war. Alleine das Sandbett, auf dem das Modell geformt wurde, war 400 mm dick und extrem verdichtet, um Verformungen beim Abkühlungsprozess weitgehend zu vermeiden. Drei Wochen nimmt ein solcher Formprozess in Anspruch. Über 30 verschiedene Kernformen sind millimetergenau zu positionieren; erst dann werden 140 000 kg flüssiges Eisen bei 1350 °C vergossen. Innerhalb von 70 s muss sich das Eisen von unten in der langen Form ausbreiten und gleichmäßig steigen, damit die Form nicht aufgrund der Hitzeentwicklung vor der vollständigen Füllung in sich zusammenfällt. Zwei Wochen lang kühlte der Balken anschließend in der Grube bis auf 300 °C ab – erst dann war klar, dass der Abguss geglückt ist. Das dreiwöchige Putzen und Prüfen dieses längsten, aber auch gewissermaßen filigranen Bauteils war die nächste Herausforderung. „Die Prüfungen ergaben, dass die von unserem Kunden geforderte Güte erreicht wurde, sodass das Bauteil fertig grundiert auf den Weg nach Tschechien gehen konnte“, so Mathias Weil.

www.siempelkamp.com