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Was ist das Hochdruckgussverfahren (HPDC)?

Durch Hochdruckguss lassen sich komplexe Metallteile effizient herstellen. Erfahren Sie mehr über die Vorteile für schnelle Produktion, komplexe Designs und verschiedene Materialien.
HITOP / Der Blog / <a href="https://hitopindustrial.com/de/was-ist-das-druckgussverfahren/" title="Was ist das Hochdruckgussverfahren (HPDC)?">Was ist das Hochdruckgussverfahren (HPDC)?

Für Unternehmen, die Metallteile in komplexen Designs herstellen, Druckguss hat sich als Segen erwiesen. Die Hersteller sind überzeugt, dass dieser Prozess in ihrem Arbeitsbereich mehrere Vorteile mit sich bringt.

Die Methode optimiert den Materialeinsatz und die Herstellungskosten um 30-50% bzw. 20-40%. 

Druckguss ist ein hochwirksamer Prozess mit seltenen Einschränkungen. Egal, ob Sie ein Hersteller sind, der gerade erst anfängt, oder jemand, der sich für Herstellungsverfahren interessiert, dieser Artikel wird Ihnen sehr helfen.

Die erste Frage, die einem bei dem Namen in den Sinn kommt, ist, was HPDC ist. Lassen Sie uns das hier für Sie vereinfachen. Wir werden in diesem Artikel zahlreiche Dinge über HPDC besprechen, von was es ist über wo und wie genau es verwendet wird bis hin zu seinen Vorteilen und spezifischen Anwendungen.

geschmolzenes Metall wird in eine Form gegossen, was die Geschicklichkeit und Präzision unterstreicht, die in der Metallbearbeitung erforderlich sind

Definition von Druckguss

Hochdruckguss (HPDC) ist ein Herstellungsverfahren zur Herstellung von Metallteilen mit hoher Genauigkeit, Oberflächenfinishund Maßhaltigkeit. Es eignet sich besonders gut für die Herstellung komplexer Teile in großen Mengen aus Metalllegierungen, darunter Kupfer, Zink, Magnesium und Aluminium. Zahlreiche Branchen, wie die Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Elektronik und Konsumgütersektor sind in hohem Maße auf HPDC angewiesen.

Dabei wird geschmolzenes Metall, meist Zinklegierungen oder Aluminium, in eine Stahlformhöhle. Die angewandten Drücke liegen zwischen 10 und 175 MPa (1.500 und 25.000 psi). Die Einspritzgeschwindigkeit trägt auch zu einer schnellen Verfestigung bei, was zu kürzeren Zykluszeiten beiträgt.

Hoher Druck erleichtert das präzise und schnelle Füllen komplizierter Formlöcher und ermöglicht die Herstellung aufwendiger Formen. Der HDPC-Prozess beginnt als ersten Schritt mit der Matrizenvorbereitung. Die Matrize ist in zwei Abschnitte unterteilt: die feste Abdeckmatrize und die bewegliche Auswerfermatrize. 

Durch sorgfältige Bearbeitung dieser Matrizen wird die gewünschte Bauteilform hergestellt. Schließlich wird geschmolzenes Metall mit einer hydraulischen oder mechanischen Presse unter extremem Druck in die Formhohlräume gepresst. Das Bauteil wird aus den Matrizen ausgestoßen, wenn das Metall erstarrt ist.

Geschichte des Druckgusses

Die Geschichte von HPDC begann im frühen 19. Jahrhundert und im Laufe der Zeit haben bedeutende Entwicklungen stattgefunden.

Anfang des 19. Jahrhunderts wurde die manuell gesteuerte, handbetriebene Metallgusstechnik entwickelt. Bei dieser einfachen Technik wurde geschmolzenes Metall in den Hohlraum der Form gegossen und erstarren gelassen, bevor das fertige Produkt entnommen wurde.

Die Entwicklung der Hydraulik- und Pneumatiktechnik führte jedoch erst im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert zu wesentlichen Durchbrüchen. Diese Entwicklungen ebneten den Weg für die Entwicklung automatisierter Druckgussmaschinen. Diese fortschrittlichen Maschinen konnten durch Anwendung von hohem Druck komplexe Formlöcher schnell mit geschmolzenem Metall füllen.

EW Kelsey, der Entwickler der ersten manuell betriebenen Druckgussmaschine im Jahr 1849, spielte ebenfalls eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der Druckgusstechnologie. Druckgussmaschinen erlebten in den folgenden Jahrzehnten eine Reihe von Verbesserungen, darunter die Hinzufügung automatisierter Schöpf- und Auswurfvorrichtungen.

Heute wird das Druckgussverfahren in vielen Branchen in großem Umfang eingesetzt. Hersteller auf der ganzen Welt nutzen es weiterhin, da sich damit komplexe, hochwertige Metallkomponenten schnell und kostengünstig herstellen lassen. Dies fördert letztlich kontinuierliche Innovation und Entwicklung in der Branche.

Das Verfahren des Druckgusses

Der Hochdruckguss ist ein schrittweiser Prozess. So läuft er ab. 

Formvorbereitung:

Sie müssen zunächst die Form vorbereiten, die auch als Matrize bezeichnet wird. Diese Matrize ist weiter in Teile unterteilt, nämlich die Auswerfermatrize und die Deckelmatrize.

Diese Formen sind für extreme Hitze und Druck ausgelegt und bestehen normalerweise aus gehärtetem Stahl. Die beabsichtigte Form des endgültigen Teils wird durch Präzisionsbearbeitung von der Formhohlraum.

Schmelzen und Legierungsherstellung:

Im nächsten Schritt wird die Metalllegierung geschmolzen, die zum Gießen verwendet wird. Die Rohstoffe werden in einen Ofen geladen und auf die erforderliche Temperatur erhitzt, die normalerweise über dem Schmelzpunkt der Legierung liegt.

Diese Formen, die oft aus gehärtetem Stahl bestehen, sind so konstruiert, dass sie hohen Temperaturen und Drücken standhalten. Der Formhohlraum wird sorgfältig bearbeitet, um die gewünschte Form des Endprodukts anzunehmen.

Injektion:

Sobald die Legierung fertig ist, wird sie unter hohem Druck in die Form gespritzt. Dieser Schritt wird von einer speziellen Maschine durchgeführt, die als Druckgussmaschine bezeichnet wird. Das geschmolzene Metall wird unter hohem Druck in die Form gespritzt.

Der letzte Schritt besteht darin, den gesamten Hohlraum zu füllen und seine Form zu formen. Der Druck sorgt dafür, dass das Metall reibungslos fließt und alle komplizierten Details der Form ausfüllt.

Kühlung:

Nachdem die Formhöhle gefüllt ist, kann das geschmolzene Metall abkühlen und erstarren. Die Kühlung durch Wasserkanäle oder andere Kühlsysteme erfolgt normalerweise sehr schnell. Schnelles Abkühlen unterstützt die Erstarrung des Metalls und verringert die Wahrscheinlichkeit von Fehlern wie Porosität oder Schrumpfung.

Auswurf:

Das frisch geprägte Teil wird nach dem Trennen der Form, also nach dem Erstarren, aus der Form genommen. Dies geschieht mit Hilfe von Auswerferstiften oder in der Form eingebauten Mechanismen. 

Nach dem Auswerfen aus der Form muss das Teil möglicherweise noch beschnitten oder nachbearbeitet werden. Überschüssiges Material oder Grate, die sich während des Gussvorgangs gebildet haben, können Sie problemlos entfernen.

Nachbearbeitung:

Abschließend kann das Gussteil noch weiteren Nachbearbeitungsschritten unterzogen werden, um die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit und die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Je nach den spezifischen Anforderungen des Teils können hierzu Prozesse wie spanende Bearbeitung, Polieren, Lackieren oder Beschichten gehören.

Vorteile des Druckgussverfahrens (HPDC)

Das HPDC-Verfahren bietet zahlreiche Vorteile, von denen einige im Folgenden aufgeführt sind:

Hohe Produktionseffizienz: 

HPDC ist ein automatisierter Prozess, der die Herstellung großer Stückzahlen schnell und mit geringem Personalaufwand ermöglicht. Die Technik eignet sich aufgrund ihrer kurzen Zykluszeiten und hohen Reproduzierbarkeit perfekt für die Produktion großer Stückzahlen, sodass Hersteller Termine einhalten und Gesamtproduktionskosten sparen können.

Komplizierte Geometrien:

Eines der Hauptmerkmale von HPDC ist die Fähigkeit, Komponenten mit dünnen Wänden und komplizierten Geometrien herzustellen. Diese Methode garantiert eine exakte Reproduktion selbst der komplexesten Merkmale und ermöglicht die Herstellung von Teilen mit engen Toleranzen.

Hervorragende Oberflächenbeschaffenheit:

HPDC reduziert den Bedarf an weiteren Nachbearbeitungsverfahren wie Bearbeitung oder Polieren. Der Grund hierfür ist die Herstellung von Produkten mit glatten Oberflächen und feinen Details. Dies garantiert, dass die fertigen Komponenten die erforderlichen funktionalen und ästhetischen Kriterien erfüllen und spart zudem Zeit und Geld.

Große Auswahl an Materialien:

Aluminium-, Zink-, Magnesium- und Kupferlegierungen sind nur einige der Metalle und Legierungen, die mit HPDC gegossen werden können. Dank seiner Anpassungsfähigkeit können Hersteller das beste Material für eine bestimmte Anwendung auswählen. Die Berücksichtigung von Faktoren wie mechanischer Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder Leichtgewichtseigenschaften kann vermieden werden.

Materialeinsparungen:

Da HPDC ein endkonturnaher Prozess ist, entsteht bei der Bauteilherstellung weniger Materialabfall. HPDC ist eine kostengünstige Produktionsoption, da es eine genaue Kontrolle über den Einspritzvorgang bietet. Dadurch bleibt auch die Möglichkeit des Recyclings von Abfallmaterial erhalten, was die Materialkosten weiter senkt.

Gleichbleibende Qualität:

Die automatisierte Konstruktion von HPDC garantiert Teile, die in allen Fertigungsläufen die gleiche Qualität aufweisen. Fortschrittliche Prozessüberwachungs- und Kontrollsysteme verringern das Fehlerrisiko und garantieren, dass alle Teile die erforderlichen Anforderungen erfüllen. HPDC gewährleistet dies, indem es bei der Echtzeitidentifizierung und -korrektur von Abweichungen hilft.

Designflexibilität:

Im Vergleich zu anderen Gussverfahren bietet HPDC den Designern mehr Spielraum bei der Teilegestaltung. Die Leistung und Nützlichkeit der Teile kann durch die Integration komplizierter Merkmale wie interne Tunnel, Hinterschneidungen und dünne Wände optimiert werden.

Reduzierte Werkzeugkosten: 

Zwar können beim HPDC-Guss anfänglich höhere Werkzeugkosten anfallen als bei anderen Gussverfahren, doch werden diese Kosten im Laufe der Zeit durch die schnelle und wirtschaftliche Produktion großer Mengen von Komponenten mehr als ausgeglichen.

Eine weitere Reduzierung der Gesamtwerkzeugkosten führt zu längeren Werkzeuglebensdauern und einem geringeren Wartungsbedarf aufgrund von Verbesserungen bei Werkzeugmaterialien und Produktionsprozessen.

Anwendungen von HPDC

Wie bereits erwähnt, wird HPDC in zahlreichen Branchen eingesetzt.

Automobilindustrie:

Verschiedene in der Automobilindustrie eingesetzte Komponenten werden im HDPC-Verfahren hergestellt. Bestimmte wichtige Teile, darunter Motorteile, Getriebegehäuse, Lenkungskomponenten, Aufhängungskomponenten und Strukturteile, werden alle im HPDC-Verfahren hergestellt. 

Damit können Leichtbauteile mit komplizierten Geometrien schnell und kostengünstig hergestellt werden. Damit eignet sich das HPDC-Verfahren ideal zur Verbesserung der Fahrzeugleistung und Kraftstoffeffizienz.

Luft-und Raumfahrtindustrie:

In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird HPDC zur Herstellung wichtiger Komponenten wie Flugzeugtriebwerksteilen, Strukturkomponenten und Luft- und Raumfahrthardware verwendet. HDPC erfüllt die strengen Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung leichter und dennoch hochfester Teile mit hervorragender Maßgenauigkeit.

Elektrik und Elektronik:

HPDC wird in der Elektroindustrie häufig eingesetzt. Kühlkörper, Steckverbinder und andere elektronische Gehäuse werden alle mit dieser Methode hergestellt. Das Verfahren ermöglicht die nahtlose Integration komplexer Funktionen wie Kühlrippen und Befestigungspunkte in die Teile.

Konsumgüter:

Viele Konsumgüter wie Haushaltsgeräte, Elektrowerkzeuge und Freizeitausrüstung verwenden Komponenten, die durch HPDC hergestellt wurden. Gehäuse, Griffe, Halterungen und andere Strukturelemente sind einige Beispiele für diese Teile. Die Bedürfnisse des Verbrauchermarktes können dank HPDC durch die Herstellung von Teilen mit präzisen Toleranzen erfüllt werden, die sowohl ästhetisch ansprechend als auch langlebig sind.

Industrielle Ausrüstung:

HPDC wird bei der Herstellung von Komponenten für verschiedene Industrieanlagen verwendet, darunter Pumpen, Ventile, Hydraulikkomponenten und Maschinenteile. Mit dieser Methode können komplexe Merkmale und komplizierte Formen erstellt werden, was höchste Leistung und Zuverlässigkeit in industriellen Anwendungen garantiert.

Beleuchtung und Armaturen:

HPDC wird verwendet zur Herstellung von Leuchten, Lampengehäuse und andere dekorative Komponenten für die Beleuchtungsindustrie. Das Verfahren ermöglicht die Erstellung aufwendiger Muster und einzigartiger Formen, wodurch die Hersteller die Bandbreite der Anforderungen der Beleuchtungsindustrie erfüllen können.

Spritzguss

Spritzguss-Hochdruckguss (HPDC)-System garantiert eine exakte Ausrichtung und Kontrolle der Trennlinie. Diese Eigenschaft ist für die Herstellung hochwertiger Endprodukte unerlässlich. Um Fehlanpassungen der Trennlinie, Grate und ästhetische Mängel zu vermeiden, werden anspruchsvolle Werkzeugtechniken und Formendesigns eingesetzt.

HPDC sorgt durch Optimierung der Trennlinienoberfläche für enge Toleranzen und nahtlose Übergänge zwischen Formsegmenten. Dies geschieht durch den Einsatz neuer Bearbeitungstechniken und präzise angepasster Formkomponenten. 

Das HPDC-Verfahren gewährleistet eine effektive und zuverlässige Produktion im Spritzgussverfahren. Es verbessert das Aussehen und die Funktion des Produkts und verringert den Bedarf an Nachbearbeitung. Sie können sich sicher mit einem guten Spritzgussunternehmen für HPDC-Dienste.

Geschmolzenes Metall fließt und Funken fliegen, während das Metall unter hohem Druck in eine Form gespritzt wird, ein kritischer Prozess bei der Herstellung langlebiger Präzisionskomponenten

Zusammenfassen

Um zusammenzufassen, Druckguss ist eine fortschrittliche Fertigungstechnik, die die Fertigungsindustrie im Sturm erobert hat. Weniger bekannte Fakten belegen ihre Relevanz und Anpassungsfähigkeit über ihre üblichen Anwendungen hinaus. Überraschenderweise ist Hochdruckguss nicht nur für Zink und Aluminiumlegierungen. 

Darüber hinaus können Materialien wie Kupfer, Magnesium und sogar bestimmte Legierungen damit verwendet werden. Darüber hinaus hilft diese Methode, komplizierte Geometrien und extrem dünne Wände zu erzeugen. Dies ist es, was dazu beiträgt, langlebige und dennoch leichte Komponenten für die Elektronik herzustellen und Automobilsektor.

Wenn Sie ähnliche Informationen zu Herstellungsverfahren wünschen oder Fertigungsservices in Anspruch nehmen möchten, nehmen Sie Kontakt mit uns auf.

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