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Benninger Guss Reverse Engineering mit 3D-Druck

Autor / Redakteur: Luca Meister / Luca Meister

Die Benninger Guss AG in Uzwil (Schweiz) bietet neben dem konventionellen Giessereigeschäft neu auch 3D-Fertigungstechnologien und Reverse Engineering für Ersatzteile oder geometrisch komplizierte Serienbauteile. Wenn keine 3D-Dateien vorhanden sind, können die geometrischen Daten der zu reproduzierenden Kundenteile mit einem Scanner eingelesen und mittels additivem Verfahren reproduziert werden. Um die Prozesssicherheit zu erhöhen, werden die Giessprozesse mit modernster Software vorgängig simuliert.

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Ein Spezialstapler bringt das geschmolzene Metallgemisch zur Giessstrasse.
Ein Spezialstapler bringt das geschmolzene Metallgemisch zur Giessstrasse.
(Bild: L. Meister)

Auch die Giessereien haben in den letzten Jahren unter der kontinuierlich zugenommenen Frankenstärke gelitten. Da sich im Giessereigeschäft das Automatisieren bei Kleinserien und Einzelteilen komplizierter und kostenaufwendiger herausstellt als bei Serienproduktion, mussten sich einige Betriebe mit Automationsteillösungen zufriedengeben. Zur Folge sahen sich die Betriebe gezwungen, die Organisation ihrer internen Abläufe umso mehr zu überdenken und effizienter zu gestalten (Lean Production).

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Investitionen müssen sehr gut überlegt sein, da Giessereibetriebe sehr kapital- und investitionsintensiv sind. Einige Giessereien in der Schweiz koordinieren deshalb gewisse Investitionen und arbeiten im Netzwerk zusammen. Während der eine Betrieb etwa in den Modellbau investiert, spezialisiert sich der andere auf einen anderen Nischenbereich wie zum Beispiel die additive Fertigung.

Die weiterführende Spezialisierung ist in der Schweizer Giessereilandschaft essenziell geworden, da die herkömmliche Produktion von Standardgussteilen mehr und mehr unter dem starken Franken ins Ausland abwandert. In Folge wächst im Zuge dieser Trends die Bedeutung des Engineerings und der individuelleren Betreuung der Kunden. Dies stellt neue Herausforderungen sowohl an das Personal (technischer Vertrieb, technische Kompetenz) als auch an die unternehmensinterne Innovation und Effizienz.

Neue Aufträge dank additiver Fertigung

Ein Giessereibetrieb, der in einem neuen Bereich erfolgreich Fuss gefasst hat, ist die Benninger Guss AG in Uzwil. Das 1873 gegründete Unternehmen liefert Einzelteile oder Komplettlösungen für den Maschinen- und Spezialfahrzeugbau und zeichnet sich aus durch eine breite Branchendiversifikation. Beschäftigt werden 115 Mitarbeiter und gefertigt werden Gussteile bis 5500 Kilogramm Gewicht im Bereich der kleinen und mittelgrossen Serien. Die Werkstoffkompetenz liegt neben den klassischen Gusseisensorten wie Lamellen- oder Kugelgrafit vor allem auch in Sonderwerkstoffen wie etwa «BENODUR», «SiMo» oder ADI. Zum Einsatz kommen die Produkte vor allem bei Spezialfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, im allgemeinen Maschinenbau, bei Werkzeugmaschinen und Anlagebauern in der Energietechnik. Eric von Ballmoos, Geschäftsführer der Benninger Guss AG: «Wir verfügen ausserdem über das grösste Eisenguss-, Norm-, BSP(Kokillen)- und Stranggusssortiment der Schweiz.»

Die St. Galler setzen nun neu auch auf additiv gefertigte Sandformen für sehr komplexe Einzelteile und kleine Serien. Ein weiteres Spezialgebiet ist das Reverse Engineering, welches neue Aufträge für das Ersatzteilgeschäft bringt. Seit zwei Jahren stehen für solche Projekte eine neue Anlage des Herstellers ExOne und ein 3D-Scanner in einer neu eingerichteten Halle. Mittels additivem Verfahren können Gussformen, die zum Beispiel für die Herstellung eines Hochdruckzylinders erforderlich sind, innert kurzer Zeit gedruckt werden. Dr. Andreia Sommerfeld, Betriebsleiterin der Benninger Guss AG: «Um eine komplett gefüllte Job-Box mit den Dimensionen von 1,8 mal 1,0 mal 0,7 Meter benötigt die Anlage circa 20 Stunden Produktionszeit. Die Sandformen oder -kerne haben praktisch keine Einschränkungen in der Geometrie und können unbemannt über Nacht gedruckt werden.»

Schwachstellenanalyse und Füllstudien

Der Kundennutzen der 3D-Technologie liegt darin, dass keine teuren Modelle oder Werkzeugkosten anfallen, die Umsetzung von Prototypen, Erstserien innert sehr schneller Zeit möglich ist (Time to Market), Änderungen jederzeit sehr kostengünstig (da der 3D-Daten und nicht der Werkzeuge) möglich sind und die Prototypen der später konventionell hergestellten Serienteile in puncto Geometrie, Werkstoff und Beschaffenheit genau gleich sind. Eric von Ballmoos: «Mit dem Reverse Engineering besteht die Möglichkeit, ohne Zeichnungen und Werkzeuge beliebige Ersatzteile zu reproduzieren. Diese Technologie eignet sich vor allem für das Ersatzteilgeschäft.»

Seitens Engineering bietet die Benninger Guss AG den Kunden die volle Unterstützung; von der simultanen Produktentwicklung bis hin zu Designoptimierungen. In die Umsetzung gehört auch die Simulation der Giesstechnik mit Schwachstellenanalyse und Füllstudien mittels modernster Software. Dr. Sommerfeld: «Damit können Fehlstellen am Bauteil vorausgesehen und komplett vermieden werden. Aufgrund dieser Möglichkeit können die Prozesssicherheit sehr hoch gehalten und Qualitätsprobleme vermieden werden.»

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