Wirtschaftlichkeit
Gießen
Produktionsgeschwindigkeiten
Die Stückkosten des Gussprozesses verhalten sich umgekehrt proportional zu der Produktionsrate von guten Güssen. Die in der Praxis mit Zinklegierungen erzielten Gussraten schwanken zwischen weniger als 200 bis zu mehr als 4.000 Schüssen pro Stunde. Die letztgenannte Zahl ist nur für gegossene Miniaturbauteile wichtig, für die eine spezielle Ausrüstung gebraucht wird. Die Gusshöchstrate liegt beim Gebrauch von konventionellen Modellformen bei rund 1.000 Schüssen pro Stunde.
Die Produktivität von Zinkdruckguss ist höher als jene, die mit Aluminium- oder Magnesiumlegierungen erreicht wird. Aluminium wird normalerweise nur im Kaltkammerverfahren gegossen, das von Natur aus langsamer als im Zinkdruckguss eingesetzte Warmkammerverfahren ist. Magnesium ist ebenfalls im Warmkammerverfahren gießbar, doch die Produktivität ist trotzdem niedriger als für Zink, weil die Werkzeugwartung höhere Zeitaufwände erfordert. Nach Produktionsunterbrechungen, die auch nur etwas mehr Zeit in Anspruch nehmen als einen minimalen Augenblick, ist es normalerweise notwendig, das Werkzeug durch die Herstellung mehrerer Ausschussgussteile wieder auf Betriebstemperatur zu bringen. Das Druckgießen ist prinzipiell schneller als das Spritzgießen. Spritzgießzyklen sind besonders sensibel gegenüber der Abschnittsdicke des Materials. Den Wandabschnitt eines Kunststoffteils, um mit den Festigkeits- oder Formsteifigkeitseigenschaften eines Druckgusses konkurrieren zu können, erhöht nicht nur die Materialkosten der Wandabschnitte, sondern auch die Gesamtherstellkosten zu einem viel größeren Grad.
Beim Druckgießen wird alles was dabei hilft den Schusstakt zu reduzieren auch die Kosten senken. Im Normalfall ist der limitierende Faktor die Erstarrungszeit des Metalls nach der Formfüllung, bis das Teil inklusive Gießlauf und Entlüftungen soweit verfestigt ist, dass es ohne Deformation entformt werden kann. Bei einem gleichförmigen Gussteil sind vor allem die Dicke und Geometrie des Bauteils und die Gießläufe, das Kühlsystem der Modellform sowie das Layout der Auswerfstifte die Faktoren, die diesen Zeitraum bestimmen. Die Gusskonstruktion hat die größte Auswirkung auf die Gussrate – dünne und ebene Wandabschnitte leisten die schnellsten Raten, vorausgesetzt das Bauteil ist fest und steif genug, um den erforderlichen Auswerfkräften standzuhalten. Höhere Geschwindigkeiten können erreicht werden, indem das Abkühlen der Modellform verbessert wird, doch dieser Anreiz wird durch eine steigende Tendenz zu Kaltläufen begrenzt. Wenn die Oberflächenqualität wichtig wird, dann wird die Anzahl „guter“ Güsse fallen, sobald die Temperatur unter ein kritisches Level sinkt. Allerdings wird diese Untergrenze von einer gerade noch brauchbaren Temperatur von Guss zu Guss sowie von Maschine zu Maschine unterschiedlich sein. Die Vorhersage der Untergrenze wird möglich mit der Hilfe von computerunterstützten Gießlauf- und Anschnittauslegungen.
Die ununterbrochene Produktion guter Güsse ist eine Schlüsselforderung, um die Kosten unten zu halten, und die Dinge, die am ehesten dagegen sprechen, sind hauptsächlich die Verlässlichkeit der Werkzeuge und der Maschine. Ein entweder ganz oder zum Teil in der Modellform stecken gebliebenes Gussteil ist der wahrscheinlichste Auslöser für Arbeitsunterbrechungen, wodurch nicht nur die Maschine angehalten wird, um das Problem manuell zu beheben – denn wenn die Entfernung einen nennenswerten Zeitraum beansprucht, kann dies bedeuten, dass das Werkzeug wieder erhitzt werden muss. Hierzu werden mehrere Ausschussteile gegossen. Es gibt eine Vielzahl von Gründen, weshalb Gussteile in der Form stecken bleiben, doch gute Bauteil- und Formkonstruktion sowie hochwertiger Werkzeugbau werden die meisten Faktoren ausschließen können.
Automatische und halbautomatische Produktion im Vergleich
Druckgussmaschinen können entweder halb- oder vollautomatisch betrieben werden. Im ersten Fall entfernt der Bediener das Gussteil aus der Form. Im letzteren Fall wird diese Arbeit von einem Roboter oder Fördersystem übernommen. Wenn der Guss aus der Form ausgeworfen wird, fällt es oft in einen Abschreckbehälter, woraufhin er durch eine Förderanlage entfernt wird. Das Wasser schwächt den Fall ab und eine Schädigung des Gusses wird verhindert, doch es handelt sich immer noch um einen einigermaßen kleinen Fall vom Förderband in eine Palette oder in einen Behälter, der berücksichtigt werden muss. Darum sollte der Gusskonstrukteur sicherstellen, dass kein entscheidendes Detail des Gusses des Falls wegen schädigungsanfällig ist. Falls notwendig kann entsprechend durch eine Materialzugabe die empfindlichen Bereiche geschützt werden. Die Entscheidung, ob eher die automatische oder die halbautomatische Produktion gewählt werden sollte, fällt in den Verantwortungsbereich des Druckgießers, doch ist die Vollautomatik die Norm für die Massenproduktion, weil die erhöhten Vorbereitungskosten durch die Ersparnis an Arbeitskosten und die Verbesserung der Produkthomogenität mehr als ausgeglichen werden.
Kosten und alternative Materiale im Vergleich
Allgemeine Kostenvergleiche zwischen alternativen Herstellungsmethoden sind von Natur aus schwierig. Die Kosten jeder individuellen Methode und jeden Materials schwanken mit der Zeit, und die Gesamtfertigungskosten sind von der geographischen Lage abhängig. Wenn der Kostenvergleich schwer fällt, ist ein allgemeiner Preisvergleich unmöglich, weil dies das regionale Gleichgewicht von Angebot und Nachfrage für alle Herstellungsmethoden berücksichtigen muss. Nichtsdestotrotz folgt ein allgemeiner grober Vergleich für Zink-, Aluminium- und Magnesiumdruckgussteilen sowie von Spritzgussteilen.
Die spezifischen Materialien des Vergleichs waren :
? Zinklegierungen ZP3, ZP5, ZP2 und ZP8
? Aluminiumlegierungen A380 (äquivalent zu EN1706 AC46500)
? Magnesiumlegierung AZ91D
? Plastikspritzformen ABS, PA66, PA66 30%GF, Polycarbonat, Polycarbonat 30%GF, Polypropylen,
? Injection moulding plastics, Polycarbonate, Polycarbonate 30%GF, Polypropylene, Acetal Copolymer, Acetal Copolymer 30%GF, Polysulfone, Polysulfone 30%GF