Dr. mont. Christoph Turk
Miloslav Ognianov
voestalpine BÖHLER Edelstahl GmbH & Co. KG

Die Gießereiindustrie nimmt im aktuellen Energie- und Mobilitätswandel eine zentrale Rolle als Schlüsseltechnologie ein. Die gegenwärtigen Anforderungen, Gussteile ressourcenschonend und nachhaltig zu produzieren, bewirken eine Transformation in der Gießereitechnologie. Naheliegend, dass auch Formenstähle und deren Anwendungen einem Wandel unterliegen. Folglich bedarf es neuer innovativer Werkzeugstahlkonzepte, die ihren Beitrag zur Technologie-Transformation leisten können.

Dieser Beitrag widmet sich den Initiativen und Entwicklungen rund um die industrielle Anwendung von Warmarbeitsstählen für den Aluminiumdruckguss. Es werden grundlegenden Arbeiten vorgestellt, um das Verhalten von Werkzeugstählen im Einsatz zu verstehen und zu simulieren. Aufbauend auf diese Erkenntnisse können gezielte und anwendungsorientierte Entwicklungen abgeleitet werden, die die Basis für die Verbesserung der Brandrissbeständigkeit, des Aluminium-Auflösungsverhaltens oder der Durchhärtbarkeit von Warmarbeitsstählen bilden. Zuletzt genannte Eigenschaft spielt beim aktuellen Trend der „Giga-Dies“ eine wesentliche Rolle, nachdem die Wärmebehandlung und darauffolgende Abkühlung von großen Formen eine technologische Herausforderung darstellen. Anhand einer Benchmark-Eigenschaftsstudie wird verdeutlicht, wie mit Hochleistungsstählen bei großen Formen mit tiefen Kavitäten, eine hohe Warmhärte und hohe Zähigkeit erzielt werden kann. Ein ähnliches Anforderungsprofil kommt auch bei hochbelasteten Formeinsätzen zum Tragen, die durch Überhitzung versagen. Additiv gefertigte Formeinsätze mit konturnaher Kühlung bieten in diesem Fall eine Abhilfe, die es auch ermöglicht Erstarrungszeiten in Bauteilbereichen hoher Schmelzvolumen deutlich zu verringern. Eine Gegenüberstellung von Labor- und Einsatzstudien von konventionell und additiv gefertigten Formeinsätzen verdeutlicht, wo die Möglichkeiten und Grenzen beider Fertigungskonzepte liegen.

Abseits der traditionsbehafteten Werkzeugstahlentwicklung wird in diesem Beitrag auch auf den CO₂-Fußabdruck von Werkzeugstählen und die dazugehörige Werkzeugkreislaufwirtschaft eingegangen. Anhand dieser Initiativen soll verdeutlicht werden, dass es mehr als ein Stück Stahl benötigt, um die Transformation der Gießerei-Industrie nachhaltig zu begleiten und zu prägen.
Für die Besten der Welt!