Drucksinter-Prozess optimieren

Ganz leicht mehr Last

Moderne Schneid-, Bohr- oder Fräswerkzeuge bestehen aus einer Hartmetalllegierung und sind extremen mechanischen Belastungen, hohen Temperaturen und abrasivem Verschleiß ausgesetzt. Um das Spektrum der Anforderungskriterien bestmöglich zu erfüllen, werden die Werkzeuglegierungen pulvermetallurgisch hergestellt, kalt in Form gepresst und anschließend gesintert. Wie unsere GraphitePeople unterstützen konnten, den Drucksinter-Prozess bei unseren Kunden effektiver und effizienter zu machen, lesen Sie hier.

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Hintergrund

Hartmetallwerkzeuge werden in vielen volumenabtragenden Bearbeitungsprozessen (Drehen, Fräsen, Sägen) eingesetzt. Der Herstellungsprozess ist anspruchsvoll und weltweit verfügbar. Der Wettbewerb zwingt die Hersteller zu kontinuierlichen Optimierungen.

Graphite_Materials-Metallurgie-Fallstudie-Drucksintern

Überblick

Branche:

Werkzeug-, Formen- und Maschinenbau

Verfahren:

Lösung:

Optimierte Sinterunterlage

Leistungen:

Analyse und Simulation, Neukonstruktion, Produktion von CFC-Sinterunterlagen

Ergebnis:

Erhöhung der Wertschöpfung durch Prozesseffizienz (Output pro Ofenfahrt)

Die Herausforderung

Hochleistungsfähige Werkzeuge zu sintern, ist technisch anspruchsvoll und teuer. Allein die Beschaffungskosten für die in Pulverform verwendeten Rohmaterialien wie Wolfram-, Vanadium- sowie Tantal- und Niobcarbid sind erheblich. Für die Hersteller dieser Werkzeuge ist es deshalb entscheidend, den Sintervorgang stabil, effizient und störungsfrei zu beherrschen.

Die Ofenfahrt ist einer der letzten Schritte in der Prozesskette und fügt die Energiekosten der bereits erfolgten Wertschöpfung noch hinzu. Pulvermetallurgisch hergestellte Produkte können in ihrer Qualität erst nach dem Sintern beurteilt werden. Die optimale Stück-Beladung mit Werkzeugen ist daher ein entscheidender Wettbewerbsfaktor.

Die konkrete Aufgabe: wirtschaftliche und qualitative Optimierung des Ofenlaufs

Die Frage an uns im vorliegenden Beispiel lautete: Wie schaffen wir es, die Beladungsdichte und den Nutzungsgrad beim Drucksintern zu erhöhen, das heißt, die Werkzeug-Stückzahlen zu erhöhen?

Eine Herausforderung!

Prozessergebnisse

Bei der Betrachtung des Status Quo fiel der Blick schnell auf die bisher verwendete Graphit Bodenplatte mit einer Dicke von 40 mm. Über eine FEM-Analyse konnten wir folgende Optimierungspotentiale ermitteln:

Reduzierung von Masse und Volumen

Durch den Wechsel von einer Graphit- zu einer CFC-Sinterunterlage wurde es möglich, aufgrund der höheren spezifischen Festigkeit und damit einhergehend der höheren Tragfähigkeit von CFC die Masse und das Volumen der Sinterunterlage deutlich zu reduzieren. Die neue Unterlage maß nur noch 20 mm bei geringerer Durchbiegung. Damit verbunden war auch eine Optimierung der Temperaturverteilung infolge der eingesparten Masse.

Erhöhter Output pro Ofenlauf

Die Halbierung der Plattendicke von 40 auf 20 mm machte es möglich, 5 % mehr Füllvolumen für die Behandlung der Bauteile bereitzustellen. Das machte die Änderung kostengünstig und effektiv.
Graphite Materials Fallstudie Drucksintern-CFC-Platte Thermobild

Das Ergebnis

Durch unsere Unterstützung konnte der Kunde den Output und damit die Wertschöpfung pro Ofenfahrt erkennbar erhöhen. Die neuen Sinterunterlagen hatten sich bereits nach ca. zwei Monaten amortisiert.

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