Der Anruf zum Erfolg: Effizientere Cerabeads-Regenerierung für 3D-Druckverfahren
Die additive Fertigung von Sandkernen und Sandformen im 3D-Druckverfahren gewinnt zunehmend an Bedeutung in der Gießereibranche. Neben häufig eingesetztem feinen Quarzneusand mit einem Furanharz-Binder, kommen auch andere Formstoffe immer mehr zum Einsatz. Dazu zählt auch der synthetisch hergestellt Spezialsand Cerabeads.
Die Vorteile gegenüber Quarzsand sind die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Spezialsande:
- Geeignet für alle Gussarten
- Geeignet für die folgenden Verfahren: PUR-Cold-Box, SO2-Cold-Box, Maskenformstoff, Kaltharz, Resol-CO2 /MF, Resol/Ester
- Sehr niedriger linearer Ausdehnungskoeffizient
- Geeignet für hohe thermische Beanspruchung
- Auswahl der für den Einsatz optimalen Klassierung möglich
- Spezielle Typen für den Sanddruck
Je nach Anforderung der Kunden und jeweiligen Gussteile, können sich die Qualitätsmerkmale des Formstoffs und somit auch die Menge des eingesetzten Aktivators unterscheiden – ein entscheidender Faktor für die erfolgreiche Regenerierung.
In vielen Fällen reicht es aus, den abtransportieren Formstoff nach dem Printprozesses zu sieben, sodass er für die nächsten Kerne zurück in die Jobbox fließen kann. Dabei können minimale Reste des Aktivators am Sandkorn haften bleiben, die im nächsten Printprozess erneut benetzt werden. Je nach Gussteil, eignet sich der Einsatz von bereits verwendetem Jobbox-Formstoff, aufgrund einer geringen Toleranz gegenüber auftretenden Gasfehlern, jedoch nicht.
3D-Druck und Regenerierung unter einem Dach
Die Prototype- und Kleinserien Leichtmetallgiesserei Becker CAD-CAM-CAST (Becker CCC) in Steffenberg-Quotshausen verwendet bereits seit Jahren große Mengen des synthetischen Formsandes Cerabeads von Hüttenes-Albertus, zur Herstellung komplexer 3D-Prototypen.
Der Prozess der Regenerierung wurde bislang jedoch extern durchgeführt. Das aufwändige Transportieren großer Mengen Spezialsand für einen einfachen Erhitzungsprozess erschien dabei ineffizient.
Geleitet von der Vision, die Regenerierung von Cerabeads bedeutend effizienter, energiesparender und somit auch deutlich umweltfreundlicher zu machen, kam schnell die Frage auf:
Warum nicht selbst regenerieren?
Im Jahr 2020 begann die Erfolgsgeschichte mit einem Telefonat zwischen Ralf Dehnert, Leiter der Kleinserienfertigung bei Becker CCC und Spezialist für Automation und mechanische Bearbeitung, und Martin Dahlmann, PM Hot Curing Systems & Special Sand und Fachmann in Sachen Regenerierung.
Mit einem kleinen elektrischen Drehrohrofen zur Kalzinierung von Kleinstmengen im Hinterkopf entstand die Idee, einen ähnlichen Ofen vor Ort bei Becker CCC zu installieren. Die geplante Regenerierungsanlage soll dabei die bereits verwendete Jobbox-Formstoffe weitgehend vom Aktivator befreien und damit in nahezu gleicher Qualität wie neuer Formstoff wieder einsetzbar machen.
Außerdem wäre es möglich, die Anlage mit Solarenergie zu betreiben und dadurch große Mengen CO2 einzusparen. Die zu bewältigende Aufgabe dieses gemeinsamen Projekts lautete nun: Maximal 150 Tonnen Cerabeads pro Jahr bei ca. 900°C regenerieren.
Nachdem die Idee einige Monate reifen konnte, wurde das Konzept im August 2021 durch ein Team von Becker, G-U-T (Gießerei-Anlagenbau) und HA weiterentwickelt. In Zusammenarbeit mit einem Ofenbauer konnten kurz darauf die ersten Regenerierungsversuche erfolgreich durchgeführt werden. Die Ergebnisse waren mehr als zufriedenstellend und Becker CCC entschied sich für die Installation eines elektrisch beheizten Drehrohrofens mit einem Durchsatz von etwa 100 kg pro Stunde, was bis zu 2,4 Tonnen Regenerat pro Tag bedeutet.
Mittlerweile läuft die Anlage seit über 18 Monaten reibungslos. Der ExOne-Drucker arbeitet einwandfrei und ausschließlich mit diesem Regenerat. Von der Idee, über die Installation der Anlage bis zur finalen Cerabeads-Regenerierung war das gemeinsame Projekt ein voller Erfolg für alle Beteiligten.
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