Gieterijen vervaardigen hightech-producten met toekomstperspectief
NEWCAST 2015 – internationale vakbeurs voor precisiegietproducten 

Vanwege de veelzijdige mogelijkheden om onderdelen te vormen waarin verschillende fysieke eigenschappen met elkaar gecombineerd kunnen worden, is er binnen alle segmenten van de techniek veel vraag naar producten die in gieterijen zijn vervaardigd. Met gieten worden bijvoorbeeld kleine onderdelen als botimplantaten, voertuigcomponenten voor motorblokken, versnellingsbakken, ombouw, assen en stuurinrichting, maar ook zeer grote dieselmotoren voor schepen geproduceerd. De gieterij-industrie is dan ook een onmisbare, belangrijke hightechbranche met goede toekomstperspectieven. Volgens de European Foundry Association (CAEF), de overkoepelende organisatie van de Europese brancheorganisaties voor gieterijen, zijn er alleen al in Europa meer dan 4000 gieterijen die ijzer of non-ferro-metalen verwerken. Deze gieterijen hebben gezamenlijk meer dan 200.000 werknemers in dienst. De totale wereldwijde productie van gietstukken zal naar verwachting in 2015 een omvang van 100 miljoen ton bereiken.

De volgende bijdrage behandelt gietgrondstoffen, de specifieke eigenschappen van gietprocessen en de mogelijkheden waarmee gieterijen voor andere branches maatwerk gietstukken ontwikkelen en produceren.

De ontwikkelingstijden worden in het algemeen korter, de productieweg kleiner, veel producten moeten aan de criteria voor het bouwen met licht materiaal voldoen en een efficiënte omgang met energie en grondstoffen staat bovenaan de agenda. Het toepassen van geautomatiseerde processen is sinds geruime tijd de norm om gietstukken en de voor de productie benodigde vormen en kernen te ontwikkelen, te optimaliseren en te produceren, en om de vele processen die in de gieterij plaatsvinden aan te sturen, te synchroniseren en te bewaken. Ook op het gebied van de gietgrondstoffen, de vormstoffen en de gietprocessen gaat de ontwikkeling gestaag verder.

NEWCAST 2015, die van 16 tot en met 20 juni 2015 in Düsseldorf plaatsvindt, de internationale vakbeurs voor precisiegietproducten, biedt een blik in de wereld van de gietproducten, ideeën voor het inzetten van gietstukken in technische constructies en een presentatie van toekomstige gieterij-technische productiemogelijkheden.

Rijk aan traditie
Door gieten kan iedere gewenste vorm worden geproduceerd, ook gietstukken met bijvoorbeeld een holle ruimte, en dat in één werkfase. De vormgeving geschiedt doordat smeltbare metalen in een holle vorm worden gegoten, de contouren van de vorm aannemen en uitharden. Op het gebied van procestechnieken wordt er een onderscheid gemaakt tussen het gieten met verloren vorm, zoals het zandgieten, en het gieten met permanente vorm, zoals het spuitgieten en coquillegieten. In de vorm geplaatste kernen laten binnenin de gietstukken holle ruimtes ontstaan. Bij het zandgieten worden de vorm en de kernen meestal uit speciaal zand vervaardigd waaraan bindmiddel kan worden toegevoegd. Deze vormen en kernen kunnen slechts voor één gietproces worden gebruikt. Het gietstuk wordt uit de vorm verwijderd waarbij de vorm en de kernen uiteenvallen. Het zand kan weer worden geprepareerd en voor 95 procent opnieuw worden gebruikt. Bij de andere processen, die vooral voor het gieten van NE-metalen worden gebruikt, bestaan de vormen uit gietijzer of warmtebestendig staal. Deze vormen kunnen steeds weer opnieuw worden gebruikt. Tegenover verloren vormen hebben metalen permanente vormen het voordeel dat het warmtegeleidingsvermogen wezenlijk hoger is, wat tot een snellere afkoeling van het product leidt. Dat resulteert wederom in een gietstuk met een fijnere structuur en  betere mechanische eigenschappen.

Metalen gietgrondstoffen
De vergietbare metalen worden traditiegetrouw in ijzergietgrondstoffen en niet-ijzermetaalgietgrondstoffen (non-ferro-metaalgietgrondstoffen) opgedeeld. Tot de eerste groep behoren de gietijzergrondstoffen als lamellair gietijzer, nodulair gietijzer, wit en zwart smeedbaar gietijzer (GJMW en GJMB), en gietstaal. Tot de groep van de NE-metaalgietstukken behoren aluminium, magnesium, koper, titan, lood, zink, tin, nikkel en andere NE-metalen en diens gietbare legeringen.

Innovatief en toekomstgericht
De automobielindustrie is de grootste afnemer van de gieterij-industrie en de belangrijkste aanjager van innovaties. Volgens de Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie (BDG) wordt meer dan 75% van de uit NE-metalen en meer dan 50% van de uit ijzergrondstof geproduceerde gietstukken aan de voertuigbouw geleverd. Als dit op de gehele gietproductie wordt betrokken, dan neemt de voertuigbouw in volume bijna 60% af, gevolgd door de machinebouw met 25 tot 30%. Andere belangrijke afnemers zijn de branches van energie-installatiebouw en elektrotechniek, de spoorwegindustrie en spoortechniek, de lucht- en ruimtevaartindustrie, de bouw, de scheepsbouw en maritieme techniek en de medische industrie. De ondernemingen uit de gieterij-industrie hebben met hun ontwikkelingen in belangrijke mate bijgedragen aan de vooruitgang binnen deze branches. De daarbij verkregen knowhow is een stabiele basis om aan de toenemende eisen van de afnemers te kunnen voldoen en om in een steeds sterker concurrerend arbeidsveld overeind te kunnen blijven.

Technische stand van zaken en tendensen
Voor gieterijen geldt hetzelfde als voor ondernemingen uit andere industriebranches; ze moeten hun bedrijfskosten laag houden, waarbij de aandacht vooral uit moet gaan naar de energiekosten. Gieterijen hebben enorm veel energie nodig voor het smelten en warmhouden van gietgrondstoffen, voor het afgieten en soms ook voor de warmtebehandeling van gietstukken. Energie is dan ook een belangrijke kostenfactor. Gieterijen moeten ook in staat zijn om bewerkelijke producten met een kortere ontwikkelingstijd te produceren. De productiewegen worden kleiner en veel producten moeten aan criteria voor het bouwen met lichte materialen voldoen. Het gebruik van computergestuurde systemen is al geruime tijd de standaard. Deze zijn onmisbaar om de vele processen aan te sturen en met elkaar te laten coördineren, zoals de productieplanning, de voorbereiding voor het afgieten, de temperatuurcontrole van de smeltmaterialen, het gietproces en de behandeling van de gietstukken. Bij zandvormprocessen komen de productie van de vormen en kernen, het legen van de vormen na het afgieten, het ‘poetsen’ van de gietstukken en het opnieuw prepareren van het vorm- en kernzand daar nog bij. Computergestuurde (CA) systemen helpen ook bij de constructie van gietstukken, vormen en kernen. Met CA-systemen is het mogelijk om de verschillende ontwikkelingsfases in een gietstuk tijdens het gieten en uitharden te simuleren. Daardoor verkrijgt men informatie over het vullen van de vorm, het bij het uitharden van de smeltstoffen ontstane structuur en de daardoor beïnvloede mechanische eigenschappen, restspanning en fouten en de invloed daarvan op de kwaliteit van het gietstuk. Bovendien is het mogelijk dat gieterijen en klanten via CA-systemen gezamenlijk gietstukken ontwikkelen en optimaliseren.

In plaats van de vroeger zeer arbeidsintensieve productie van zandgietvormen, zijn er nu steeds vaker computerondersteunde 3D-printprocessen waarmee kunsthars-gebonden zandvormen en kernen relatief snel te produceren zijn. 3D-pinters dragen ertoe bij dat de productiekosten worden gereduceerd en dat er minder opslagcapaciteit nodig is.

Op het gebied van gietgrondstoffen, de vormstoffen en de gietprocessen gaat de ontwikkeling gestaag verder. Zo werken onderzoekers bijvoorbeeld aan gietijzer met kogelgrafiet met een hoge concentratie silicium (GJS). Gietstukken die daaruit worden vervaardigd, hebben een gelijkmatiger hardheid en weerstandsverdeling en kunnen beter worden bewerkt. Deze materialen maken het mogelijk om de wanddikte van gietstukken te verkleinen, wat strookt met de behoefte  aan energie- en grondstofbesparing en het bouwen met lichte materialen. Ook het streven om tijdens het gieten of meteen daarna verschillende metalen, bijvoorbeeld staal en aluminium, met elkaar te verbinden om zo de eigenschappen optimaal te benutten, is toekomstgericht. Relatief nieuw zijn speciale spuitgietprocessen, de zogenaamde ‘squeezing-processen’, waarbij de gietstukken, NE-metalen met relatief lage smelttemperaturen, vóór het definitieve uitharden extra worden gedicht.

De vakbeurs NEWCAST 2015
Met hun fabricaten ondersteunen gieterijen onder meer de ontwikkeling van sectoren die een sterke toekomst voor zich hebben, zoals energie, lichte bouw en mobiliteit. Op NEWCAST 2015, de internationale vakbeurs voor precisiegietproducten, presenteren gieterijen hun productietechnische mogelijkheden. Het tentoonstellingsprogramma omvat producten uit ijzer-, staal-, ruwijzer- en smeedbaar gietijzer, producten van NE-metaalgieterijen en diverse dienstverleners. NEWCAST 2015 richt zich vooral op constructeurs, productieleiders en inkopers uit de automobielindustrie en andere industriebranches met producten waarbij voor de vervaardiging gietstukken nodig zijn of die een alternatief voor onderdelen zoeken die op een andere manier zijn vervaardigd. NEWCAST zal parallel aan de thematisch aansluitende vakbeurzen GIFA, METEC en THERMPROCESS onder het gemeenschappelijke motto The Bright World of Metals van 16 tot en met 20 juni 2015  in Düsseldorf plaatsvinden.