Ecological and Economic Benefits of Additive Manufacturing in High Pressure Die Casting

Abstract

In an energy-intensive process, such as high pressure aluminum die casting, reducing the cycle time and scrap rate has a significant influence on the CO₂ savings and profitability. By using conformal cooling and state-of-the-art hot work tool steels, the cycle time for molding tools can be reduced and tool life can be increased. This means that not only the component quality in functional areas increases, but also the overall process quality. These innovative solutions can only be realized if the restrictions of additive manufacturing (AM) are understood. Only then can the potential of AM be exploited to develop novel tool concepts from a holistic understanding of component and process requirements. Thermal management then becomes the focus of the entire process chain. In addition to reducing CO₂ emissions and increasing component quality, the optimization of thermal management leads to significant cost savings and thus to an increase in the competitiveness of this production process. As a result, the use of additively manufactured die inserts/components in the die casting process brings significant advantages, both economically and ecologically.

Zusammenfassung

Gerade in einem energieintensiven Verfahren wie dem Aluminiumdruckguss hat die Reduktion der Zykluszeit und der Ausschussrate erheblichen Einfluss auf das CO₂ Einsparpotenzial und die Wirtschaftlichkeit. Durch den Einsatz konturnaher Kühlungen und Premium-Warmarbeitsstählen kann die Zykluszeit bei formgebenden Werkzeugen reduziert und die Werkzeuglebensdauer erhöht werden. Das bedeutet, dass nicht nur die Bauteilqualität in Funktionsbereichen steigt, sondern auch die gesamte Prozessqualität zunimmt. Diese innovativen Lösungen lassen sich nur dann realisieren, wenn die Restriktionen der additiven Fertigungen verstanden sind. Erst dann kann das Potenzial ausgeschöpft werden, um aus einem ganzheitlichen Verständnis der Bauteil- und Prozessanforderungen neuartige Werkzeugkonzepte zu entwickeln. Das Thermomanagement gerät dabei in den Fokus der gesamten Prozesskette. Zusätzlich zur Reduktion des CO₂ Ausstoßes und der Erhöhung der Bauteilqualität führt die Optimierung des Thermomanagements zu erheblichen Kosteneinsparungen und damit zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit dieses Produktionsverfahrens. Zusammengefasst bringt der Einsatz von additive gefertigten Werkzeugeinsätzen/Bauteilen im Druckgussprozess sowohl ökonomisch als auch ökologisch signifikante Vorteile.