EP2578333A1 - Verfahren zum Steuern einer Giessanlage - Google Patents

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EP2578333A1
EP2578333A1 EP11184325.6A EP11184325A EP2578333A1 EP 2578333 A1 EP2578333 A1 EP 2578333A1 EP 11184325 A EP11184325 A EP 11184325A EP 2578333 A1 EP2578333 A1 EP 2578333A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
process parameter
mold
casting
detected
solidification time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP11184325.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Dr. Schickmair
Andre Gröschel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nemak Linz GmbH
Original Assignee
Nemak Linz GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nemak Linz GmbH filed Critical Nemak Linz GmbH
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Priority to IN741KON2014 priority patent/IN2014KN00741A/en
Priority to US14/349,844 priority patent/US20140374051A1/en
Priority to PCT/EP2012/068262 priority patent/WO2013050237A1/de
Priority to MX2014004229A priority patent/MX2014004229A/es
Priority to RU2014113165/02A priority patent/RU2014113165A/ru
Priority to BR112014008244A priority patent/BR112014008244A2/pt
Priority to CA2851201A priority patent/CA2851201A1/en
Priority to UAA201403379A priority patent/UA109499C2/ru
Priority to CN201280049266.4A priority patent/CN103958092A/zh
Priority to JP2014533822A priority patent/JP2014528358A/ja
Publication of EP2578333A1 publication Critical patent/EP2578333A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D2/00—Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass
    • B22D2/006—Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass for the temperature of the molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D15/00—Casting using a mould or core of which a part significant to the process is of high thermal conductivity, e.g. chill casting; Moulds or accessories specially adapted therefor
    • B22D15/04—Machines or apparatus for chill casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D30/00—Cooling castings, not restricted to casting processes covered by a single main group
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D46/00—Controlling, supervising, not restricted to casting covered by a single main group, e.g. for safety reasons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D47/00—Casting plants

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a casting plant with at least one mold for receiving a liquid material, wherein the liquid material solidifies during a solidification time in the mold.
  • the invention further relates to a casting plant with at least one mold, a casting plant system comprising this casting plant, a computer program and a computer program product.
  • the efficiency of the production process depends in particular on the solidification time, ie on the time in which the initially liquid material cools in a mold of the casting plant and solidifies, so that it can be removed from the mold.
  • the solidification time significantly determines the cycle time and thus the production rate of the production process.
  • the setting time is a constant one Period of time.
  • a cast component is always removed from the mold after the same amount of time.
  • the solidification time is designed to increase the production in general with regard to the operation of the casting plant under full load.
  • the casting process is subject to several non-constant and not or only limited influenceable factors. This includes, for example, the ambient temperature of the casting plant or the temperature of the materials used.
  • the previously derived and indicated object is achieved according to a first aspect of the invention by a method for controlling a casting plant with at least one mold for receiving a liquid material, wherein the liquid material solidifies during a solidification time in the mold.
  • the method comprises the steps of detecting at least one process parameter during the production process and determining the solidification time as a function of the acquired process parameter.
  • the solidification time is not given according to the invention as a constant period of time, but it is variable and is determined during the production process in dependence on at least one process parameter. In other words, the solidification time during the production process may change depending on a detected process parameter.
  • a casting plant is controlled with at least one mold.
  • a mold which in principle may have any shape corresponding to the desired shape of the component to be produced, is filled with a liquid material.
  • the starting material may be a liquid metal. To liquefy a metal this is heated accordingly.
  • the filled in the mold liquid and hot material cools in the mold and solidifies into a solid body.
  • the solidification time ie the time between the filling of the mold and the removal time of the cast Component is determined according to the invention in dependence of a detected during the production parameter process parameter.
  • a process parameter is to be understood as a parameter which is characteristic for the casting process or influences this directly or indirectly.
  • the process parameter is a parameter which is characteristic for the solidification time or influences this directly or indirectly.
  • the inventive (automatic) determination of the solidification time depending on a during the production process can be reduced.
  • the production rate and the efficiency of the production process can be increased significantly even under non-optimal operating conditions.
  • interruptions of the production process and unavoidable influences by the method according to the invention can be taken into account.
  • Even small cycle time reductions in the second range lead to significantly higher production rates.
  • the at least one process parameter can take place at arbitrary times.
  • a current process parameter can be detected during a casting process of a component to be produced.
  • the casting process is understood as meaning a single casting operation of a component during the production process of a plurality of components.
  • at least one current process parameter is detected for each component to be cast during the casting process of the corresponding component.
  • the solidification time for the (currently) produced component can preferably be determined as a function of the detected current process parameter.
  • the solidification time of the component to be cast (directly) may depend on a current process parameter.
  • Current influences and in particular changes to the casting process can be taken into account (promptly).
  • an (automatic) real-time control of the solidification time is possible. Cycle time and quality can be improved.
  • the at least one process parameter can be detected continuously. Continuous detection of a process parameter at least during the casting process of a (currently) cast component leads to exact and (always) up-to-date measured values.
  • the process parameter can be detected at predefinable time intervals, in particular at periodic time intervals. The time intervals can in particular be selected such that the measured values are sufficiently up-to-date in order, for example, to be able to sufficiently and timely take into account influences acting on the casting process. For example, every second, preferably every half second, a value can be detected.
  • process parameters of the production process in particular the casting process can be detected.
  • Different process parameters can also be detected in different ways, that is, continuously or at predeterminable time intervals.
  • the determination of the solidification time can be carried out in accordance with a further embodiment of the method according to the invention as a function of a comparison of the acquired process parameter with at least one desired process parameter.
  • a target process parameter such as a limit
  • the solidification time can be determined in a simple manner.
  • the target process parameter can be specified such that an exceeding or undershooting of the target process parameter by the current process parameter indicates the time from which the mold can be opened.
  • at least one condition can be specified in such a way that, upon fulfillment of the condition, a sufficient solidification of the material has taken place and the cast component can be removed.
  • At least two desired process parameters can be provided for a process parameter.
  • a lower and an upper limit can be specified, which define a permissible range. Only when the current process parameter is within this range can the mold be opened.
  • further target criteria can be specified. For example, in the case of a continuously changing process parameter, it can be taken into account whether this changes (currently) in an increasing or decreasing manner.
  • various process parameters of the production process are suitable for determining the solidification time.
  • process parameters can be detected which characterize or influence the solidification time.
  • the temperature of the mold or the temperature of the material in the mold for the determination of the solidification time is particularly suitable. In particular, it can be deduced from the temperature of the material contained in the mold whether the initially liquid material has solidified (sufficiently) and the mold can be opened. It may be preferable to set a setpoint temperature at which it is ensured that the liquid material used is solidified so far that a cast component can be removed. In other words, the optimum removal time can be determined for each component.
  • the removal time ie the variable solidification time, may depend in particular on the current temperature of the material or component. On the one hand, an extraction time that is too early, during which sufficient solidification has not yet begun, can be prevented. On the other hand unnecessarily long solidification times can be avoided.
  • the cycle time can be improved while reducing the number of defective components.
  • the temperature of the mold or the temperature of the material in the mold is falling or rising.
  • the detected temperature initially rise and therefore initially below a desired value.
  • the temperature profile can be taken into account. From a falling temperature history can closed, that the material cools and solidifies.
  • the temperature profile is decreasing.
  • the temperatures of the mold and the material located in the mold can be detected.
  • the solidification time of the component to be produced can be determined as a function of the solidification time of at least one previously produced component.
  • results from previous casting processes can be stored and taken into account. For example, it can be concluded from an unusual discrepancy between the current solidification time and the solidification time of the previously cast component on a faulty measurement.
  • At least one target solidification time For example, at least a minimum Sollerstarrungszeit be specified.
  • the minimum Sollerstarrungszeit may in particular be chosen such that at least has used a sufficient solidification of the material, which prevents liquid material when opening the mold flows out of this and leads to damage to the caster or other devices.
  • a maximum Sollerstarrungszeit be specified.
  • a faulty one Measurement of the at least one process parameter can not only lead to a condition, such as the achievement of a desired process parameter, being achieved too early, but also to the fact that a condition is not reached or is reached too late.
  • a maximum Sollerstarrungszeit be specified, and when the maximum Sollerstarrungszeitungszeit (always), the mold can be opened and the component can be removed. It is understood that such errors can be displayed to a user.
  • the previously described criteria, in dependence of which the solidification time, that is to say the removal time of the cast component, can be determined can be taken into account in a formula.
  • different conditions in a formula may be logically related.
  • the achievement of a setpoint temperature can be linked to the conditions that the temperature profile is falling and a minimum solidification time has been exceeded.
  • the at least one desired process parameter can be determined before the production process.
  • all desired values in particular a previously described formula, can be determined before the production process.
  • the at least one solidification time can be determined before the production process.
  • the at least one desired process parameter can be determined as a function of the liquid material, the casting plant, the condition of the casting plant and / or the mold shape are determined.
  • different liquid materials may have different solidification temperatures. Therefore, the at least one target temperature may be different for different materials.
  • the mold used for example, their size, diameter, etc., may require different desired process parameters in order to obtain optimum results. But also different types of casting plant and the condition of the casting plant can influence an optimal solidification time. It is understood that further criteria can be used for the determination of the desired process parameter. It is also understood that in addition to a desired process parameter, a Sollerstarrungszeit can be determined in a similar manner.
  • the at least one setpoint parameter can also be (re) determined at predetermined time intervals during the production process.
  • Another aspect of the invention is a casting plant with at least one mold for receiving a liquid material.
  • at least one sensor device is configured to detect at least one process parameter during the production process, and at least one control device configured to determine the solidification time depending on the detected process parameter.
  • the casting plant is designed in particular for carrying out the method described above.
  • the casting plant comprises at least one mold with a predeterminable shape.
  • the shape depends in particular on the component to be produced.
  • the mold may be filled with a liquid material such as a metal or the like. After solidification of the material, the mold can be opened and the solidified component can be removed.
  • At least one suitable sensor device is provided in order to detect at least one aforementioned process parameter during the production process and in particular during a casting process.
  • control device for example a microcomputer, a digital signal processor (DSP) or the like, is set up to process the acquired process parameter and to determine the optimum solidification time, ie the removal time, for the cast component as a function of the process parameter.
  • DSP digital signal processor
  • the production rate and the efficiency of the production process can be increased significantly even under non-optimal operating conditions.
  • the sensor device can be a temperature sensor.
  • the temperature sensor may in particular be arranged on or in the mold.
  • a process parameter essential for the casting process can be detected.
  • the temperature sensor can be arranged such that the temperature of the material located in the mold can be detected.
  • the actually required solidification time depends, inter alia, on the temperature of the material in the mold.
  • the temperature of the mold can be measured. From this temperature, the temperature of the material contained in the mold can be derived.
  • the temperature of the material in the mold can be detected without contact or by contact.
  • the at least one temperature sensor can be arranged such that the temperature sensor directly contacts the material located in the mold.
  • the temperature can be detected very accurately.
  • the at least one temperature setpoint can be set almost without a tolerance due to measurement inaccuracies.
  • the cycle time can be significantly reduced without loss of quality.
  • a further aspect of the invention is a casting system comprising at least one casting plant described above and a central controller configured to determine at least one desired process parameter.
  • the casting system may also include two or more casting machines which can communicate with the central controller.
  • the central controller in particular a central processing device with a database, can be designed as a higher-level controller.
  • information about the casting plant such as the condition of the casting plant, the shape of the mold, etc., and about the components to be manufactured and the starting materials may be stored. From this information, at least one optimum desired process parameter, preferably a previously described formula for determining the solidification time, can be derived.
  • information from a plurality of casting machines connected to the central controller can advantageously be used in order to determine an optimum target process parameter, preferably a formula for determining the solidification time.
  • Another aspect of the invention is a computer program having instructions executable on a processor such that a casting machine is controlled by the method described above.
  • Yet another aspect of the invention is a computer program product comprising a previously described computer program having instructions executable on a processor such that a caster is controlled by the method described above.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first embodiment of a caster system 2 with an exemplary casting installation 4 according to the present invention.
  • the illustrated caster 4 is adapted for the production, in particular for the casting of components 6.
  • a liquid material 8 such as a liquid metal
  • the metal may be aluminum or an aluminum alloy.
  • the liquid material 8 is in a mold 10, also called mold 8, filled.
  • moldings 12 can also be provided.
  • cores can be formed with the molded materials 12 in order to produce later cavities in the components 6.
  • suitable sands are used as molding materials 12 for a core.
  • the casting installation 4 has a control device 14.
  • the controller 14 may be configured to control the caster 4 and the casting process, respectively.
  • the controller 14 may include suitable processing means 16, such as a processor, memory means, interfaces, etc., to specify various control parameters for the casting process. For example, cooling parameters, heating parameters for heating mold parts of the tool mold and / or suitable gating and feeding parameters can be specified.
  • control device 14 is set up to determine the solidification time, that is to say the removal time, as will be explained in more detail below.
  • the casting installation 4 comprises a sensor device 18 in the present exemplary embodiment.
  • the sensor device 18 is in particular a temperature sensor 18 for detecting the temperature of the mold 10 and / or the material located in the mold 10.
  • the temperature of the material located in the mold 10 can be detected directly.
  • a temperature sensor 18 may be arranged such that it directly contacts the material located in the mold 10.
  • the temperature of the mold 10 can be measured. For example, from this temperature, the temperature of the material located in the mold 10 can be derived.
  • the temperature sensor 18 detects at predetermined intervals or continuously at least one of the aforementioned Temperatures.
  • the detected temperature values can be made available to the control device 14 in a suitable form for further processing.
  • a plurality of temperature sensors 18 may be provided to detect the temperature of the mold 10 and / or the material in the mold at different locations.
  • further detection means may be provided, for example for detecting the ambient temperature and the like.
  • the caster 4 may be in communication with a central controller 20.
  • a wireless or wired communication connection can be provided.
  • the central controller 20 may include processing means (not shown) and a database. Furthermore, the central controller 20 may be connected to other casting machines (not shown).
  • FIG. 2 shows a flowchart of an embodiment of a method for controlling a casting plant 4 according to the present invention.
  • At least one first setpoint process parameter can first be produced before the start of the production process, ie before the casting process of a first component 4 be determined.
  • the determination of the desired process parameter may in particular depend on the material 8, the casting installation 4, the condition of the casting installation 4, the mold design, the component 6 to be produced, etc.
  • a plurality of desired process parameters can be determined.
  • at least one limit value can be determined for at least one process parameter.
  • at least one Sollerstarrungszeit be given.
  • at least a minimum solidification time and a maximum solidification time can be determined.
  • a formula for determining the optimum solidification time can be determined, in particular as a function of the aforementioned criteria, the formula preferably being able to depend on a target solidification time, target process parameters and acquired process parameters. For example, individual conditions can be logically linked together.
  • a minimum setpoint temperature, a minimum setpoint solidification time, a maximum setpoint solidification time and the condition that the temperature profile is decreasing can be predefined, wherein the individual connection can be logically linked to one another.
  • the temperature setpoint may be in the case of aluminum as a material, for example in the range between 350 ° C and 600 ° C.
  • the minimum roller burn time can be in the range between 80s and 180s.
  • the maximum roller burn time can be in the range between 100s and 250s.
  • the determination of the at least one desired process parameter or a formula can be determined by the control device 12 of the casting installation 4.
  • a higher-level control device 20 for example a central control 20 with a database for determining the at least one desired process parameter, may preferably be provided.
  • the higher-level control device 20 may in particular be adapted to monitor and control a plurality of casting machines.
  • a next step 202 the liquid material can be filled into the mold 10.
  • a timer can be started. For example, starting the filling or the end of the filling, the timer can be started.
  • the liquid material can cool and solidify.
  • at least one process parameter can be detected.
  • the temperature of the material located in the mold 10 is continuously detected by a sensor device 18. It is understood that the temperature can be continuously monitored throughout the production process, not just during the casting process.
  • the control device 14 may in particular be adapted to compare the currently detected temperature of the material with the optimum setpoint temperature.
  • control device 14 determines that the optimum setpoint temperature has been reached or fallen short of, it may initially be additionally checked whether the temperature profile is falling. Furthermore, it can also be checked whether the minimum Sollerstarrungszeit has already been exceeded. For this purpose, the value of the timer can be compared with the minimum total shutter time.
  • the controller 14 may cause the mold 10 to be opened and the component 6 to be removed in a step 204. After removal of the component 6, the mold 10 can be closed again, the timer reset and the method corresponding to step 202 continued.
  • An alternative sampling condition may be reaching the maximum targeting time.
  • the value of the timepiece can preferably be compared continuously with at least the maximum target set time. Even if the temperature of the material has not yet reached the setpoint temperature, a removal of the cast component 6 can nevertheless take place. In this case, in all likelihood, there is a measurement error.
  • the mold 10 is not opened when the actual temperature of the material is below the target temperature, but the temperature profile is increasing. Likewise, the mold 10 is not opened in the present embodiment, although the actual temperature of the material, although below the target temperature, but the minimum Sollerstarrungszeit was not reached.
  • the detection device 18 may be defective.
  • the mold 10 can be opened in step 204. Subsequently, the production process can be interrupted or terminated (step 205). Appropriate measures for the elimination of the technical error can be taken.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Gießanlage (4) mit mindestens einer Kokille (10) zur Aufnahme eines flüssigen Werkstoffes (8), wobei der flüssige Werkstoff (8) während einer Erstarrungszeit in der Kokille (10) erstarrt, wobei während des Produktionsprozesses mindestens ein Prozessparameter erfasst wird und die Erstarrungszeit in Abhängigkeit von dem erfassten Prozessparameter bestimmt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Gießanlage mit mindestens einer Kokille zur Aufnahme eines flüssigen Werkstoffes, wobei der flüssige Werkstoff während einer Erstarrungszeit in der Kokille erstarrt. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Gießanlage mit mindestens einer Kokille, ein Gießanlagensystem umfassend diese Gießanlage, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
  • Motorenbauteile aber auch andere Bauteile werden heutzutage in Gießanlagen durch einen Gießprozess hergestellt. Beim Gießprozess entsteht dabei aus einem flüssigen Werkstoff nach einer Erstarrung des Werkstoffes ein fester Körper mit einer bestimmten Form entsprechend der Kokillenform. Ein stetiges Anliegen ist es hierbei, den Produktionsprozess effizient zu gestalten und insbesondere neben einer Reduktion von fehlerhaft hergestellten Bauteilen die Produktionsgeschwindigkeit zu verbessern.
  • Beim Gießen hängt die Effizienz des Produktionsprozesses insbesondere von der Erstarrungszeit ab, also von der Zeit, in der der zunächst flüssige Werkstoff in einer Kokille der Gießanlage abkühlt und erstarrt, so dass er aus der Kokille entnommen werden kann. Die Erstarrungszeit bestimmt die Zykluszeit und somit die Produktionsrate des Produktionsprozesses wesentlich mit.
  • Bei herkömmlichen Verfahren zum Steuern einer Gießanlage des Standes der Technik ist die Erstarrungszeit eine konstante Zeitdauer. Mit anderen Worten wird ein gegossenes Bauteil stets nach der gleichen Zeitdauer aus der Kokille entnommen. Die Erstarrungszeit wird hierbei zur Erhöhung der Produktion in der Regel hinsichtlich des Betriebs der Gießanlage unter Volllast ausgelegt.
  • Problematisch beim Stand der Technik ist jedoch, dass zum einen der Gießprozess mehreren nicht konstanten und nicht oder nur begrenzt beeinflussbaren Faktoren unterliegt. Hierzu zählt beispielsweise die Umgebungstemperatur der Gießanlage oder die Temperatur der eingesetzten Werkstoffe.
  • Zum anderen kommt es immer wieder zu ungewünschten und nicht zu vermeidenden Unterbrechungen des Gießprozesses beispielsweise aufgrund fehlerhafter Bauteile, Wartungsarbeiten, technischer Fehler, etc. Nach einer Unterbrechung muss die Gießanlage erst wieder hochgefahren und die Kokille insbesondere wieder auf Temperatur gebracht werden. Da jedoch die Erstarrungszeit konstant und für den Volllast-Betrieb ausgelegt ist, führen Unterbrechungen und nicht vermeidbare Beeinflussungen des Gießprozesses zu fehlerhaften Bauteilen. Andererseits kann eine konstante Erstarrungszeit auch dazu führen, dass ein Bauteil länger als erforderlich in der Kokille verbleibt.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung mindestens einer Gießanlage zur Verfügung zu stellen, welches eine effizientere Herstellung von Bauteilen insbesondere auch bei nicht optimalen Bedingungen ermöglicht.
  • Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren zum Steuern einer Gießanlage mit mindestens einer Kokille zur Aufnahme eines flüssigen Werkstoffes gelöst, wobei der flüssige Werkstoff während einer Erstarrungszeit in der Kokille erstarrt. Das Verfahren umfasst die Schritte, dass während des Produktionsprozesses mindestens ein Prozessparameter erfasst wird und die Erstarrungszeit in Abhängigkeit von dem erfassten Prozessparameter bestimmt wird.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik wird die Erstarrungszeit erfindungsgemäß nicht als eine konstante Zeitdauer vorgegeben, sondern sie ist variable und wird während des Produktionsprozesses in Abhängigkeit von mindestens einem Prozessparameter bestimmt. Mit anderen Worten kann sich die Erstarrungszeit während des Produktionsprozesses in Abhängigkeit eines erfassten Prozessparameters ändern.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Gießanlage mit mindestens einer Kokille gesteuert. Eine Kokille, welche grundsätzlich eine beliebige Form entsprechend der gewünschten Form des herzustellenden Bauteils aufweisen kann, wird mit einem flüssigen Werkstoff gefüllt. Vorzugsweise kann es sich bei dem Ausgangswerkstoff um ein flüssiges Metall handeln. Um ein Metall zu verflüssigen wird dieses entsprechend erhitzt.
  • Der in die Kokille gefüllte flüssige und heiße Werkstoff kühlt sich in der Kokille ab und erstarrt zu einem festen Körper. Die Erstarrungszeit, also die Zeitspanne zwischen dem Füllen der Kokille und dem Entnahmezeitpunkt des gegossenen Bauteils, wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit eines während des Produktionsparameters erfassten Prozessparameters bestimmt.
  • Unter einem Prozessparameter ist ein Parameter zu verstehen, der charakteristisch ist für den Gießprozess oder diesen mittelbar oder unmittelbar beeinflusst. Insbesondere handelt es sich bei dem Prozessparameter um einen Parameter, der charakteristisch ist für die Erstarrungszeit oder diese mittelbar oder unmittelbar beeinflusst.
  • Durch die erfindungsgemäße (automatischen) Bestimmung der Erstarrungszeit in Abhängigkeit eines während des Produktionsprozesses kann die Ausschussrate verringert werden. Die Produktionsrate und die Effizienz des Produktionsverfahrens können auch bei nicht optimalen Betriebsbedingungen signifikant gesteigert werden. Insbesondere können Unterbrechungen des Produktionsprozesses und nicht vermeidbare Beeinflussungen durch das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt werden. Schon geringe Zykluszeitreduktionen im Sekundenbereich führen zu signifikant höheren Produktionsraten.
  • Grundsätzlich kann der mindestens eine Prozessparameter zu beliebigen Zeiten erfolgen. Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann während eines Gießprozesses eines herzustellenden Bauteils ein aktueller Prozessparameter erfasst werden. Unter dem Gießprozess ist ein einzelner Gießvorgang eines Bauteils während des Produktionsprozesses einer Vielzahl von Bauteilen zu verstehen. Insbesondere kann für jedes zu gießende Bauteil während des Gießprozesses des entsprechenden Bauteils mindestens ein aktueller Prozessparameter erfasst werden. Die Erstarrungszeit für das (aktuell) herzustellende Bauteil kann bevorzugt in Abhängigkeit des erfassten aktuellen Prozessparameters bestimmt werden. Mit anderen Worten kann die Erstarrungszeit des zu gießenden Bauteils (direkt) von einem aktuellen Prozessparameter abhängen. Aktuelle Einflüsse und insbesondere Änderungen auf den Gießprozess können (zeitnah) berücksichtigt werden. Insbesondere ist eine (automatische) Echtzeitregelung der Erstarrungszeit möglich. Zykluszeit und Qualität können verbessert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der mindestens eine Prozessparameter kontinuierlich erfasst werden. Eine kontinuierliche Erfassung eines Prozessparameters zumindest während des Gießprozesses eines (aktuell) zu gießenden Bauteils führt zu exakten und (stets) aktuellen Messwerten. Alternativ kann der Prozessparameter in vorgebbaren zeitlichen Abständen, insbesondere in periodischen Zeitabständen, erfasst werden. Die zeitlichen Abstände können insbesondere derart gewählt werden, dass die Messwerte ausreichend aktuell sind, um beispielsweise auf den Gießprozess wirkende Einflüsse ausreichend und rechtzeitig berücksichtigen zu können. Beispielsweise kann jede Sekunden, bevorzugt jede halbe Sekunde ein Wert erfasst werden.
  • Es versteht sich, dass mehrere unterschiedliche Prozessparameter des Produktionsprozesses, insbesondere des Gießprozesses erfasst werden können. Unterschiedliche Prozessparameter können auch in unterschiedlicher Weise, also kontinuierlich oder in vorgebbaren zeitlichen Abständen, erfasst werden.
  • Darüber hinaus kann die Bestimmung der Erstarrungszeit gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Abhängigkeit eines Vergleichs des erfassten Prozessparameters mit mindestens einem Sollprozessparameter durchgeführt werden. Ein Sollprozessparameter, wie ein Grenzwert, kann vorgegeben werden. Durch einen Vergleich des (aktuellen) Prozessparameters mit einem geeigneten Sollprozessparameter kann in einfacher Weise die Erstarrungszeit bestimmt werden. Beispielsweise kann der Sollprozessparameter derart vorgegeben werden, dass ein Überschreiten oder Unterschreiten des Sollprozessparameters durch den aktuellen Prozessparameter den Zeitpunkt angibt, ab dem die Kokille geöffnet werden kann. Mit anderen Worten kann mindestens eine Bedingung derart vorgeben werden, dass bei Erfüllung der Bedingung eine ausreichende Erstarrung des Werkstoffes erfolgt ist und das gegossene Bauteil entnommen werden kann.
  • Bevorzugt können zumindest zwei Sollprozessparameter für einen Prozessparameter vorgesehen sein. Ferner kann ein unterer und ein oberer Grenzwert vorgegeben werden, die einen zulässigen Bereich definieren. Nur wenn der aktuelle Prozessparameter in diesem Bereich liegt, kann die Kokille geöffnet werden kann. Zusätzlich können weitere Sollkriterien vorgegeben werden. Beispielsweise kann bei einem sich kontinuierlich ändernden Prozessparameter berücksichtigt werden, ob dieser sich (aktuell) ansteigend oder sinkend ändert.
  • Grundsätzlich eignen sich verschiedene Prozessparameter des Produktionsprozesses zur Bestimmung der Erstarrungszeit. Vorzugsweise können Prozessparameter erfasst werden, welche die Erstarrungszeit charakterisieren oder beeinflussen. Es ist erkannt worden, dass die Temperatur der Kokille oder die Temperatur des in der Kokille befindlichen Werkstoffes für die Bestimmung der Erstarrungszeit besonders geeignet ist. Insbesondere kann aus der Temperatur des in der Kokille befindlichen Werkstoffes abgeleitet werden, ob der zunächst flüssige Werkstoff (ausreichend) erstarrt ist und die Kokille geöffnet werden kann. Es kann bevorzugt eine Sollwerttemperatur vorgegeben werden, bei der sichergestellt ist, dass der eingesetzte flüssige Werkstoff soweit erstarrt ist, dass ein gegossenes Bauteil entnommen werden kann. Mit anderen Worten kann für jedes Bauteil der optimale Entnahmezeitpunkt bestimmt werden. Der Entnahmezeitpunkt, also die variable Erstarrungszeit, kann insbesondere von der aktuellen Temperatur des Werkstoffes bzw. Bauteils abhängen. Zum einen kann ein zu früher Entnahmezeitpunkt, bei der noch keine ausreichende Erstarrung eingesetzt hat, verhindert werden. Zum anderen können unnötig lange Erstarrungszeiten vermieden werden. Die Zykluszeit kann bei gleichzeitiger Reduzierung der Anzahl an fehlerhaften Bauteilen verbessert werden.
  • Wie bereits beschrieben wurde, können weitere Kriterien vorgegeben werden. Beispielsweise kann berücksichtigt werden, ob die Temperatur der Kokille oder die Temperatur des in der Kokille befindlichen Werkstoffes fallend oder ansteigend ist. So kann bei der Füllung der Kokille die erfasste Temperatur zunächst ansteigen und demnach zunächst unter einem Sollwert liegen. Um dennoch sicherzustellen, dass der Werkstoff erstarrt ist, kann der Temperaturverlauf berücksichtigt werden. Aus einem fallenden Temperaturverlauf kann geschlossen werden, dass der Werkstoff sich abkühlt und erstarrt. Neben dem Erreichen, Unter- oder Überschreiten einer Solltemperatur kann zusätzlich zur Bestimmung der Erstarrungszeit vorgesehen sein, dass der Temperaturverlauf fallend ist.
  • Es versteht sich, dass gemäß anderen Varianten der Erfindung die Temperaturen der Kokille und des in der Kokille befindlichen Werkstoffes erfasst werden können.
  • Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens die Erstarrungszeit des herzustellenden Bauteils in Abhängigkeit der Erstarrungszeit von mindestens einem zuvor hergestellten Bauteil bestimmt werden. Insbesondere können Ergebnisse aus vorherigen Gießprozessen gespeichert und berücksichtigt werden. Beispielsweise kann aus einer ungewöhnlichen Diskrepanz zwischen der aktuellen Erstarrungszeit und der Erstarrungszeit des zuvor gegossenen Bauteils auf eine fehlerhafte Messung geschlossen werden.
  • Um bei einer fehlerhaften Erfassung des (aktuellen) Prozessparameters eine zu frühe Öffnung der Kokille zu verhindern, kann vorzugsweise mindestens eine Sollerstarrungszeit vorgegeben werden. Beispielsweise kann mindestens eine minimale Sollerstarrungszeit vorgegeben werden. Die minimale Sollerstarrungszeit kann insbesondere derart gewählt sein, dass zumindest eine ausreichende Erstarrung des Werkstoffes eingesetzt hat, die verhindert, dass flüssiger Werkstoff beim Öffnen der Kokille aus dieser fließt und zu Beschädigungen der Gießanlage oder anderen Vorrichtungen führt. Darüber hinaus kann eine maximale Sollerstarrungszeit vorgegeben werden. Eine fehlerhafte Messung des mindestens einen Prozessparameters kann nicht nur dazu führen, dass eine Bedingung, wie das Erreichen eines Sollprozessparameters, zu früh erzielt wird, sondern auch, dass eine Bedingung nicht oder zu spät erreicht wird. Um eine Entnahme auch in diesem Fall zu ermöglichen, kann eine maximale Sollerstarrungszeit vorgegeben werden, wobei bei Erreichen der maximalen Sollerstarrungszeit (stets) die Kokille geöffnet und das Bauteil entnommen werden kann. Es versteht sich, dass entsprechende Fehler einem Benutzer angezeigt werden können.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können die zuvor beschriebenen Kriterien, in deren Abhängigkeit die Erstarrungszeit, also der Entnahmezeitpunkt des gegossenen Bauteils, bestimmt werden kann, in einer Formel berücksichtigt werden. Beispielsweise können verschiedene Bedingungen in einer Formel logisch miteinander verknüpft sein. Insbesondere kann das Erreichen einer Sollwerttemperatur mit den Bedingungen verknüpft sein, dass der Temperaturverlauf fallend ist und eine minimale Erstarrungszeit überschritten wurde.
  • Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens der mindestens eine Sollprozessparameter vor dem Produktionsprozess bestimmt werden. Vorzugsweise können sämtliche Sollwerte, insbesondere eine zuvor beschriebene Formel, vor dem Produktionsprozess bestimmt werden. Insbesondere kann die mindestens eine Sollerstarrungszeit vor dem Produktionsprozess ermittelt werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der mindestens eine Sollprozessparameter in Abhängigkeit des flüssigen Werkstoffes, der Gießanlage, des Zustands der Gießanlage und/oder der Kokillenform bestimmt werden. Beispielsweise können unterschiedliche flüssige Werkstoffe unterschiedliche Erstarrungstemperaturen aufweisen. Daher kann die mindestens eine Solltemperatur für unterschiedliche Werkstoffe verschieden sein. Ebenso kann die eingesetzte Kokillenform, beispielsweise deren Größe, Durchmesser, etc., unterschiedliche Sollprozessparameter erfordern, um optimale Ergebnisse zu erhalten. Aber auch unterschiedliche Gießanlagentypen und der Zustand der Gießanlage können Einfluss auf eine optimale Erstarrungszeit haben. Es versteht sich, dass weitere Kriterien für die Bestimmung des Sollprozessparameters herangezogen werden können. Ebenso versteht es sich, dass neben einem Sollprozessparameter auch eine Sollerstarrungszeit in ähnlicher Weise bestimmt werden kann.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Sollwertparameter auch während des Produktionsprozesses in vorgebbaren Zeitabständen (erneut) bestimmt werden kann.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Gießanlage mit mindestens einer Kokille zur Aufnahme eines flüssigen Werkstoffes. In der Gießanlage ist mindestens eine Sensoreinrichtung konfiguriert zum Erfassen von mindestens einem Prozessparameter während des Produktionsprozesses vorgesehen und mindestens eine Steuereinrichtung konfiguriert zum Bestimmen der Erstarrungszeit in Abhängigkeit des erfassten Prozessparameters vorgesehen.
  • Die Gießanlage ist insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgebildet.
  • Ferner umfasst die Gießanlage mindestens eine Kokille mit einer vorgebbaren Form. Die Form hängt insbesondere von dem herzustellenden Bauteil ab. Die Kokille kann mit einem flüssigen Werkstoff, wie einem Metall oder dergleichen, gefüllt werden. Nach einem Erstarren des Werkstoffes kann die Kokille geöffnet und das erstarrte Bauteil entnommen werden.
  • Des Weiteren ist mindestens eine geeignete Sensoreinrichtung vorgesehen, um mindestens einen zuvor genannten Prozessparameter während des Produktionsprozesses und insbesondere während eines Gießprozesses zu erfassen.
  • Ferner ist eine Steuereinrichtung vorgesehen. Die Steuereinrichtung, beispielsweise ein Mikrocomputer, ein Digitaler Signalprozessor (DSP) oder dergleichen, ist eingerichtet, den erfassten Prozessparameter zu bearbeiten und in Abhängigkeit des Prozessparameters die optimale Erstarrungszeit, also den Entnahmezeitpunkt, für das gegossene Bauteil zu bestimmen.
  • Die Produktionsrate und die Effizienz des Produktionsverfahrens können auch bei nicht optimalen Betriebsbedingungen signifikant gesteigert werden.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießanlage kann die Sensoreinrichtung ein Temperatursensor sein. Der Temperatursensor kann insbesondere an oder in der Kokille angeordnet sein. Mittels eines geeigneten Temperatursensors kann ein für den Gießprozess wesentlicher Prozessparameter erfasst werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießanlage kann der Temperatursensor derart angeordnet sein, dass die Temperatur des in der Kokille befindlichen Werkstoffes erfassbar ist. Wie bereits beschrieben wurde, hängt die tatsächlich erforderliche Erstarrungszeit (unter anderem) von der Temperatur des in der Kokille befindlichen Werkstoffes ab. Beispielsweise kann die Temperatur der Kokille gemessen werden. Aus dieser Temperatur kann die Temperatur des in der Kokille befindlichen Werkstoffes abgeleitet werden.
  • Grundsätzlich kann die Temperatur des in der Kokille befindlichen Werkstoffes berührungslos oder über Berührung erfasst werden. Besonders bevorzugt kann der mindestens eine Temperatursensor derart angeordnet sein, dass der Temperatursensor den in der Kokille befindlichen Werkstoff unmittelbar kontaktiert. Die Temperatur kann besonders exakt erfasst werden. Hierdurch kann der mindestens eine Temperatursollwert nahezu ohne eine Toleranz aufgrund von Messungenauigkeiten gesetzt werden. Die Zykluszeit kann ohne Qualitätsverlust signifikant reduziert werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Gießsystem umfassend mindestens eine zuvor beschriebene Gießanlage und eine zentrale Steuerung konfiguriert zum Bestimmen von mindestens einem Sollprozessparameter.
  • Das Gießsystem kann auch zwei oder mehr Gießanlagen aufweisen, welche mit der zentralen Steuerung kommunizieren können. Die zentrale Steuerung, insbesondere eine zentrale Verarbeitungseinrichtung mit einer Datenbank, kann als übergeordnete Steuerung ausgebildet sein. In der Datenbank können beispielsweise Informationen über die Gießanlage, wie dem Zustand der Gießanlage, die Form der Kokille, etc., und über die zu fertigenden Bauteile und Ausgangswerkstoffe gespeichert sein. Aus diesen Informationen kann zumindest ein optimaler Sollprozessparameter, bevorzugt eine zuvor beschriebene Formel zur Bestimmung der Erstarrungszeit abgeleitet werden. Ferner können vorteilhafterweise Informationen von einer Mehrzahl an mit der zentralen Steuerung verbundenen Gießanlagen genutzt werden, um einen optimalen Sollprozessparameter, bevorzugt eine Formel zur Bestimmung der Erstarrungszeit, zu bestimmen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogramm mit Instruktionen ausführbar auf einem Prozessor derart, dass eine Gießanlage mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens gesteuert wird.
  • Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt umfassend ein zuvor beschriebenes Computerprogramm mit Instruktionen ausführbar auf einem Prozessor derart, dass eine Gießanlage mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens gesteuert wird.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern mindestens einer Gießanlage, die erfindungsgemäße Gießanlage, das erfindungsgemäße Gießanlagensystem, das erfindungsgemäße Computerprogramm und das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Gießanlagensystems mit einer Gießanlage gemäß der vorliegenden Erfindung; und
    Fig. 2
    ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Steuern einer Gießanlage gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Gießanlagensystems 2 mit einer beispielhaften Gießanlage 4 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die dargestellte Gießanlage 4 ist eingerichtet zur Herstellung, insbesondere zum Gießen von Bauteilen 6. Beispielsweise können Motorenteile oder dergleichen gegossen werden. Hierzu wird ein flüssiger Werkstoff 8, wie ein flüssiges Metall, zur Verfügung gestellt. Insbesondere kann es sich bei dem Metall um Aluminium oder eine Aluminiumlegierung handeln.
  • Der flüssige Werkstoff 8 wird in eine Kokille 10, auch Gussform 8 genannt, gefüllt. Um Bauteile 6 mit Hohlräumen herzustellen, können darüber hinaus Formstoffe 12 zur Verfügung gestellt werden. Mit den Formstoffen 12 können beispielsweise Kerne gebildet werden, um spätere Hohlräume in den Bauteilen 6 zu erzeugen. Als Formstoffe 12 für einen Kern kommen beispielsweise geeignete Sande zum Einsatz.
  • Darüber hinaus weist die Gießanlage 4 eine Steuereinrichtung 14 auf. Die Steuereinrichtung 14 kann konfiguriert sein, um die Gießanlage 4 bzw. den Gießprozess zu steuern. Die Steuereinrichtung 14 kann geeignete Verarbeitungsmittel 16, wie einen Prozessor, Speichermittel, Schnittstellen, etc., aufweisen, um verschiedene Steuerparameter für den Gießprozess vorzugeben. Beispielsweise können Kühlparameter, Heizparameter zur Heizung von Formpartien der Werkzeugform und/oder geeignete Anschnitt- und Speiseparameter vorgegeben werden.
  • Insbesondere ist die Steuereinrichtung 14 dazu eingerichtet, die Erstarrungszeit, also den Entnahmezeitpunkt, zu bestimmen, wie nachfolgend noch näher ausgeführt werden wird.
  • Ferner umfasst die Gießanlage 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Sensoreinrichtung 18. Die Sensoreinrichtung 18 ist insbesondere ein Temperatursensor 18 zur Erfassung der Temperatur der Kokille 10 und/oder des in der Kokille 10 befindlichen Werkstoffes.
  • Vorzugsweise kann die Temperatur des in der Kokille 10 befindlichen Werkstoffes direkt erfasst werden. Beispielsweise kann ein Temperatursensor 18 derart angeordnet sein, dass dieser den in der Kokille 10 befindlichen Werkstoff direkt kontaktiert. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperatur der Kokille 10 gemessen werden. Beispielsweise kann aus dieser Temperatur die Temperatur des in der Kokille 10 befindlichen Werkstoffes abgeleitet werden.
  • Der Temperatursensor 18 erfasst in vorgebbaren Zeitabständen oder kontinuierlich mindestens eine der zuvor genannten Temperaturen. Die erfassten Temperaturwerte können der Steuereinrichtung 14 in geeigneter Form zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden.
  • Es versteht sich, dass gemäß anderen Varianten der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl an Temperatursensoren 18 vorgesehen sein kann, um die Temperatur der Kokille 10 und/oder des in der Form befindlichen Werkstoffes an verschiedenen Orten zu erfassen. Darüber hinaus versteht es sich, dass weitere Erfassungseinrichtungen beispielsweise zur Erfassung der Umgebungstemperatur und dergleichen vorgesehen sein können.
  • Ferner kann die Gießanlage 4 in Kommunikationsverbindung mit einer zentralen Steuerung 20 sein. Grundsätzlich kann eine drahtlose oder drahtgebundene Kommunikationsverbindung vorgesehen sein.
  • Die zentrale Steuerung 20 kann (nicht dargestellte) Verarbeitungsmittel und eine Datenbank umfassen. Ferner kann die zentrale Steuerung 20 mit weiteren (nicht dargestellten) Gießanlagen verbunden sein.
  • Die Funktionsweise der Gießanlage 4 gemäß Figur 1 wird nachfolgend mit Hilfe der Figur 2 näher beschrieben. Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Steuern einer Gießanlage 4 gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In einem ersten Schritt 201 kann zunächst vor Beginn des Produktionsprozesses, also vor dem Gießprozess eines ersten Bauteils 4, mindestens ein erster Sollprozessparameter bestimmt werden. Die Bestimmung des Sollprozessparameters kann insbesondere von dem Werkstoff 8, der Gießanlage 4, dem Zustand der Gießanlage 4, der Kokillenform, des herzustellenden Bauteils 6, etc. abhängen.
  • Es versteht sich, dass eine Mehrzahl von Sollprozessparametern bestimmt werden kann. Insbesondere kann zumindest ein Grenzwert für mindestens einen Prozessparameter bestimmt werden. Darüber hinaus kann mindestens eine Sollerstarrungszeit vorgegeben werden. Vorzugsweise können mindestens eine minimale Sollerstarrungszeit und eine maximale Sollerstarrungszeit bestimmt werden.
  • Ferner können vorzugsweise nicht nur Sollparameter, sondern eine Formel zur Bestimmung der optimalen Erstarrungszeit insbesondere in Abhängigkeit der zuvor genannten Kriterien bestimmt werden, wobei die Formel vorzugsweise von einer Sollerstarrungszeit, Sollprozessparameter und erfassten Prozessparametern abhängen kann. Beispielsweise können einzelne Bedingungen logisch miteinander verknüpft werden.
  • Gemäß dem nachfolgend näher erläuterten Ausführungsbeispiel kann eine minimale Solltemperatur, eine minimale Sollerstarrungszeit, eine maximale Sollerstarrungszeit und die Bedingung, dass der Temperaturverlauf fallend ist, vorgegeben werden, wobei die einzelnen Verbindung logisch miteinander verknüpft sein können.
  • Der Temperatursollwert kann bei Aluminium als Werkstoff beispielsweise im Bereich zwischen 350°C und 600°C liegen. Die minimale Sollerstarrungszeit kann im Bereich zwischen 80s und 180s. Die maximale Sollerstarrungszeit kann im Bereich zwischen 100s und 250s liegen.
  • Die Bestimmung des mindestens einen Sollprozessparameters oder einer Formel kann von der Steuereinrichtung 12 der Gießanlage 4 bestimmt werden. Bevorzugt kann jedoch eine übergeordnete Steuereinrichtung 20, beispielsweise eine zentrale Steuerung 20 mit einer Datenbank zur Bestimmung des mindestens einen Sollprozessparameters vorgesehen sein. Die übergeordnete Steuereinrichtung 20 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, eine Mehrzahl an Gießanlagen zu überwachen und zu steuern.
  • In einem nächsten Schritt 202 kann der flüssige Werkstoff in die Kokille 10 gefüllt werden. Gleichzeitig kann ein Zeitmesser gestartet werden. Beispielsweise kann mit Start der Befüllung oder mit Ende der Befüllung der Zeitmesser gestartet werden.
  • In einem nächsten Schritt 203 kann der flüssige Werkstoff abkühlen und erstarren. Während des Gießprozesses kann zumindest ein Prozessparameter erfasst werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des in der Kokille 10 befindlichen Werkstoffes kontinuierlich von einer Sensoreinrichtung 18 erfasst. Es versteht sich, dass die Temperatur kontinuierlich während des gesamten Produktionsprozesses und nicht nur während des Gießvorgangs erfasst werden kann.
  • Die Steuervorrichtung 14 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die aktuell erfasste Temperatur des Werkstoffes mit der optimalen Solltemperatur zu vergleichen.
  • Stellt die Steuervorrichtung 14 fest, dass die optimalen Solltemperatur erreicht oder unterschritten ist, kann zunächst zusätzlich überprüft werden, ob der Temperaturverlauf fallend. Ferner kann zusätzlich überprüft werden, ob die minimale Sollerstarrungszeit bereits überschritten ist. Hierfür kann der Wert des Zeitmessers mit der minimalen Sollerstarrungszeit verglichen werden.
  • Sind die Bedingungen erfüllt, kann die Steuerung 14 veranlassen, dass die Kokille 10 geöffnet und das Bauteil 6 in einem Schritt 204 entnommen wird. Nach der Entnahme des Bauteils 6 kann die Kokille 10 wieder geschlossen, der Zeitmesser zurückgesetzt und das Verfahren entsprechend Schritt 202 fortgesetzt werden.
  • Eine alternative Entnahmebedingung kann das Erreichen der maximalen Sollerstarrungszeit sein. Der Wert des Zeitmessers kann bevorzugt kontinuierlich mit zumindest der maximalen Sollerstarrungszeit verglichen werden. Auch wenn die Temperatur des Werkstoffes die Solltemperatur noch nicht erreicht hat, kann dennoch eine Entnahme des gegossenen Bauteils 6 erfolgen. In diesem Fall liegt aller Voraussicht nach ein Messfehler dar.
  • Die Kokille 10 wird jedoch nicht geöffnet, wenn die aktuelle Temperatur des Werkstoffs zwar unter der Solltemperatur liegt, der Temperaturverlauf jedoch steigend ist. Ebenso wird die Kokille 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht geöffnet, wenn die aktuelle Temperatur des Werkstoffs zwar unter der Solltemperatur, jedoch die minimale Sollerstarrungszeit noch nicht erreicht wurde.
  • Die letzt genannten Fälle lassen auf einen technischen Fehler schließen. Beispielsweise kann die Erfassungseinrichtung 18 defekt sein. In diesem Fall kann zunächst nach Ablauf der minimalen oder maximalen Sollerstarrungszeit die Kokille 10 in Schritt 204 geöffnet werden. Anschließend kann der Produktionsprozess unterbrochen bzw. beendet werden (Schritt 205). Geeignete Maßnahmen zur Beseitigung des technischen Fehlers können ergriffen werden.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Steuern einer Gießanlage (4) mit mindestens einer Kokille (10) zur Aufnahme eines flüssigen Werkstoffes (8), wobei der flüssige Werkstoff (8) während einer Erstarrungszeit in der Kokille (10) erstarrt, dadurch gekennzeichnet, dass
    - während des Produktionsprozesses mindestens ein Prozessparameter erfasst wird, und
    - die Erstarrungszeit in Abhängigkeit von dem erfassten Prozessparameter bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    - während eines Gießprozesses eines herzustellenden Bauteils (6) ein aktueller Prozessparameter erfasst wird, und
    - die Erstarrungszeit für das herzustellende Bauteil (6) in Abhängigkeit des erfassten aktuellen Prozessparameters bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessparameter kontinuierlich oder in vorgebbaren zeitlichen Abständen erfasst wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Erstarrungszeit in Abhängigkeit eines Vergleichs des erfassten Prozessparameters mit mindestens einem Sollprozessparameter durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Prozessparameter die Temperatur der Kokille (10) ist, oder
    - der Prozessparameter die Temperatur des in der Kokille (10) befindlichen Werkstoffes ist.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstarrungszeit des herzustellenden Bauteils (6) in Abhängigkeit der Erstarrungszeit von mindestens einem zuvor hergestellten Bauteil (6) bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Sollerstarrungszeit vorgegeben wird.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Produktionsprozess zumindest der Sollprozessparameter bestimmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollprozessparameter in Abhängigkeit des Werkstoffes (8), der Gießanlage (4), des Zustands der Gießanlage (4) und/oder der Kokillenform bestimmt wird.
  10. Gießanlage (4) mit mindestens einer Kokille (10) zur Aufnahme eines flüssigen Werkstoffes (8),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - mindestens eine Sensoreinrichtung (18) konfiguriert zum Erfassen von zumindest einem Prozessparameter während des Produktionsprozesses vorgesehen ist, und
    - mindestens eine Steuereinrichtung (14) konfiguriert zum Bestimmen der Erstarrungszeit in Abhängigkeit des erfassten Prozessparameters vorgesehen ist.
  11. Gießanlage (4) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (18) ein Temperatursensor (18) ist, wobei der Temperatursensor (18) insbesondere an oder in der Kokille (10) angeordnet ist.
  12. Gießanlage (4) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (18) derart angeordnet ist, dass die Temperatur des in der Kokille (10) befindlichen Werkstoffes erfassbar ist.
  13. Gießsystem (2) umfassend mindestens eine Gießanlage (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 12 und eine zentrale Steuerung (20) konfiguriert zum Bestimmen von mindestens einem Sollprozessparameter.
  14. Computerprogramm mit Instruktionen ausführbar auf einem Prozessor derart, dass eine Gießanlage (4) mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gesteuert wird.
  15. Computerprogrammprodukt umfassend ein Computerprogramm mit Instruktionen ausführbar auf einem Prozessor derart, dass eine Gießanlage (4) mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gesteuert wird.
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