作者：ANDRE DYLONG，HANNES BIRKENHAGEN，KOZAR RAZAK
压铸工业目前正在经历向电动汽车的转变，同时，它还面临着全新的零件种类挑战。德国Druckguss Service公司接受了这一挑战，用DuoCast系列压铸机回答了关于未来工艺的问题。
Druckguss Service Deutschland (DSD) GmbH公司是一家面向全球的机械制造公司，其总部位于德国北部。这家员工人数超过100人的公司的核心竞争力在于特种机械制造，特别是压铸机制造。目前，DSD有限公司是德语区压铸机服务和大修领域的市场领导者。随着DuoCast系列的发展，公司正在扩大其业务领域，在吕贝克基地面积达11000平方米的生产区，除了机器大修和机械生产之外，
公司今后还将批量生产和调试压铸机。
DuoCast压铸机技术概述
DuoCast压铸机技术是一种新方法，它可以使压铸生产更具成本效益和可持续性。其原理是在一台压铸机上同时夹紧两套压铸模具（图1），压铸机的额定锁模力可供用户在两个模具分界面上使用。因此，与锁模力相当的传统卧式冷室压铸机相比，获得专利的“串联排布”使铸件的产量增加了一倍。借助锁模单元的创新设计，人们同样能够以一种新的方式将压铸单元集成到整个系统中（图2）。
DuoCast系列配置了一个垂直铸造单元，它位于两个锁模面之间的中心位置处。一方面，这使得进入模腔的金属流道很短，另一方面，上下柱塞系统可被用于生产中心浇道铸件的切断。
两套压铸模具在一个锁模单元中的串联排布与一个垂直铸造单元的结合，是集中铸造高品质大批量零件的最佳前提，如减震支架，电动汽车的转子和外壳，甚至是变速器的内部零件。这使得三板模和多腔模等复杂工艺过程成为了多余的过程。
周期时间优势
从本质上来说，在压铸周期内，垂直铸造单元的上下柱塞可以实现周期时间的节省。
1、为了将液态金属注入到压室内，浇铸喷嘴可以通过下柱塞被关闭。这样，在铸模单元处于开启状态时，就可以开始加料过程，同时，还可以对其进行调整，以便在达到锁模力时压室已经被完全填充满。通过将加料过程转移到循环空转时间，根据铸造产品的不同，最高可以节省15%的周期时间。
2、与传统卧式冷室压铸周期相比，可以进一步减少凝固时间。在卧式冷室压铸过程中，必须等待压铸浇道完全凝固，而在带有下柱塞的垂直铸造单元中，这些残留物已经在压铸机中与铸件发生了分离。这意味着可以提前打开模具，并将成品铸件直接取出。
总的来说，通过预配料和提前分离压铸浇道可以使总周期时间减少17%。
铸造厂的成果
为了验证铸造工艺，在位于吕贝克的技术中心进行了各种实验和铸造系列测试。以两个旋转对称的自动变速箱为例，DuoCast的技术优势得到了特别成功的证明：
1、在三板模具的原始生产工艺过程中，气体孔隙首先导致了机械精加工领域的高废品率。利用DuoCast原理，这个问题几乎被消除了。由于压室的垂直排布，总是可以达到100%的填充度，而无需在慢压射阶段积聚熔体。在加料过程中同样可能会将空气带入到熔体中，由于空气和金属熔体密度不同而上升并发生脱气，或者会低浓度留在压铸废料中。
2、垂直原理对质量改进的另一个贡献在于被下柱塞封闭的模具型腔。这样一来，即使使用简单的系统也可以实现最佳真空效果，而不会出现熔体被过早地进入到模具中的风险。在模具分界面没有进行特殊密封的情况下，甚至可以达到300毫巴的真空值。
被抽样的示范系列随后被送入最终客户的机械精加工过程，结果是得到100%的合格零件（图3），然后，这些零件被送入进一步的组装工艺过程。这样一来，可以降低传统工艺高达30%的废品率。
数字化未来
几乎完全采用数字化的Duo-Cast系列能够记录下整个压铸单元的工艺数据，并对其进行进一步处理。根据需求，可以在单元内完成定义的评估过程，也可以将定义评估作为数据流转发到联网的工厂。MQTT和OPC UA是IIOT领域安全通信的既定标准。自动化分析机制会一直延伸到机器的现场层面，这可以最大限度地减少维度堵塞，并进一步减少停机时间。
研究前景
通过与德累斯顿工业大学目前两个研究项目进行整合，Duo-Cast机器的具体性能正在得到扩大和改进。
1、HyDrun项目的研发重点在于，将压铸机扩展为混合机器，通过铝压铸、冲压和表面改性以及热塑性塑料注射成型等工艺的同步序列，实现复杂的发动机-传动装置混合部件的内联式加工。通过特殊模具技术、新的外围设备以及在专门开发的混合铸造单元中进行特殊控制的有针对性工艺流程，实现构件的生产。
2、METEOR项目利用DuoCast技术为开发新能源优化的生产网络奠定了基础，该网络通过对轻质结构制造过程中的工艺步骤进行有针对性的联网来提高资源效率，并为二氧化碳中性生产指明了方向。能源消耗的最小化和对已引入热量的积极利用在这里起到决定性作用。此外，生产网络应该可以得到现代化方法的支持，例如，积极整合太阳能热调温级联，并说明以现在的措施如何实现资源节约型生产。
DuoCast机器和正在进行的研究项目将在德累斯顿工业大学轻质结构和塑料技术研究所的国家轻质结构验证中心（LEIV）设立（图4），来自工业界和科学界的相关合作伙伴可以在那里进行测试，以共享设施。该机器和子项目的运行准备工作计划即将展开。
