SACMI und Officine Meccaniche Pontillo haben ein neues technologisches Verfahren für die Herstellung von Zahnrädern durch Sintern entwickelt, eine Wärmebehandlung, die zur Bildung von Verbindungen zwischen Partikeln eingesetzt wird, um ein festes, kontinuierliches Objekt mit kontrollierter Dichte zu bilden.
Das Projekt wird vom Nationalen Operationellen Programm ‚Unternehmen und Wettbewerbsfähigkeit‘ 2014-2020 EFRE des italienischen Ministeriums für wirtschaftliche Entwicklung (jetzt Ministerium für Unternehmen und Made in Italy) kofinanziert und verfolgt Entwicklungslinien in der Produktion von Stirnradgetrieben. Die qualitativen und quantitativen Ziele wurden voll und ganz erreicht. Potenzielle Anwendungen im Automobilsektor sind nützlich, um die Zuverlässigkeit von Hochleistungskomponenten zu erhöhen und den Energie- und Ressourcenverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Technologien zu senken.
Die Entwicklung innovativer Technologien für die Herstellung komplexer Zahnräder steht im Mittelpunkt der Strategie der Geschäftseinheit Advanced Materials von SACMI. Das vorgeschlagene 36-monatige Projekt zielte darauf ab, mehr Innovation in den Prozess der Pulvermetallurgie zu bringen, der im Vergleich zur traditionellen Metallurgie den Material- und Energieverbrauch optimiert. Die inhärenten Vorteile des Sinterverfahrens – zu denen auch eine längere Haltbarkeit der Formen und die Gleichmäßigkeit des fertigen Teils gehören – sind die Voraussetzung für die Aktivität, die darauf abzielte, die derzeitige Lücke in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften von durch Gießen oder plastische Verformung hergestellten Komponenten zu verringern.
Der erste Schritt des Projekts war die Realisierung von Prototypen auf der Grundlage der 3D-Modelldaten, die für den Start der Betriebstests des Pulververdichtungs- und Oberflächenverdichtungssystems nützlich waren. Diese erste Phase umfasste die Suche nach der am besten geeigneten Geometrie für die Anwendung, die mit einem direkten Metall-Lasersinterverfahren (DMLS) durchgeführt wurde. In der Praxis wird bei dieser Technik der Artikel durch das Sintern aufeinanderfolgender Schichten zusammengesetzt (additive Fertigung), bis das Modell vollständig ist. Anschließend wird es gebürstet – um Reststaub zu entfernen – und in speziellen Öfen wärmebehandelt. Anschließend wurden Tests mit verschiedenen Materialien (Stahl, Titan, Aluminiumlegierungen usw.) durchgeführt, um das für die vorgeschlagene Anwendung am besten geeignete zu ermitteln.
Das Projekt wurde nach den Richtlinien der Kreislaufwirtschaft abgeschlossen, beginnend mit dem vollständigen Recycling der für die Proben verwendeten Materialien. Das Hauptziel des Vorschlags ist der Automobilsektor, um eine praktikable – mit überlegenen mechanischen Eigenschaften der Verzahnung – und kostengünstige Alternative zu den herkömmlichen Techniken (Schmieden, Gießen und Zerspanen) für die Herstellung von Hochleistungskomponenten vorzuschlagen. Diese Arten von Zahnrädern befinden sich in verschiedenen Teilen des Fahrzeugs, zum Beispiel im Getriebe. Ziel des Projekts war es, mit Hilfe dieser innovativen Technologie Komponenten mit optimaler Dichte (99 Prozent der theoretischen Dichte), ohne Defekte in der Mikrostruktur und mit für den Betrieb geeigneten dimensionalen, geometrischen und mikrogeometrischen Eigenschaften des Zahnrads herzustellen.
Die Unternehmen zeigten sich sehr zufrieden mit der vollständigen Erreichung der quantitativen und qualitativen Ziele. Auf einer 2.000 kN-Presse mit einem innovativen Formwandschmiersystem wurden rund 50.000 Teile produziert, wobei eine optimale Verdichtung von etwa 7,6 g/cm³ erreicht wurde. Diese Ergebnisse stellen einen bedeutenden technologischen Durchbruch dar und bilden die Grundlage für die Entwicklung der Anwendung auf industrieller Ebene.
Das CPM-Projekt knüpft an eine frühere Entwicklungslinie von Schrägstirnrädern an, die dann von SACMI in spezifischen Anwendungen industrialisiert wurden, die vom Markt aufgrund der innovativen Eigenschaften des vorgeschlagenen Verfahrens bereits anerkannt wurden. Dieses vom italienischen Ministerium für Unternehmen und Made in Italy kofinanzierte Projekt wurde von SACMI zusammen mit seinem Partner Officine Meccaniche Pontillo, einem nach ISO 14001 zertifizierten umweltfreundlichen Unternehmen, durchgeführt, was eine wichtige Synergie in Bezug auf Fähigkeiten, Wissen und Strukturen bestätigt.
Sintern ist eine Wärmebehandlung, bei der sich die Partikel miteinander verbinden, um einen festen, kontinuierlichen Gegenstand mit kontrollierter Dichte zu bilden.
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