Kundenspezifische Aluminium-Druckgussformen für das Projekt „Neue Energiemotorengehäuse“ geliefert

FOSHAN, China — 9. November 2026 — Ein spezialisiertes Team von Werkzeugingenieuren hat erfolgreich einen kompletten Satz geliefert.kundenspezifische Aluminium-DruckgussformenDas exklusiv für ein Projekt zur Entwicklung eines Motorgehäuses für ein Elektrofahrzeug (NEV) konzipierte Werkzeugpaket markiert einen wichtigen Meilenstein in der kontinuierlichen Expansion des Unternehmens in die Lieferkette der Elektromobilität. Es umfasst ein Hauptwerkzeugpaket.HohlraummatrizeDie Kernwerkzeuge mit seitlicher Betätigung und die Hilfseinsetzplatten wurden nach einer gründlichen Werkzeugerprobung und Maßprüfung an die Produktionsstätte des Kunden geliefert.

Das Motorgehäuse zählt zu den strukturell anspruchsvollsten Bauteilen eines elektrischen Antriebsstrangs. Es muss gleichzeitig präzise Lagerausrichtung, robuste Wärmeableitung für Stator- und Rotorwicklungen, elektromagnetische Abschirmung und strukturelle Steifigkeit unter kontinuierlicher Vibration gewährleisten – und dabei so leicht wie möglich sein. Um diese widersprüchlichen Anforderungen zu erfüllen, nutzt das Projekt …Hochdruck-Druckguss(HPDC) mit einer siliziumverstärkten Aluminiumlegierung, die aufgrund ihres optimalen Gleichgewichts zwischen Fließfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und mechanischer Festigkeit ausgewählt wurde.

Projekthintergrund: Die Wohnbauinitiative für neue Energiefahrzeuge

Der weltweite Übergang von Verbrennungsmotoren zu batterieelektrischen Antrieben hat eine beispiellose Nachfrage nach leichten,hochintegrierte AluminiumgusskomponentenIm Gegensatz zu herkömmlichen Motorblöcken vereint das Gehäuse eines Elektrofahrzeugmotors mehrere Funktionen in einem einzigen Bauteil: Es dient als Statorträger, Begrenzung des Kühlmantels, Schnittstelle zum Getriebe und Montagepunkt für die Leistungselektronik. Diese Integration reduziert zwar die Montageschritte, stellt aber höhere Anforderungen an die Metallurgie und die Abmessungen jedes Gussteils.

Motorgehäuse wiegen typischerweise zwischen 8 und 25 Kilogramm (Gussgewicht), wobei die Wandstärken je nach Lastpfad zwischen 3,5 mm und 8 mm variieren. Die direkt in die Gehäusewände eingegossenen Kühlkanäle erfordern eine extrem geringe Porosität, um Kühlmittelverluste bei Druckzyklen bis zu 2,5 bar zu verhindern. Darüber hinaus müssen die Lagerbohrungen nach der Bearbeitung eine Rundlaufgenauigkeit von 0,03 mm aufweisen, was bedeutet, dass das Werkzeug präzise gefertigt sein muss.Gussteile herstellenmit minimaler Schrumpfungsverzerrung und gleichbleibender Wandstärke über eine Produktionsserie von zehntausenden Schüssen.

Der Auftraggeber dieses Projekts ist ein Tier-1-Zulieferer von NEV-Komponenten, der mehrere große Automobilhersteller beliefert. Sein Produktionsplan sieht jährliche Stückzahlen von ca. 120.000 Gehäusen vor, was die angestrebte Lebensdauer des Werkzeugs maßgeblich beeinflusst. Es wurde eine Standard-Werkzeugstandzeit von 150.000 Schüssen festgelegt. Das Werkzeug ist so konstruiert, dass es wiederholten Temperaturwechseln zwischen flüssigem Aluminium bei ca. 680 °C und einer durch geregelte Kühlkreisläufe konstanten Werkzeugoberflächentemperatur von ca. 180–220 °C standhält.

Präzisionswerkzeugkonstruktion: Kundenspezifische Werkzeugentwicklung

Die Entwurfsphase für diesesDruckgussformZunächst wurde die 3D-Teilegeometrie, die Bearbeitungszeichnung und die Produktionsspezifikationen des Kunden detailliert geprüft. Die Ingenieurteams nutzten die Gießsimulation von MAGMASOFT, um das Füllverhalten, die Erstarrungsmuster und potenzielle Fehlerstellen zu analysieren, bevor der Stahl geschnitten wurde. Die Simulation identifizierte zwei frühe Problembereiche: einen dickwandigen Vorsprung in der Nähe der Lagertasche, der die Gefahr von Mikroporosität birgt, und einen dünnwandigen Rippenbereich, der zu vorzeitiger Erstarrung und Kaltfließstellen führen kann.

Um diese Probleme zu beheben, optimierte das Designteam dieTorsystemUm das flüssige Metall entlang der zylindrischen Gehäusewand nach oben zu lenken und so den Lufteintrag zu reduzieren, wurde eine einseitige Mehrkanal-Anordnung gewählt. Großzügig dimensionierte Überläufe an den äußersten Fließfronten dienten dazu, kaltes Metall und Oxidschichten aufzufangen. Für den dicken Ansatz wurde eine sequentielle Kühlung durch eine lokale Kühlwand direkt hinter dem Kernstift realisiert. Diese leitet die Wärme vom Hotspot ab und fördert die gerichtete Erstarrung in Richtung der Angüsse.

Die Form verfügt über acht hydraulische Seitenschieber zur Herstellung der Montageflansche, Anschlussöffnungen und Kühlanschlussstutzen des Gehäuses. Jeder Schieber ist mit geführten Verschleißplatten und nitrierten Oberflächen ausgestattet, um Verschleiß durch Aluminiumspritzer zu verhindern. Das Auswerfen erfolgt durch eine Kombination aus Auswerferstiften an den Flanschkanten und Ausbrechplatten unterhalb der Zylinderwand. Dadurch wird ein gleichmäßiges Auswerfen des Gussteils ohne Verbiegen oder Oberflächenbeschädigung gewährleistet.

Die Auslegung des Kühlkreislaufs wurde als kritische Ingenieuraufgabe und nicht als nachträgliche Überlegung behandelt. Einundzwanzig einzelne Wasserkanäle wurden durch die Kavität und die Kerneinsätze gebohrt und jeweils über einen Verteiler mit unabhängiger Durchflussregelung geführt. Dieses effiziente Wärmemanagement ermöglicht es dem Gießer, ein stabiles Temperaturprofil an der Werkzeugoberfläche aufrechtzuerhalten. Dies ist unerlässlich für eine gleichbleibende Gussqualität und verlängert die Werkzeugstandzeit durch die Reduzierung von Ermüdungsrissen.

Werkzeugkonstruktion: Werkzeugstahl H13 und Wärmebehandlung

Das für dieses Projekt ausgewählte primäre Werkzeugblockmaterial istH13 Werkzeugstahl, ein Chrom-Molybdän-Vanadium-Warmarbeitsstahl, der in der gesamten Region anerkannt istDruckgussindustrieAufgrund seiner hervorragenden Kombination aus Warmfestigkeit, Zähigkeit und Beständigkeit gegen thermische Ermüdung ist H13 die Standardwahl fürProduktionswerkzeuge für Aluminiumlegierungen weil es der Rissbildung (Oberflächenwärmerissbildung) widersteht, die minderwertige Stähle nach wiederholten Temperaturwechselzyklen plagt.

Die Schruppbearbeitung erfolgte auf CNC-Fräszentren, wobei an allen Formflächen 3–5 mm Aufmaß verblieben. Anschließend wurden die Blöcke einer umfassenden Wärmebehandlung unterzogen: Austenitisieren bei ca. 1020 °C, Ölabschrecken und dreifaches Anlassen bis zu einer Endhärte von 44–46 HRC. Dieser Härtebereich bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Verschleißfestigkeit und der für die Stoßfestigkeit beim Hochgeschwindigkeits-Metallspritzgießen erforderlichen Zähigkeit. Nach der Wärmebehandlung wurde die Feinbearbeitung auf hochpräzisen CNC-Fräsmaschinen und Senkerodiermaschinen durchgeführt, wobei die Toleranzen der Kavitäten innerhalb von ±0,02 mm eingehalten wurden.

Die Oberflächenbehandlung spielt eine entscheidende Rolle für die Lebensdauer der Werkzeuge. Alle Formflächen und Seitenkernführungen wurden plasmanitriert (Einsatztiefe 0,15–0,20 mm). Dadurch entstand eine harte, hitzebeständige Schicht, die das Anhaften von Aluminium reduziert und das Entformen erleichtert. Ausgewählte Kernstifte und filigrane Rippendetails erhielten zusätzlich eine PVD-Beschichtung aus TiAlN, wodurch die Reibung weiter gesenkt und die Wartungsintervalle verlängert wurden. Die Trennflächen wurden von Hand geläppt, um eine nahezu perfekte Abdichtung zu erzielen und Gratbildung selbst bei den hohen Einspritzdrücken von 40–60 MPa zu verhindern.

Die komplette Werkzeugbaugruppe wiegt ca. 4,8 Tonnen und passt auf eine 900-Tonnen-Kaltkammer-Druckgießmaschine. Der Formgrundkörper wurde aus vorgehärtetem P20-Stahl gefertigt, während alle Verschleiß- und Einsatzkomponenten aus H13 oder dessen verbesserter Variante H13 ESR (elektroschlackeumgeschmolzen) bestehen, um eine höhere Reinheit und gleichmäßige Durchhärtung in kritischen, dicken Bereichen zu gewährleisten.

Qualitätssicherung und Werkzeugerprobung

Bevor die Matrize für den Versand freigegeben wurde, durchlief sie einen umfassenden Testlauf auf der 900-Tonnen-Kaltkammeranlage des Kunden. Bei den ersten Versuchen wurde die Aluminiumlegierung A380 verwendet, der Branchenstandard für …StrukturgussteileDie Schmelztemperatur wurde bei 660–690 °C gehalten. Die Schussparameter wurden iterativ angepasst: langsame Schussgeschwindigkeit von 0,2 m/s durch den Rohlingsbereich, schnelle Schussbeschleunigung auf 4,5 m/s beim Eintritt des Metalls in die Matrize und ein Verstärkungsdruck von 55 MPa, der am Ende der Füllung zur Kompensation der Schrumpfung des Einspeisematerials angewendet wurde.

Eine wichtige Verbesserung dieses Projekts ist die Integration vonVakuum-DruckgussTechnologie. Vakuumventile an der Trennfläche der Form saugen Luft mit einer Rate von über 60 l/s aus dem Formhohlraum und reduzieren so die Porosität durch eingeschlossene Gase. Dies ist besonders wichtig für Motorgehäuse, die unter Kühlmitteldruck dicht sein müssen und häufig einer T6-Wärmebehandlung zur Festigkeitssteigerung unterzogen werden. Die vakuumunterstützte Füllung lieferte konstant Gussteile mit Dichteindikatoren von über 98,5 % und erfüllte damit die Kundenspezifikation für druckdichte Kühlmäntel.

Die Maßprüfung erfolgte mit einer Koordinatenmessmaschine (KMM), wobei fünfzig kritische Gussmerkmale mit dem 3D-CAD-Modell verglichen wurden. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählten eine Bohrungskonzentrizität von 0,022 mm, eine Flanschebenheit von unter 0,08 mm und eine Wanddickenabweichung von ±0,15 mm über den gesamten zylindrischen Querschnitt. Die Röntgendurchleuchtung bestätigte die einwandfreie innere Beschaffenheit der Lagertasche und der dicken Vorsprünge; im Versuchsmaterial wurden keine Einschlüsse oder Kaltverbindungen festgestellt.

Die Oberflächenqualität war ebenso entscheidend. Der Kunde forderte eine Gussoberfläche entsprechend der Präzisionsklasse CT5, ohne sichtbare Fließlinien, Kaltverformungen oder Lötspuren an den bearbeiteten Dichtflächen. Die zehn letzten Probegussteile wurden vom Qualitätssicherungsteam des Kunden freigegeben. Anschließend wurde die Form entlackt, korrosionsgeschützt und für den Export verpackt.

Branchenauswirkungen und Zukunftsaussichten

Die erfolgreiche Lieferung dieser Motorgehäuseform unterstreicht einen grundlegenden Trend, der die globale Druckgussindustrie grundlegend verändert. Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugplattformen drängen Automobilhersteller ihre Zulieferer zu größeren, stärker integrierten Gussteilen – ein Ansatz, der sich exemplarisch im Gigacasting-Verfahren manifestiert, bei dem Dutzende Einzelteile zu einem einzigen, endkonfektionierten Bauteil zusammengefasst werden. Obwohl dieses Gehäuse im strukturellen Sinne kein Gigacasting darstellt, folgt es derselben Konstruktionsphilosophie: maximale Integration des Gussteils, Minimierung der nachgelagerten Bearbeitung und Montage sowie der Einsatz fortschrittlicher Werkzeuge, um auch bei hohen Stückzahlen eine gleichbleibende Qualität zu gewährleisten.

Für europäische und nordamerikanische OEMs spielt bei Werkzeugentscheidungen nun ein weiterer Faktor eine entscheidende Rolle: der EU-Grenzausgleichsmechanismus für CO₂-Emissionen (CBAM). Druckgussformen selbst werden zwar nicht direkt besteuert, die daraus hergestellten Gussteile weisen jedoch einen CO₂-Fußabdruck auf, der mit der Aluminiumgewinnung und dem Energieaufwand beim Gießen zusammenhängt. Werkzeuglieferanten, die energieeffiziente Prozesse, die Kompatibilität mit recyceltem Aluminium und geringe Fehlerraten (und damit weniger Ausschuss) nachweisen können, sind bestens gerüstet, um Kunden bei der Erfüllung der CBAM-Berichtspflichten zu unterstützen.

Mit Blick auf die Zukunft führt das Entwicklungsteam bereits erste Gespräche über Folgeprojekte, darunter eine zweite Motorgehäusevariante für einen leistungsstärkeren Antriebsstrang und ein Wechselrichtergehäuse, das auf denselben Werkzeugplattformen basiert. Die übergeordnete Strategie des Unternehmens zielt darauf ab, das Portfolio an Gusswerkzeugen für Elektrofahrzeuge – Motorgehäuse, Batterieträger, Wechselrichtergehäuse und Strukturhalterungen – zu erweitern und gleichzeitig die von globalen Tier-1-Kunden geforderte Präzision und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Diese Lieferung stärkt die Wettbewerbsposition chinesischer Werkzeughersteller für Druckguss auf dem Weltmarkt. Internationale Kunden erkennen zunehmend, dass kundenspezifische Werkzeugkonstruktion, H13-Stahlmetallurgie, Vakuum-Angussintegration und schnelle Testverfahren aus China in vergleichbarer Qualität wie europäische und japanische Werkzeugmacherei angeboten werden können – bei kürzeren Lieferzeiten und reaktionsschnellerer technischer Unterstützung. Bei einem Projekt wie diesem Motorgehäuse betrug die gesamte Lieferzeit von der Freigabe des 3D-Modells bis zum Musterguss lediglich 9,5 Wochen – ein Zeitrahmen, den europäische Werkzeughersteller üblicherweise nur schwer erreichen.

Ausgewählte Schlüsselwörter für Druckguss

• Hochdruck-Druckgießen (HPDC) — Ein Verfahren, bei dem geschmolzenes Aluminium mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck in eine Stahlform eingespritzt wird, wodurch große Mengen an maßgenauen Gussteilen mit exzellenter Oberflächengüte entstehen.

• Druckgussform — Das präzisionsgefertigte Stahlwerkzeug, typischerweise aus H13 Warmarbeitsstahl, das die Geometrie eines Gussteils durch wiederholte Zyklen von Füllen, Erstarren und Auswerfen definiert.

• H13 Werkzeugstahl — Ein Chrom-Molybdän-Vanadium-Warmarbeitsstahl, der aufgrund seiner Warmfestigkeit, Beständigkeit gegen thermische Ermüdung und Zähigkeit bei wiederholter thermischer Belastung häufig für Aluminium-Druckgussformen verwendet wird.

• Anguss-System – Das Netzwerk aus Kanälen, Einläufen und Überläufen, das steuert, wie geschmolzenes Metall in den Formhohlraum eintritt, die Fließrichtung vorgibt und Oxid- und Kaltmetallfehler auffängt.

• Vakuum-Druckgießen – Eine weiterentwickelte Variante des Hochdruck-Druckgießens, bei der die Luft vor dem Metalleinspritzen aus dem Formhohlraum entfernt wird. Dadurch wird die Gasporosität deutlich reduziert und die Gussdichte für druckdichte und wärmebehandelbare Teile verbessert.