Lösungen gemeinsam mit unseren Kunden entwickeln
Bei Fonderie Ariotti werden Forschung und Entwicklung von den realen ingenieurtechnischen Herausforderungen geleitet, mit denen unsere Kunden konfrontiert sind. In diesem Überblick stellen wir einige der wichtigsten F&E-Aktivitäten vor, die im Laufe des Jahres 2025 durchgeführt wurden, sowie die Projekte, die derzeit für 2026 laufen. Gleichzeitig möchten wir verstehen, welche Themen für Sie am relevantesten sind, da die Zusammenarbeit mit unseren Kunden entscheidend ist, um unsere zukünftige Forschung auszurichten.
Teilen Sie uns mit, welche unserer Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten 2025–2026 Sie näher kennenlernen möchten:
- Erweiterte mechanische Charakterisierung und Ermüdungsprüfungen über die Anforderungen der Norm EN 1563 hinaus
- Optimierung von Sphäroguss für Anwendungen bei niedrigen Temperaturen
- Edelstahlauftragsschweißen zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Oberflächenhärte
- Finite-Elemente-Analyse (FEA) und integrierter Co-Design-Ansatz
- 3D-gedruckte Kerne und Formen für komplexe Geometrien
- Oxidationsverhalten von Gusseisen bei hohen Temperaturen
- Einfluss von Überlasten auf die verbleibenden Ermüdungseigenschaften
- Korrosionsermüdungsverhalten und Untersuchungen zum kathodischen Korrosionsschutz
Vielen Dank für Ihr Feedback. Es hilft uns, unsere Forschungsaktivitäten an den Bedürfnissen unserer Kunden auszurichten und in die gleiche Richtung zusammenzuarbeiten.
Forschungs und Entwicklungsaktivitäten – 2025
Bei Fonderie Ariotti sind die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten auf die Verbesserung der Werkstoffkenntnis, der Prozesskontrolle und der ingenieurtechnischen Unterstützung für unsere Kunden ausgerichtet. Im Jahr 2025 und auch 2026 konzentrierte sich unsere Arbeit, und wird sich weiterhin konzentrieren, auf die folgenden Themen:
- Verbesserung der Werkstoffleistung bei niedrigen Temperaturen durch Optimierung des Produktionsprozesses.
- Edelstahlauftragsschweißen zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit und der Oberflächenhärte.
- Erweiterte metallurgische und mechanische Charakterisierung von dickwandigem Sphäroguss.
- Integration der Finite-Elemente-Analyse zur Co-Entwicklung mit unseren Kunden.
- Untersuchung des Werkstoffverhaltens unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen.
Nachfolgend geben wir einen Überblick über die wichtigsten Aktivitäten, die im Jahr 2025 durchgeführt wurden, gefolgt von den derzeit laufenden Forschungsprojekten für 2026.
Optimierung von Sphäroguss für Anwendungen bei niedrigen Temperaturen
Für Bauteile, die bei niedrigen Temperaturen eingesetzt werden, legt die Norm EN 1563 die Werkstoffqualitäten EN-GJS-400-18-LT und EN-GJS-350-22-LT fest, die Zugversuche bei Raumtemperatur sowie Charpy-Kerbschlagversuche bei –20 °C und –40 °C erfordern.
Im Laufe des Jahres 2025 haben wir einen optimierten Produktionsprozess entwickelt, der darauf abzielt, die Kerbschlagzähigkeit dieser Werkstoffe zu verbessern. Die Proben wurden gemäß EN 1563 gegossen und bearbeitet, und die Kerbschlagversuche wurden bis auf Temperaturen von –70 °C ausgeweitet, um das duktil-spröde Übergangsverhalten genauer zu untersuchen.
Der optimierte Prozess zeigte deutlich verbesserte Ergebnisse und erreichte die geforderte mittlere Kerbschlagarbeit sogar bei –60 °C. Zugversuche zeigten zudem eine verbesserte Bruchdehnung, was die erhöhte Duktilität des Werkstoffs bestätigt.
Edelstahlauftragsschweißen an Gussstücken
Wenn eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit und eine höhere Oberflächenhärte erforderlich sind, stellt das Edelstahlauftragsschweißen eine wirksame Lösung dar, um diese Eigenschaften in ausgewählten Bereichen von Sphärogussbauteilen zu verbessern.
Der Prozess besteht im Auftragsschweißen von Edelstahl-Zusatzwerkstoff auf zuvor grob bearbeitete Gussstücke, gefolgt von der Endbearbeitung. Die aufgebrachte Schicht besteht typischerweise aus Edelstahl AISI 307, der durch eine austenitische Mikrostruktur, eine höhere Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu Sphäroguss sowie eine typische Härte von 200–230 HB gekennzeichnet ist.
Weitere Studien laufen derzeit, um alternative Edelstahlqualitäten zu bewerten, mit dem Ziel, die Oberflächenhärte und die Verschleißbeständigkeit weiter zu verbessern.
Erweiterte metallurgische und mechanische Charakterisierung von Sphäroguss über die Normanforderungen hinaus
m Laufe des Jahres 2025 haben wir unsere metallurgische und mechanische Datenbank für Sphäroguss über die derzeitigen Normanforderungen hinaus weiter ausgebaut. So liefert beispielsweise die Norm EN 1563 Zugfestigkeitswerte nur für begrenzte Wanddickenbereiche und lediglich indikative Daten zur Ermüdungsfestigkeit.
Um repräsentativere Daten zu erhalten, wurde das Material in verschiedenen Geometrien gegossen, von standardisierten Y-Blöcken bis hin zu großen Würfeln mit Abmessungen von bis zu 1000 mm, um unterschiedliche Erstarrungszeiten und äquivalente Wanddicken zu simulieren. Die Proben wurden anschließend mechanisch bearbeitet und folgenden Prüfungen unterzogen:
- Zugversuche.
- Einachsige Ermüdungsversuche bei unterschiedlichen Lastverhältnissen, bis zu 10 Millionen Lastzyklen.
- Ermüdungsversuche in rotierender Biegebeanspruchung, bis zu 10 Millionen Lastzyklen.
Die daraus resultierende Datenbank wird kontinuierlich aktualisiert und unterstützt die Co-Design-Aktivitäten mit unseren Kunden. Durch die Kombination von Gießsimulation und experimentellen Daten kann die Erstarrungszeit mit den zu erwartenden mechanischen Eigenschaften in Beziehung gesetzt werden.
Forschungs und Entwicklungsaktivitäten – 2026
Für das Jahr 2026 sind bereits mehrere Forschungsinitiativen angelaufen, die sich auf ingenieurtechnische Unterstützung, Innovation in den Fertigungsprozessen und das Werkstoffverhalten unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen konzentrieren.
Finite-Elemente-Analyse für Co-Design
Um unsere ingenieurtechnischen und Co-Design-Fähigkeiten zu stärken, haben wir kürzlich die Finite-Elemente-Analyse (FEA) mit der Software ANSYS® eingeführt.
Durch die Kombination von Gießsimulation und FEA können wir das Erstarrungsverhalten bewerten, lokale Werkstoffeigenschaften anhand unserer kontinuierlich aktualisierten internen Datenbank abschätzen und die Spannungsverteilung sowie Verformungen unter Betriebsbedingungen analysieren.
Dieser integrierte Arbeitsablauf ermöglicht eine erste topologische Optimierung der Komponente, sodass wir unseren Kunden eine vorläufige Geometrie bereitstellen können, die für den Gießprozess optimiert ist und als Ausgangspunkt für ihr endgültiges Design dient.
3D-gedruckte Kerne und Formen
Die Integration von 3D-gedruckten Kernen und Formen in den Gießereiprozess kann die Time-to-Market deutlich reduzieren und die Herstellbarkeit komplexer Geometrien verbessern. Derzeit prüfen wir die technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit dieser Technologie, um eine konstant hohe Qualität bei der Produktion großdimensionierter Bauteile sicherzustellen.
Untersuchungen zur Hochtemperaturoxidation
Für Bauteile, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, ist das Verständnis des Oxidationsverhaltens von entscheidender Bedeutung. Die aktuellen Studien konzentrieren sich auf die Analyse der Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit verschiedener Gusseisen-Mikrostrukturen, mit dem Ziel, das Verhalten der Werkstoffe unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen besser vorhersagen zu können.
Doktorandenprojekt zur Leistungsfähigkeit von Sphäroguss
Fonderie Ariotti hat außerdem ein Promotionsprojekt in Zusammenarbeit mit dem Department für Industrieingenieurwesen der Universität Trient mitfinanziert.
Das Projekt konzentriert sich auf das Verhalten dickwandiger Sphärogussbauteile unter komplexen Belastungsbedingungen und in aggressiven Umgebungen. Die wichtigsten Forschungsthemen umfassen:
- Einfluss von Überlasten auf die verbleibenden Ermüdungseigenschaften von Sphäroguss.
- Korrosionsermüdungsverhalten verschiedener Sphärogussqualitäten, einschließlich des Einflusses kathodischen Korrosionsschutzes und möglicher Überprotektion.
- Einfluss fortschrittlicher Kugelstrahlverfahren auf die Ermüdungsleistung dickwandiger Sphärogussbauteile.