Heiß- & Kaltkammer-Druckguss: Verfahren, Werkstoffe & Vorteile

Druckguss teilt sich in zwei Hauptvarianten: Heißkammer (Gooseneck) und Kaltkammer. Die Wahl hängt primär vom Werkstoff (Schmelztemperatur, Eisenangriff) ab. Dieser Artikel vergleicht beide Verfahren detailliert und stellt moderne Varianten vor.

Heißkammerdruckguss (Hot Chamber / Gooseneck)

Prinzip: Tauchkolben (Gooseneck) permanent in beheiztem Schmelztiegel (Tiegelofen) eingetaucht. Hubbewegung: Ansaugen (Kolben hoch) → Pressen (Kolben runter) in Gesenk.
Einsatzwerkstoffe (Schmelztemp. < ~450 °C, geringe Fe-Affinität):

• Zink-Legierungen (Zamak 3, 5, 2, ZA-8, ZA-27): Hauptwerkstoff! Hohe Festigkeit, gute Zerspanbarkeit, dünnwandig (0,5 mm), hohe Oberflächengüte.
• Magnesium-Legierungen (AZ91D, AM60B): Leichtbau, gute Gießbarkeit. Schutzgas (SF₆-freie Alternativen) nötig.
• Zinn, Blei, Kupfer (begrenzt): Spezialanwendungen.

Vorteile: Schnellster Zyklus (2–5 s), kompakte Anlage, niedrige Investition, hohe Formstandzeit (bis 5 Mio. Schuss Zn).
Nachteile: Tiegel/Gooseneck aus Stahl → Fe-Eintrag in Schmelze (Al-Gehalt begrenzt), nicht für Al-Legierungen.

Kaltkammerdruckguss (Cold Chamber)

Prinzip: Schmelze in separatem Ofen (Tiegel, Wanne, Dosierofen) geschmolzen → portionsweise (Löffel, Dosierkolben) in horizontale/vertikale Schusskammer gefüllt → Kolben presst in Gesenk.
Einsatzwerkstoffe (Schmelztemp. > ~550 °C, hohe Fe-Affinität):

• Aluminium-Legierungen (AlSi10Mg, AlSi9Cu3, AlSi12, AlMg5, AlMgSi): Hauptwerkstoff! Leichtbau, Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit.
• Magnesium (hochrein): Auch Kaltkammer üblich (bessere Schmelzequalität).
• Kupfer-Legierungen (Messing, Bronze): Hohe Verschleißfestigkeit, Leitfähigkeit. Hohe Formtemperatur/Verschleiß.

Vorteile: Keine Verunreinigung durch Tiegelwerkstoff. Für hochwertige Al-Strukturbauteile.
Nachteile: Langsamerer Zyklus (Dosierzeit 5–15 s), höhere Investition (Dosierofen, Roboter), höhere Formverschleiß (Al korrodiert Stahl).

Moderne Prozessvarianten (für beide Kammertypen anwendbar)

Variante	Prinzip	Vorteile	Typische Anwendung
Vakuumdruckguss	Gesenk evakuiert (< 50 mbar) vor/d während Füllung	Minimale Porosität, wärmebehandelbar (T6), höhere Festigkeit, Dichtheit	Strukturbauteile (Fahrwerk, Spaceframe), Druckdichte Teile
Squeeze Casting / Pressguss	Schmelze in offenes Gesenk → Stempel presst zu (hoher Druck, niedrige Geschw.)	Fast porenfrei, feinkörnig, wärmebehandelbar, dicke Wände möglich	Fahrwerksteile, Radnaben, Motorbauteile (Al, Mg)
Halbfestguss (Thixocasting / Rheocasting)	Schmelze im halbflüssigen Zustand (Kügelchen + Schmelze) → laminares Füllen	Extrem geringe Porosität, hohe Festigkeit, dünnwandig, komplex	High-End Strukturbauteile (Luftfahrt, Auto), Mg-Teile
Niederdruckguss (LPDC)	Form wird von unten unter Druck (0,5–3 bar) gefüllt (Ofen unter Form)	Sehr gute Speisung, wärmebehandelbar, hohe Ausbeute, keine Angussverluste	Al-Räder, Zylinderköpfe, komplexe Hohlkörper

Anwendungsbranchen

• Automobil (70 % Markt): Motor, Getriebe, Fahrwerk, Karosserie, E-Mobilität (Batteriegehäuse, Motorgehäuse).
• Elektronik: Gehäuse (Laptop, Handy), Kühlkörper, Stecker, Schirmung.
• Haushalt & Geräte: Werkzeuggehäuse, Armaturen, Pumpen, Kaffeemaschinen.
• Maschinenbau: Getriebegehäuse, Ventilblöcke, Pumpenkörper.
• Beleuchtung: LED-Gehäuse, Reflektoren, Kühlkörper.

Die Entscheidung Heiß- vs. Kaltkammer ist primär werkstoffgetrieben. Moderne Varianten (Vakuum, Squeeze, Thixo) verschieben die Grenzen: Al-Teile mit Heißkammer-ähnlicher Zykluszeit (Squeeze) oder porenfreie Mg-Teile (Thixo). Entscheidend für Wirtschaftlichkeit: Losgröße (> 10k–100k), Bauteilkomplexität, Qualitätsanforderung (Porosität, Festigkeit, Dichtheit).