2.3 新铸造方法及其能量消耗和成本分析
除了设计和模拟之外，开发一种新的铸造方法是实现轻型结构方案的基本组成部分。为此，确定以下对产品具有重要意义的目标：
1）一般铸件的公差减小到±0.8 mm。
2）壁厚公差减小到±0.5 mm。
3）提高铸件品质。
4）达到额定数据重量。
重要的工艺规格目标是：
1）高的耐久性节省资源。
2）具有全球可用性。
3）工艺和工具装备的标准化。
4）具有高的成本效益。
要达到这些目标，必须减少工艺步骤及其影响因素。用于轿车发动机的铸铁气缸体曲轴箱通常在湿砂型设备上采用直立式或卧式浇注方式铸造，而在新型铸造方法中将摒弃这种湿砂型设备，利用一种专门的组合型芯方案，从而能显著提高铸件品质和工艺稳定性，这种模块化的铸造车间能在全球生产并保持相同的产品质量，而无须投资非常大的湿砂型设备以及采用与原材料来源有关的铸造工艺。
为了验证开发成果，先制造全新设计的样品，其中的挑战是从样品制造到接近批量生产的转化，以及从铸件铸造直到机械加工的工艺过程。所有的样品都采用新的铸造方法在批量生产条件下制造，其中首批铸件就已满足所有冶金学的要求，并且达到了非常高的尺寸精度，因此测定的毛坯重量与计算的额定数据重量最大仅相差0.4%，更为有利的是拉伸强度提高了约5%，而硬度提高了约4%。
从能量消耗的角度来看，根据对常用的气缸体曲轴箱铸造工艺进行比较，考察整个制造过程和使用材料，例如原始/二次用铝、焦炭、型芯粘结剂、电流以及加工和运输需用的能量等，其结果表明铸铁气缸体曲轴箱工艺与各种不同铝铸造工艺之间存在显著的差异（图2-4）。通过计算方法能判断采用铝气缸套曲轴箱经过多少行驶里程后，通过重量相差1.9 kg所减少的燃油耗，才能补偿制造阶段所多消耗的能量。如果用GDA（全球分销联盟）所公布的全球铝再循环利用率，以及发动机的重量差异作为基础的话，那么要经过几个汽车寿命周期才能达到能量的平衡。
图2-4 气缸体曲轴箱制造阶段的能量需求和CO2排放（按GDA考虑全球再利用率）
此外，再利用阶段是产品的最后寿命周期，此时产品继续作为二次材料循环利用。在铸造车间中废铁不需要其他过程可直接作为材料使用，而铝在每次循环再利用过程中必须分离伴随的材料（例如铸铁气缸套），而且必要时还必须通过添加原始铝材料来降低其中的含铁量。
在对价格比较敏感的汽车等级中，在提高产品复杂性和要求的同时，成本对制造商及其零部件供应商的压力不断增大。与其他铸造方法相比，铸铁铸造气缸体曲轴箱具有最有利的可能性，而且如果考虑到使用铸铁可能存在的尺寸方面的优势（缩短零件长度），以及可取消气缸涂层、气缸套的话，还能为降低成本带来附加的潜力。最小的重量差异可以具有约28%的明显成本优势（图2-5）。如果将这里所介绍的采用组合型芯的铸铁气缸体曲轴箱铸造工艺与低压金属模铸造方法进行比较的话，其成本差异仍然是比较明显的。
图2-5 发动机方案的重量和成本比较
综上所述，对铸铁气缸体曲轴箱的试验研究已证实了铸铁材料在重量、成本和生态方面所具有的潜力。通过发动机开发商与铸造商之间非常紧密的合作完全能成功地将重量差异降低到最低程度，同时取得了显著的成本优势，而且这种新的铸造技术能够达到高的精度和节省资源。