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Branche · Aluminium- und Zinkdruckguss

8D-Report im Aluminium- und Zinkdruckguss

Druckgussteile aus Aluminium (z. B. AlSi9Cu3) oder Zink sind Getriebe-, Pumpen- und Elektronikgehäuse, Deckel, Halter und Beschlagteile. Fast alle werden danach bearbeitet, viele auf Dichtheit geprüft, beschichtet oder wärmebehandelt. Reklamiert werden Undichtheit, angeschnittene Poren auf Dichtflächen, Kaltlauf, Risse, Klebstellen, Blasen nach dem Beschichten, Maßfehler und Restschmutz.

Viele Druckgussfehler zeigen sich erst später: Die Pore sitzt unter der Gusshaut und wird erst bei der Bearbeitung angeschnitten – oft beim Kunden. Dann ist zu klären, ob die Ursache im Guss oder in der Bearbeitung liegt. Für Eingrenzung und Ursache brauchen Sie Gießdatum, Formnest und die Schussdaten der Maschine: Geschwindigkeit der Formfüllung, Nachverdichtungsdruck, Vakuum, Form- und Schmelzetemperatur. In D2 hilft der Ist/Ist-nicht-Vergleich: Welche Formnester, Gießtage und Stellen am Teil sind betroffen – und welche vergleichbaren nicht? Fehlen die Schussdaten, bleibt D4 eine Vermutung.

»Porosität« ist dabei keine Ursache, sondern der Fehler. Kunden erwarten, dass Sie Gasporosität (Luft, Wasserstoff, Trennmittel) und Schwindungsporosität (fehlende Nachspeisung beim Erstarren) unterscheiden und die passende Maßnahme ableiten. Wird das Gussteil bei Ihnen bearbeitet, gelten zusätzlich die Fehler aus der Zerspanung. Für die Sammlung der Ursachen nach den 6M (Mensch, Maschine, Material, Methode, Messung, Mitwelt) hilft das Ishikawa-Diagramm.

Typische Fehler im Bereich Aluminium- und Zinkdruckguss

Für jeden Fehler: woran man ihn erkennt, mögliche Ursachen nach 6M, warum die eigene Prüfung ihn nicht fand, die Sofortmaßnahme (D3), die Abstellmaßnahme (D5) und der Wirksamkeitsnachweis (D6). Alle Ursachen im Ishikawa-Werkzeug öffnen.

Porosität und Undichtheit

Ursachen und Maßnahmen

Das Teil fällt in der Dichtheitsprüfung (Druckabfall oder Helium) durch, auf bearbeiteten Dichtflächen sind Poren sichtbar, im Röntgenbild oder CT liegen Hohlräume in dicken Bereichen. Häufig erst beim Kunden nach der Bearbeitung.

Mensch
  • Sprühzeit des Trennmittels nach einer Störung von Hand verlängert – mehr Wasser und Trennmittel in der Form erzeugen Gas (im Programmprotokoll nachweisbar)
Maschine
  • Vakuumventil durch Trennmittelreste verklebt, das Vakuum erreicht den Sollwert nicht
  • Nachverdichtung (Multiplikator) baut den Druck zu spät oder zu niedrig auf
  • Kolbenschmierung zu hoch dosiert
Material
  • Wasserstoffgehalt der Schmelze zu hoch, Entgasung mit Impeller ungenügend
  • Oxide und Krätze aus der Schmelze; hoher Anteil Kreislaufmaterial
Methode
  • Materialanhäufung ohne lokale Nachverdichtung (Squeeze-Pin: ein Stempel, der das erstarrende Material örtlich nachdrückt) oder gezielte Kühlung
  • Überläufe und Entlüftung an der falschen Stelle, Luft wird eingeschlossen
  • Geringer Füllgrad der Gießkammer: Die Schmelze schlägt Wellen und nimmt Luft mit
Messung
  • Dichteindex der Schmelze (Unterdruckdichteprobe) nicht regelmäßig bestimmt
  • Röntgen nur bei der Erstbemusterung
  • Eigene Dichtheitsprüfung mit anderem Druck oder Grenzwert als beim Kunden
Mitwelt
  • Feuchte Werkzeuge, Gießlöffel oder feuchtes Kreislaufmaterial bringen Wasserstoff in die Schmelze

Nicht entdeckt, weil

  • Die Pore liegt unter der Gusshaut, erst die Bearbeitung beim Kunden schneidet sie an
  • Eigene Dichtheitsprüfung am Rohteil oder mit anderen Parametern
  • Der Vakuumwert wird angezeigt, aber nicht mit Grenzwert überwacht

D3 · sofort

  • Sperrung nach Gießdatum und Formnest
  • 100-%-Dichtheitsprüfung mit den Parametern des Kunden, Röntgenstichprobe je Schicht zur Eingrenzung
  • Imprägnieren (Poren mit Harz verschließen) nur nach schriftlicher Freigabe des Kunden

D5 · dauerhaft

  • Vakuumüberwachung mit Grenzwert je Schuss und automatischer Ausschleusung
  • Squeeze-Pin oder Kühlung an der Materialanhäufung – Werkzeugänderung mit Bemusterung beim Kunden
  • Entgasung je Tiegel mit Dichteindex-Protokoll; Sprühprogramm gegen Verstellen sperren

D6 · Wirksamkeit: Dichtheitsausschuss in Prozent über sechs Wochen, eigene Werte und Kundenwerte getrennt; Röntgen oder CT an fünf Teilen je Woche ohne Pore über dem vereinbarten Grenzwert im Dichtbereich.

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Kaltlauf und Fließlinien

Ursachen und Maßnahmen

Linien und Nähte an der Oberfläche, wo zwei Schmelzefronten nicht verschweißt sind. Oft erst nach dem Strahlen oder Beschichten sichtbar; kann zu Undichtheit oder Bruch unter Last führen.

Mensch
  • Ausschleusung der Anfahrschüsse wird von Hand gesetzt und nach einer Unterbrechung nicht aktiviert
Maschine
  • Formtemperiergerät gestört, Form zu kalt
  • Geschwindigkeit der Formfüllphase nicht erreicht (Ventil, Speicherdruck)
Material
  • Schmelzetemperatur im Warmhalteofen zu niedrig
  • Legierung mit schlechterem Fließvermögen, z. B. Siliziumgehalt an der Untergrenze
Methode
  • Zu viel Trennmittel kühlt die Form ab
  • Lange Fließwege, Anschnitt und Überläufe ungünstig
  • Wiederanlauf nach Störung ohne festgelegte Zahl von Ausschussschüssen
Messung
  • Formtemperatur nicht mit Wärmebildkamera kontrolliert
  • Schussprotokoll ohne Grenzwerte

Nicht entdeckt, weil

  • Kaltlauf unter der Gusshaut, erst nach dem Strahlen erkennbar
  • Anfahrteile mit Gutteilen vermischt
  • Grenzwerte für Formtemperatur und Füllgeschwindigkeit fehlen

D3 · sofort

  • Sperren nach Gießdatum, Sortierung nach dem Strahlen unter heller Beleuchtung
  • Anfahrteile aus den Behältern aussortieren

D5 · dauerhaft

  • Automatische Ausschleusung der ersten Schüsse nach jeder Unterbrechung und bei Formtemperatur unter Grenzwert
  • Sprühprogramm mit fester Menge
  • Überläufe ändern – mit Bemusterung beim Kunden

D6 · Wirksamkeit: Wärmebild je Schicht innerhalb der Grenzen; Kaltlauf-Ausschuss über sechs Wochen unter dem Zielwert; keine Anfahrteile in Lieferbehältern.

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Warmrisse und Risse beim Entformen

Ursachen und Maßnahmen

Risse an Übergängen, Rippenfüßen und Radien. Warmrisse verlaufen zerklüftet entlang der Korngrenzen und sind oft dunkel angelaufen; feine Risse findet erst die Farbeindringprüfung.

Mensch
  • Auswerferhub nach dem Formwechsel von Hand eingestellt, die Auswerfer drücken ungleich
Maschine
  • Kühlkanal zugesetzt, Form an einer Stelle zu heiß
  • Auswerfer klemmt
Material
  • Legierung außerhalb der Spezifikation
  • Bei Zinkdruckguss: Blei, Zinn oder Cadmium über dem Grenzwert führen zu Korrosion entlang der Korngrenzen – Teile quellen und reißen nach Monaten
Methode
  • Radien zu klein, Entformungsschräge zu gering
  • Teil wird zu früh, also zu heiß, entformt
Messung
  • Rissprüfung nur per Sicht, keine Farbeindringprüfung
  • Spektralanalyse nur je Barrenlieferung, nicht je Schmelze

Nicht entdeckt, weil

  • Feine Risse sind ohne Farbeindringprüfung unsichtbar
  • Der Riss entsteht beim Entgraten oder Richten, also nach der Prüfung

D3 · sofort

  • Farbeindringprüfung zu 100 % an der Risszone
  • Sperren nach Gießdatum und Formnest

D5 · dauerhaft

  • Kühlkanal reinigen und Durchfluss je Kreis überwachen
  • Radius vergrößern – Werkzeugänderung mit Bemusterung beim Kunden
  • Rissprüfung nach dem letzten umformenden Schritt (Entgraten, Richten); Spektralanalyse je Schmelze, bei Zink Kreislaufmaterial getrennt führen

D6 · Wirksamkeit: Farbeindringprüfung an 32 Teilen je Schicht über vier Wochen ohne Riss; Durchflusswerte aller Kühlkreise im Sollbereich.

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Klebstellen und Anlötungen

Ursachen und Maßnahmen

Raue, aufgerissene Stellen, an denen Gusswerkstoff an der Form haften blieb; an Kernen bauen sich Anlötungen auf. Maße an Bohrungen und Kernen wandern, die Oberfläche reißt auf.

Mensch
  • Sprühprogramm des Vorgängerwerkzeugs geladen
Maschine
  • Sprühdüsen verstopft, Sprühbild unvollständig
  • Form an Kernen zu heiß, Kühlung zugesetzt
Material
  • Eisengehalt der Aluminiumlegierung an der Untergrenze – Eisen senkt die Klebeneigung
Methode
  • Trennmittelkonzentration zu niedrig
  • Formbeschichtung abgenutzt, kein Erneuerungsintervall
Messung
  • Trennmittelkonzentration nicht gemessen
  • Sprühbild nicht kontrolliert

Nicht entdeckt, weil

  • Die Anlötung wächst langsam, das Maß wandert schleichend
  • Strahlen verdeckt die Klebstelle

D3 · sofort

  • Sortierung vor dem Strahlen, Maßprüfung der betroffenen Bohrungen
  • Form reinigen, Kerne polieren

D5 · dauerhaft

  • Sprühprogramm wird über die Werkzeugnummer automatisch geladen
  • Trennmittelkonzentration täglich messen, Sprühbild bei jedem Rüsten kontrollieren
  • Formwartung nach Schusszahl einschließlich Beschichtung; Durchflussüberwachung der Kernkühlung

D6 · Wirksamkeit: Formbefund bei jeder Wartung ohne Anlötung dokumentiert; Maß der Kernbohrungen mit cpk mindestens 1,33 über vier Wochen. Der cpk-Wert sagt, mit welchem Abstand der Prozess die Toleranzgrenzen einhält.

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Blasen nach Beschichtung oder Wärmebehandlung

Ursachen und Maßnahmen

Blasen unter dem Pulverlack oder auf der Oberfläche nach einer Wärmebehandlung. Gas unter der Gusshaut dehnt sich beim Einbrennen – bei Pulverlack üblich um 180 bis 200 °C – aus und hebt die Oberfläche an. Meist meldet zuerst der Beschichter.

Mensch
  • Sprühmenge von Hand erhöht, um Klebstellen zu vermeiden (im Programmprotokoll nachweisbar)
Maschine
  • Vakuum unzureichend
  • Trennmittel und Kolbenschmiermittel zu hoch dosiert
Material
  • Wasserstoff in der Schmelze
Methode
  • Teile ohne Vakuum gegossen, aber für eine Wärmebehandlung vorgesehen
  • Kein Ausgasungsschritt vor dem Pulverbeschichten
Messung
  • Keine Probeerwärmung (Blasentest) im Prüfplan

Nicht entdeckt, weil

  • Blasen entstehen erst bei Temperatur, die Prüfung am Rohteil sieht nichts
  • Keine Probeerwärmung je Gießdatum

D3 · sofort

  • Probeerwärmung bei Einbrenntemperatur an einer Stichprobe je Gießdatum, um betroffene Tage einzugrenzen
  • Bereits beschichtete Teile beim Beschichter sperren

D5 · dauerhaft

  • Ausgasungsglühen vor dem Beschichten, mit Beschichter und Kunden abgestimmt
  • Vakuum mit Grenzwertüberwachung für alle Teile, die beschichtet oder wärmebehandelt werden
  • Sprühmenge festlegen und sperren; Blasentest je Schicht in den Prüfplan

D6 · Wirksamkeit: Blasentest je Schicht über sechs Wochen ohne Befund; Blasenquote laut Rückmeldung des Beschichters unter dem Zielwert.

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Maßabweichung und Verzug

Ursachen und Maßnahmen

Dichtfläche nicht eben, Bohrungsabstände nach der Bearbeitung außer Toleranz, Aufnahmepunkte versetzt. Fällt beim Kunden in der Bearbeitung oder Montage auf.

Mensch
  • Richten von Hand an der Presse, Richtweg nicht vorgegeben
Maschine
  • Form ungleich temperiert, ein Kühlkreis gestört
  • Auswerfer drücken ungleich, das Teil verbiegt beim Entformen
Material
  • Legierungswechsel mit anderer Schwindung
Methode
  • Warme Teile gestapelt oder ohne festgelegte Zeit in Wasser abgeschreckt
  • Entgratpresse verformt dünne Wände
  • Bearbeitung spannt auf Gussflächen mit Angussresten oder Grat
Messung
  • Messvorrichtung nimmt das Teil an anderen Punkten auf als Bearbeitung und Kunde (Referenzpunktsystem, RPS, nicht abgestimmt)
  • Gemessen, bevor das Teil abgekühlt ist

Nicht entdeckt, weil

  • Andere Aufnahmepunkte in Messung und Bearbeitung
  • Verzug entsteht beim Entgraten, nach der Maßprüfung

D3 · sofort

  • Sortierung in einer Vorrichtung mit den Aufnahmepunkten des Kunden
  • Aufnahmeflächen auf Gratreste prüfen

D5 · dauerhaft

  • Abkühlstrecke mit festgelegter Zeit vor dem Entgraten
  • Entgratwerkzeug mit Abstützung dünner Wände
  • Aufnahmepunkte für Guss, Bearbeitung und Messung mit dem Kunden abgestimmt und in der Zeichnung festgelegt

D6 · Wirksamkeit: Ebenheit und Lage der Aufnahmepunkte mit cpk mindestens 1,33 über drei Lose; Abgleich mit der Messung des Kunden an zehn Teilen.

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Grat, Angussreste und Strahlmittel im Teil

Ursachen und Maßnahmen

Restgrat an der Trennebene, nicht sauber abgetrennte Überläufe, lose Strahlmittelkörner oder Späne in Kanälen und Hinterschnitten. Beim Kunden: Partikel in der Restschmutzanalyse, Ausfall von Pumpe oder Ventil.

Mensch
  • Handentgraten mit Feile ohne festgelegten Ablauf je Kante
Maschine
  • Entgratwerkzeug verschlissen, schneidet nicht mehr bündig
  • Strahlanlage: Strahlmittel zerbricht zu Feinkorn, das in Hinterschnitten hängen bleibt
Material
  • Strahlmittel ungeeignet oder zu lange im Umlauf
Methode
  • Kein Waschen nach dem Strahlen, Kanäle nicht gespült
  • Teile nach dem Waschen offen gelagert
Messung
  • Keine Restschmutzanalyse, nur Sichtprüfung
  • Partikelgrenzwerte des Kunden nicht im Prüfplan
Mitwelt
  • Strahlanlage neben der Verpackung, Staub fällt in offene Behälter

Nicht entdeckt, weil

  • Strahlmittel in Hinterschnitten ist von außen unsichtbar
  • Keine eigene Restschmutzanalyse

D3 · sofort

  • Nachwaschen mit Spülung jedes Kanals, Restschmutzanalyse an einer Stichprobe vor Freigabe
  • Verpackung in geschlossene Behälter

D5 · dauerhaft

  • Waschschritt nach dem Strahlen mit Kanalspülung
  • Strahlmittel sieben und nach festem Intervall tauschen
  • Entgratwerkzeug nach Schusszahl instand setzen; Verpackung räumlich vom Strahlen trennen

D6 · Wirksamkeit: Restschmutzanalyse an fünf Teilen je Woche über acht Wochen unter den Grenzwerten des Kunden. Diese Grenzwerte stehen in der Kundenspezifikation; ISO 16232 beschreibt das Prüfverfahren, legt aber ausdrücklich keine Grenzwerte für einzelne Bauteile fest.

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Beispiel-8D: Fiktiver Fall: Pumpengehäuse undicht nach der Bearbeitung

Ein erfundener Fall – Zahlen, Firmen und Teile sind ausgedacht. So sieht ein Bericht aus, den der Kunde beim ersten Mal annimmt.

D1

Team: Qualitätsleitung (Leitung des 8D), Fertigungsleitung Druckguss, Prozesstechnik, Instandhaltung, Kundenbetreuung; der Kunde benennt seinen Bearbeitungsplaner für Rückfragen.

D2

Ein Tier-1 meldet am 23.03.: Pumpengehäuse aus AlSi9Cu3 aus einem Zweifachwerkzeug, 41 von 1.400 bearbeiteten Teilen (2,9 %) undicht in seiner Dichtheitsprüfung. Leckstelle: Bohrung Ø 32 nahe einer Materialanhäufung, Poren nach der Bearbeitung sichtbar. Ist: Formnest 2, Gießdatum 09.03. bis 17.03., Bohrung Ø 32. Ist nicht: Formnest 1, Gießdatum vor dem 09.03., andere Dichtflächen. Schliffbild: runde Poren mit glatter Wand, also Gasporosität, keine Schwindungsporosität.

D3

Sperrung aller Teile mit Gießdatum ab 09.03.: 3.200 Rohteile im eigenen Lager, 2.600 Rohteile beim Kunden; die 1.359 bereits bearbeiteten Teile prüft der Kunde ohnehin zu 100 % auf Dichtheit. Die 2.900 Rohteile aus Formnest 2 werden in der Bohrungszone geröntgt, Teile mit Pore über 0,5 mm im Bearbeitungsbereich ausgesondert: 186 Teile. Formnest 1: Röntgenstichprobe von 80 Teilen ohne Befund. Geprüfte Teile tragen einen Farbpunkt, die Behälter ein Etikett mit 8D-Nummer. Imprägnieren hat der Kunde für dieses Teil ausgeschlossen. Clean Date (ab diesem Lieferdatum nur geprüfte Teile): Lieferung vom 26.03.

D4

Auftreten: Die Schussdaten zeigen ab dem 09.03. für Formnest 2 einen Restdruck im Vakuum von 150 bis 190 mbar statt höchstens 80 mbar. Das Vakuumventil von Nest 2 war durch Trennmittelreste verklebt und öffnete nur teilweise. Warum verklebt? Im Wartungsplan stand »wöchentlich reinigen«, die letzte Reinigung lag fünf Wochen zurück; es gab weder Zähler noch Nachweis. Nicht-Entdecken: Der Vakuumwert wird angezeigt, ist aber nicht mit einem Grenzwert belegt, die Maschine schleust nicht aus. Die eigene Dichtheitsprüfung findet am Rohteil statt; die Poren liegen 0,5 bis 1 mm unter der Gusshaut und werden erst bei der Bearbeitung des Kunden angeschnitten.

D5

1. Grenzwert 80 mbar je Schuss und Formnest, bei Überschreitung wird der Schuss automatisch ausgeschleust – Prozesstechnik Druckguss, bis 03.04. 2. Reinigung des Vakuumventils nach Schusszahl (alle 4.000 Schuss), Zähler in der Maschinensteuerung, Abzeichnung im Wartungsplan – Leitung Instandhaltung, bis 31.03. 3. Je Schicht und Formnest wird ein Teil an der Bohrung Ø 32 probebearbeitet und auf Dichtheit geprüft – Qualitätsplanung, bis 27.03.

D6

Sechs Wochen nach Umsetzung: alle Schüsse von Nest 2 mit Restdruck unter 80 mbar, 0,3 % der Schüsse automatisch ausgeschleust. Dichtheitsausschuss beim Kunden an 6.800 bearbeiteten Teilen: 0,1 % statt 2,9 %. Probebearbeitung je Schicht ohne angeschnittene Pore.

D7

Prozessdatenblatt des Werkzeugs auf Revision H (Vakuumgrenzwert), Wartungsplan Vakuumanlage auf Revision D, Prüfplan auf Revision K, Prozess-FMEA auf Revision 6. Übertragen auf alle fünf Werkzeuge mit Vakuum im Werk.

D8

Abschluss mit dem Team und dem Kunden. Kosten für Röntgen, Sortierung und Ausschuss fiktiv 7.800 Euro. Der Vakuumverlauf vor und nach der Maßnahme hängt als Aushang an der Gießzelle.

Eigenen 8D-Report erstellen Bericht gegen 25 Rückweisungsgründe prüfen

Woran 8D-Berichte im Bereich Aluminium- und Zinkdruckguss scheitern

  • »Porosität« oder »Gasblase« als Ursache: Das beschreibt den Fehler. Der Kunde will wissen, woher das Gas kam oder warum die Nachspeisung fehlte.
  • Keine Schussdaten im Bericht: Ohne Vakuum, Nachverdichtung und Formtemperatur des betroffenen Zeitraums ist D4 nicht belegt.
  • Imprägnieren als Abstellmaßnahme: Es ist Nacharbeit, braucht die Freigabe des Kunden und beseitigt keine Ursache.
  • Gießdatum und Formnest fehlen in D2 – die Eingrenzung ist unmöglich, der Kunde sortiert alles.
  • Die Schnittstelle zur Bearbeitung bleibt offen: Wer bearbeitet wo, mit wie viel Zugabe, und welche Porengröße ist im Bearbeitungsbereich zulässig?
  • Werkzeugänderungen in D5 ohne Hinweis auf erneute Bemusterung. Vor dem Absenden lohnt der 8D-Check gegen die häufigsten Rückweisungsgründe.

Häufige Fragen

Wie unterscheide ich Gas- und Schwindungsporosität?

Am Schliff unter dem Mikroskop: Gasporen sind rund mit glatter, oft glänzender Wand. Schwindungsporen sind zerklüftet, ihre Wände zeigen die Spitzen der Erstarrungskristalle (Dendriten), und sie liegen in dicken Bereichen, die zuletzt erstarren. Gas bekämpft man mit Vakuum, Entgasung und weniger Trennmittel, Schwindung mit Nachverdichtung und Kühlung.

Darf ich undichte Druckgussteile imprägnieren?

Nur mit schriftlicher Freigabe des Kunden. Viele Kunden schließen Imprägnieren für bestimmte Teile oder Medien aus. Im 8D gehört es höchstens in D3 als Nacharbeit, nie in D5.

Der Kunde bearbeitet selbst. Wer ist für die angeschnittene Pore verantwortlich?

Das klärt die gemeinsame Analyse: Lage der Pore zur Bearbeitungszugabe, Schliffbild, vereinbarte Porengröße im Bearbeitungsbereich. Steht dazu nichts in Zeichnung oder Liefervereinbarung, ist genau das eine Ursache, die Sie in D5 mit dem Kunden schließen.

Zinkdruckteile quellen nach Monaten auf und reißen. Was ist da los?

Häufig ist es Korrosion entlang der Korngrenzen, ausgelöst durch Verunreinigungen wie Blei, Zinn oder Cadmium in der Legierung und beschleunigt durch Wärme und Feuchte. Lassen Sie betroffene Teile und die Barrencharge spektralanalytisch prüfen und führen Sie Kreislaufmaterial getrennt.

Quellen

Maßgeblich sind die Vorgaben Ihres Kunden und die Normen in der gültigen Fassung.

Reklamationen im Bereich Aluminium- und Zinkdruckguss in der Frist beantworten.

irot 8D liest die Mail des Kunden, rechnet die Fristen und prüft den Bericht vor dem Versand. Zwei Reklamationen im Jahr sind kostenlos.

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