Verbesserung der Prozessfähigkeit beim Spritzgießen durch Nutzung von Prozessdaten und eine neuartige Schneckenhubführung

Seit dem Beginn des Spritzgiesmaschinenbaus konnten die mit den Maschinen erreichbaren Prozessfahigkeiten durch verbesserte Technologien stetig gesteigert werden. Der Einsatz von elektromechanischen Antrieben in Spritzgiesmaschinen mit den damit verbundenen Vorteilen in der Prazision der Maschinenbewegungen hat ebenfalls zu dieser Entwicklung beigetragen. In Zukunft wird eine weitere Steigerung der Reproduzierbarkeiten der Maschinenfunktionen nur noch bedingt zur Steigerung der Prozessfahigkeiten beitragen. Die Herausforderung liegt deshalb vielmehr darin, rohstoffinduzierte Prozessstorungen, wie die Effekte von Rohstoffchargenwechseln oder variierenden Restfeuchtigkeitsgehalten im Polymer, an der Spritzgiesmaschine zu erkennen und zu kompensieren. Im Rahmen der Arbeit wird untersucht inwieweit die in den Achsantrieben verfugbaren Prozessinformationen zur Steigerung der Prozessfahigkeit eingesetzt werden konnen. Dazu werden zunachst Prozesskennzahlen definiert, die auf den Informationen der elektromechanischen Antriebstechnik der Spritzgiesmaschinen basieren. In eingehenden Versuchsreihen wird anschliesend die Reaktion der Prozesskennzahlen auf rohstoffinduzierte Storungen untersucht. Die Versuchsreihen zeigen bei allen verarbeiteten Polymertypen, dass die Parameter, die auf den dynamischen Phasen des Zyklus wie der Einspritz- und Plastifizierphase basieren, die hochsten Reaktionen zeigen. Im Anschluss an diese Versuchsreihen werden die Prozesskennzahlen als Eingangsgrosen einer auf statistischen Prozessmodellen basierenden Qualitatsregelung verwendet. Die dabei erreichten Abweichungen zwischen Qualitatsprognose und Istwert liegen auf sehr niedrigem Niveau. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird ein neuartiger Ansatz zur Fuhrung der Einspritzbewegung vorgestellt. Im Vergleich zum Standardspritzgiesprozess wird bei der vorgestellten Prozessfuhrung der Schneckenhub vollstandig uber ein Geschwindigkeitsprofil vorgegeben. Die Auswertung von gemessenen Schneckenpositionsverlaufen zeigt leicht bessere Wiederholgenauigkeiten bei der geschwindigkeitsgeregelten Betriebsweise. Die Versuchsergebnisse verdeutlichen aber auch, dass Abweichungen im Schliesverhalten der Ruckstromsperre bei geschwindigkeitsgeregeltem Prozess deutliche Druckschwankungen verursachen. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden die Effekte einer rohstoffinduzierten Storung auf die Formteilqualitat fur beide Prozessfuhrungsvarianten untersucht. In beiden Fallen fuhrt eine geanderte Schmelzeviskositat zu einem abweichenden Schliesverhalten der Ruckstromsperre. Wird dieser Effekt im Standardspritzgiesprozess teilweise durch die Nachdruckphase kompensiert, hat er bei ausschlieslich geschwindigkeitsgeregelter Betriebsweise einen grosen Effekt auf das Formteil. Aufbauend auf den Ergebnissen der Versuche werden abschliesend Moglichkeiten beschrieben wie uber eine zyklusinterne Adaption des Einspritzgeschwindigkeitsprofils die Auswirkungen von wechselnden Schmelzeviskositaten kompensiert werden konnen.