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September 2012
Aktualisierung 08.04.2017

Werkzeuginnendruck

Produktionssteigerung und Kostensenkung sind der Hauptnutzen des Einsatzes moderner Verfahren zur automatischen Überwachung, Optimierung und Regelung von Spritzgiessprozessen.

Der Werkzeuginnendruck beschreibt den Druck der im Werkzeug beim Urformen herrscht.

Er dient dazu den Herstellungsprozess zu überwachen. Der Druck wird mittels Sensoren erfasst und meist elektronisch ausgewertet.

Grundregeln für die richtige Positionierung des Sensors:

Der Sensor sollte möglichst nah am Anguss platziert werden, weil dort der höchste Druck im Formteil auftritt. Je näher der Sensor am Anschnitt positioniert ist, desto mehr Programminformation liefert er.

Der Sensor soll in der Kavität und nicht im Anguss montiert sein.

Der Sensor sollte am dicksten Querschnitt des Formteils positioniert sein. (Schmelze erstarrt dort zu -letzt und der Druck hält am längsten an)

Der Sensor sollte nicht genau gegenüber dem Anschnitt positioniert sein.

Optimierung des Prozesses durch Werkzeuginnendrucksensoren:

Optimierung der Einspritzgeschwindigkeit,

Optimierung des Umschaltpunktes von Spritz- auf Nachdruck,

Ermittlung der optimalen Nachdruckhöhe und Nachdruckzeit,

Optimierung der Teilequalität, 

Prozessschwankungen, die in der Fertigung auftreten, führen zu unterschiedlichen Werkzeuginnendruckverläufen und dadurch zu unterschiedlicher Teilequalität.

Prozessüberwachung durch Werkzeuginnendruck:

Der einzige Parameter, der den Spritzgiessprozess eindeutig beschreibt, ist der Werkzeuginnendruck.                            

 wichtige Parameter:

 die Werkzeugwandtemperaur

 die Schmelzetemperatur

 die Einspritzgeschwindigkeit

 die Nachdruckhöhe und Nachdruckzeit

 die Plastifizierzeit

Änderungen im Verlauf der Werkzeuginnendruck deuten auf Veränderungen im Teilgewicht, der Abmessungen, Oberflächenqualität, Festigkeit, Lunker, Einfallstellen, Verzug und Schwindung hin.

Einfluss der Maschinenparameter auf Qualitätsmerkmale:

Einspritzphase  

Qualitätsmerkmale 

Oberfläche (Rauhigkeit, Glanz)

Verzug

Kristallinität

Orientierungen in der Randschicht

Maschinenparameter

Einspritzgeschwindigkeit

Zylindertemperatur

Werkzeugtemperatur

Kompressionsphase

Qualitätsmerkmale

Ausformung der Kontur

Gratbildung

Gewicht

Abmaße

Maschinenparameter

Umschaltpunkt

Zylindertemperatur

Werkzeugtemperatur

Nachdruckphase

Gewicht, Abmaße

Schwindung ,Verzug

Lunker, Einfallstellen

Orientierung im Inneren

Maschinenparameter

Nachdruckhöhe, Nachdruckzeit

Zylindertemperatur

Werkzeugtemperatur

 

 

 


Fehler Möglichkeits- und Einfluss Analyse FMEA

Was?

Systematische Methode, um mögliche Fehler, deren Folgen und Ursachen frühzeitig aufzuzeigen, diese zu bewerten und geeignete Massnahmen zur Vermeidung festzulegen und  umzusetzen.

Warum?

Um den gesetzlichen Auflagen wie Produkthaftung und Umweltschutzgesetze sowie steigenden Kundenerwartungen und hartem Wettbewerb gerecht zu werden, wird ein Qualitätssicherungsverfahren unerlässlich – wirksamstes Hilfsmittel ist die FMEA.

- Risikomanagemnet anstelle von Krisenmanagement

- Agieren anstelle von Reagieren

- Bereichsübergreifende Produkt- und Prozessanalysen liefern günstigere und ausgereiftere Produkte

- Produkttransparenz verbessert die Arbeitsqualitaet und damit die Motivation der MA

- Formaler, systematischer Ablauf erhöht die Effektivität

- Dokumentiertes Wissen ist bleibendes Wissen, ist übertragbar und bringt Entlastung bei Haftungsfällen

Wann?   

- Beginn der Herstellung eines neuen Produkts

- Neue Entwicklungen

- Neue Technologien, neuer Prozess

- Einführung einer neuen Organisation

- Sicherheits- und Problemteile

- Generell, wenn etwas Neues eingeführt wird

Ziele und Aufgaben? 

- Identifizierung kritischer Komponenten und potentieller Schwachstellen

- Frühzeitiges Erkennen und Lokalisieren von möglichen Fehlern

- Abschätzung und Quantifizierung von Risiken

- Anwendung und Weitergabe von Wissen und Erfahrungen

- Verkürzen der Entwicklungszeit, Senkung der Entwicklungskosten sowie des Fehlleistungsaufwandes

- Vermeidung von Doppelarbeit und Verringerung von Änderungen nach Beginn der Serienfertigung 

- Beitrag zur Erfüllung unternehmenspolitischer Qualitätszielsetzungen 

Arten?

Konstruktions-FMEA ist speziell auf ein Produkt ausgerichtet und wird in der Entwicklungs- und Produktionsplanungsphase durchgeführt. Das Produkt ist gegen Schwachstellen aller Art abzusichern. In Bezug auf Funktionalität, Zuverlässigkeit, Geometrie, Werkstoffauswahl, wirtschaftlicher Herstellbarkeit, Prüfbarkeit und Servicefreundlichkeit.

Prozess-FMEA bezieht sich auf einen bestimmten Prozess in den Bereichen Fertigung, Montage sowie Prüfung und wird im Rahmen der Produktionsplanungsphase durchgeführt. Sie übernimmt auch die in der Konstruktions-FMEA festgestellten Fehlerursachen, die sich auf einen Prozess beziehen. 

System-FMEA mit  ihrer Hilfe wird das funktionsgerechte Zusammenwirken der einzelnen Komponenten eines komplexen Systems untersucht. Ziel ist die frühzeitige Vermeidung von Fehlern schon im Stadium des Systementwurfs. Dabei werden insbesondere Sicherheit und Zuverlässigkeit des geplanten Systems, sowie die Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften überprüft. 

Teilnehmer?

Team aus Fachleuten der beteiligten Bereiche. Besonders wichtig sind dabei sowohl in der Praxis gewonnene Erfahrungen der Mitglieder als auch ihre konstruktiv-kritische Haltung. Die max. acht Teilnehmer müssen mit dem Projekt vertraut und in dem Thema FMEA geschult sein.

Ablauf?

-      Was sind die Funktionen, Eigenschaften oder Forderungen?

-      Welche Fehler können auftreten? 

-      Was sind die Folgen des Fehlers für den Kunden? 

-      Sind gesetzliche Vorschriften betroffen?

Vorteile

  • Expertenwissen in einem Pool

  • Gleicher Wissenstand in allen Abteilungen

  • Fruehes und gezieltes Erkennen von Schwachstellen

  • Systematische Arbeitsweise

  • Reduktion von Risiken

  • Quantifiziertes Risiko

  • Funktionales Denken

  • Wissenstransfer

  • Abgestimmte Abstellmassnahmen

  • Bekanntes Restrisiko

  • Nachvollziehbares Know-how

  • Anerkanntes Verfahren

  • Dokumentiertes Expertenwissen

  • Gezielte Fehler-Ursache-Analyse

  • Entlastung bei Haftungsschaeden

    Nachteile

  • Subjektive Risikoschaetzung

  • Initialaufwand

  • Schwachstellen zum Teil nicht erkannt

  • Gefahr zur Bildung einer “Abt.:FMEA”

  • Pflegeaufwand

  • Zeitaufwand

  • Personalaufwand

  • Schulungsaufwand

  • Definitionsprobleme

  • Kosten/Nutzen nicht errechenbar

  • Zusätzliche Methodik

Was gefährdet den Erfolg?

  • Falsch verstandenes Vollständigkeitsstreben

  • Institutionalisierung einer FMEA-Organisation

  • FMEA’s die nur der Kundenbefriedigung dienen

  • FMEA-Bearbeitung schon bestehender Produkte

  • Homogene Teambesetzung

  • Verschlossene Teammitglieder

  • Gestörte Teamsitzungen

  • Einzelkämpfer FMEA’s

  • Zeitdruck

  • Zu spät begonnene Projekte

  • Ungenügende oder keine Projektvorbereitung

  • Fehlende oder unvollständige Unterlagen

  • Unterlassene FMEA-Profektverfolgung

  • Fehlende Unterstützung durch das Management

FAZIT: FMEA DIENT DER FEHLERVORBEUGUNG UND DAMIT DEM NULL-FEHLER-ZIEL!


Der Schmelzflussindex

Schmelzflüssig MFI = oder MFR = dient zur Charakterisierung des Fließverhaltens

Mithilfe der so genannten MFI Messung können wir Kunststoff-Ausgangsmaterial dahingehend analysieren, ob die spezifizierte Fließfähigkeit des Kunststoffes im geschmolzenen Zustand gegeben ist.

Wird ein Kunststoff – beispielsweise durch Chemikalienangriff oder Strahlung – so geschädigt, dass ein Kettenabbau einsetzt, so verringert sich seine Schmelzviskosität und die Schmelzvolumenrate steigt.

 

Der MFI wird mittels eines Kapillarrheometers ermittelt, wobei das Granulat

in einem beheizbaren Zylinder aufgeschmolzen wird, und unter Druck

durch eine Düse (Kapillare) gedrückt wird. 

Ermittelt wird die Masse der Polymerschmelze als Funktion der Zeit.


Mit steigendem MFI-Wert verbessert sich die Fließfähigkeit

0,3 - 0,6 sehr zähe Extrusionsmasse

2 - 10 leicht fließende Extrusionsmasse, zähe Spritzgießmasse

20 - 30 leicht fließende Spritzgießmasse

30 - 300 Beschichtungsmasse, Sintermasse

Sibylle Rogowski  | sibylle.rogowski@kunststoff-meister.de
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