Die Prozessüberwachung beim Gummispritzgießen nutzt Maschinendaten und Produktmessungen, um festzustellen, ob Zuführung, Plastifizierung, Einspritzung, Formfüllung und Aushärtung von Zyklus zu Zyklus stabil bleiben.
Eine Maschine kann auch dann weiterlaufen, wenn sich der Prozess allmählich von seinem validierten Zustand entfernt. Verschleiß der Zuführwalzen, Abweichungen in der Materialzusammensetzung, verstopfte Entlüftungsöffnungen, Temperaturdrift, Angussverengungen oder Änderungen der Plastifizierung können anfänglich nur geringe Unterschiede in der Füllzeit oder im Fülldruck verursachen. Sichtbare Defekte können später auftreten.
Die Überwachung tatsächlicher Produktionsdaten hilft Herstellern, diese Veränderungen zu erkennen, bevor die Ausschussquoten steigen.
Nützliche Prozessindikatoren sind unter anderem:
- Plastifizierungszeit
- Schraubenposition
- Schussvolumen
- Injektionszeit
- Tatsächliche Einspritzgeschwindigkeit
- Maximaler Einspritzdruck
- Druckkurvenform
- Fasstemperatur
- Formtemperatur
- Vakuumpegel
- Vulkanisationszeit
- Produktgewicht
- Ablehnungsrate
Kein einzelner Parameter ermöglicht eine vollständige Diagnose. Zuverlässiges Monitoring vergleicht mehrere zusammenhängende Werte und setzt sie in Beziehung zum Zustand des Endprodukts.
TASU stellt her Gummispritzgießmaschinen mit programmierbarer Steuerung der Zuführungs-, Plastifizierungs-, Injektions-, Vakuum- und Vulkanisationsparameter für verschiedene Gummiprodukte.
Was versteht man unter Prozessüberwachung beim Gummispritzgießen?
Die Prozessüberwachung beim Gummispritzgießen ist die systematische Erfassung und der Vergleich von Produktionsdaten während jedes Formzyklus.
Ziel ist es, mehrere praktische Fragen zu beantworten:
- Gelangt die Substanz gleichmäßig in die Injektionseinheit?
- Wird jede Schussprobe unter ähnlichen Bedingungen plastifiziert?
- Benötigt die Maschine den erwarteten Druck, um die Form zu füllen?
- Entspricht die tatsächliche Einspritzgeschwindigkeit dem programmierten Profil?
- Sind die Temperaturen in der Form und im Fass stabil?
- Erreicht das Vakuumsystem den erforderlichen Wert?
- Liegen Produktgewicht und -abmessungen innerhalb des zulässigen Bereichs?
- Verändert sich der Prozess, bevor sichtbare Mängel auftreten?
Die Prozessüberwachung ersetzt nicht die Produktprüfung. Sie liefert frühzeitige Informationen über Veränderungen, die sich letztendlich auf die Produktqualität auswirken können.
Warum Maschineneinstellungen allein nicht ausreichen
Der im Bedienfeld eingegebene Wert ist eine Soll-Einstellung. Er beschreibt nicht immer, was während des Zyklus tatsächlich geschehen ist.
Zum Beispiel:
- Die programmierte Einspritzgeschwindigkeit wird möglicherweise nicht erreicht, wenn der Druck bis zur Maschinengrenze ansteigt.
- Der Sollwert der Zylindertemperatur kann sich bei einem Anstieg der Materialtemperatur aufgrund von Scherkräften nicht ändern.
- Die programmierte Vakuumzeit kann konstant bleiben, selbst wenn ein Schimmelaustritt das Erreichen des Zielvakuumniveaus verhindert.
- Die Einstellung der Schussmenge kann unverändert bleiben, während Schwankungen bei der Schusszufuhr das tatsächliche Schussgewicht beeinflussen.
- Der Aushärtungszeitmesser kann korrekt bleiben, während eine Formzone unterhalb der erforderlichen Temperatur arbeitet.
Die Prozesssteuerung sollte daher die programmierten Einstellungen mit den tatsächlichen Produktionsreaktionen vergleichen.
Programmierte Parameter vs. tatsächliche Prozessdaten
| Parametertyp | Beispiele | Was es dem Bediener mitteilt |
|---|---|---|
| Programmierte Einstellung | Einspritzgeschwindigkeit, Druckgrenze, Schneckendrehzahl und Aushärtungszeit | Was die Maschine tun soll |
| Tatsächliche Maschinenreaktion | Maximaldruck, tatsächliche Füllzeit, Schraubenposition und Drehmoment | Wie die Maschine während der Produktion reagierte |
| Schimmelpilzbefall | Temperatur, Vakuumniveau und Belüftungszustand | Ob die Form stabile Füll- und Aushärtungsbedingungen bot |
| Produktergebnis | Gewicht, Abmessungen, Härte und Mängel | Ob der Zyklus eine akzeptable Komponente erzeugt hat |
| Produktionsergebnis | Ausbeute, Ausfallzeiten und akzeptierte Teile pro Stunde | Ob der gesamte Prozess wirtschaftlich stabil ist |
Ein stabiler Prozess sorgt dafür, dass diese Datengruppen in einem wiederholbaren Verhältnis zueinander stehen.
Was ist eine Druckkurve beim Gummispritzgießen?
Eine Druckkurve für das Gummispritzgießen zeigt, wie sich der Einspritzdruck während des Füllvorgangs im Laufe der Zeit oder in Abhängigkeit von der Schneckenposition verändert.
Der genaue Kurvenverlauf hängt ab von:
- Viskosität der Verbindung
- Materialtemperatur
- Schussvolumen
- Einspritzgeschwindigkeit
- Düsenzustand
- Läuferabmessungen
- Torgröße
- Hohlraumgeometrie
- Formtemperatur
- Entlüftung
- Anzahl der Hohlräume
- Struktur einfügen
Der Druck steigt normalerweise an, wenn die Mischung durch Düse, Angusskanal, Anschnitte und Kavität strömt. Änderungen der Durchflussfläche und des Kavitätswiderstands können erkennbare Merkmale in der Kennlinie hervorrufen.
Sobald ein stabiler Prozess validiert wurde, kann seine Druckkurve als Referenz für die spätere Produktion verwendet werden.
Maschinendruck vs. vCavity-Druck
Der Maschineneinspritzdruck und der Kavitätsdruck hängen zwar zusammen, sind aber nicht dasselbe.
Maschineneinspritzdruck
Der Maschinendruck wird je nach Anlagenkonstruktion innerhalb des Hydraulik-, Servo- oder Einspritzsystems gemessen.
Es spiegelt den Gesamtwiderstand wider, dem die Einspritzeinheit begegnet.
Kavitätsdruck
Der Kavitätsdruck wird mit einem Sensor gemessen, der innerhalb oder in der Nähe der Formkavität installiert ist.
Es liefert Informationen, die den tatsächlichen Füll- und Druckbedingungen des Formteils näherkommen.
Beim Durchströmen von Düse, Angusskanal und Anschnitt geht Druck verloren. Daher kann nicht davon ausgegangen werden, dass der Maschinendruck dem Druck im Inneren des Formhohlraums entspricht.
Viele Produktionssysteme nutzen Maschinendaten, da diese leichter zu erfassen sind. Für Produkte, die eine detailliertere Formfüllungsanalyse erfordern, können Kavitätsdrucksensoren in Betracht gezogen werden.
Hauptphasen einer Einspritzdruckkurve
Eine Druckkurve kann in praktische Abschnitte unterteilt werden.
Beginn der Injektion
Der Druck beginnt zu steigen, sobald die Einspritzeinheit die Mischung in Richtung Düse befördert.
Unerwarteter Widerstand in dieser Phase kann Folgendes bedeuten:
- Eine verengte Düse
- Versengtes Material
- Verbindung, die zu kalt ist
- Falsche Materialvorbereitung
- Ein Problem mit der Einspritzanlage
Läuferfüllung
Die Masse gelangt in das Anguss- und Verteilersystem.
Das Druckverhalten in diesem Abschnitt wird von der Ansaugkanallänge, dem Querschnitt, der Temperatur und dem Zustand des kalten Ansaugkanals beeinflusst.
Toreingang
Der Druck kann sich ändern, wenn die Substanz den kleineren Durchgangsbereich passiert.
Ein stärkerer Anstieg als üblich kann auf ein eingeschränktes, verunreinigtes oder nur teilweise ausgehärtetes Gefäß hinweisen.
Kariesfüllung
Der Druck ändert sich ständig, während das Gummi durch den Produkthohlraum vordringt.
Die Wandstärke des Produkts, die Fließlänge, Rippen, Einsätze und mehrere Fließwege beeinflussen die Kurve.
Ende der Abfüllung
Der Druck erreicht üblicherweise seinen Höchstwert, wenn der Hohlraum sich der vollständigen Füllung nähert.
Ein plötzlicher Druckanstieg kann auf eingeschlossene Luft, ein zu frühes Abdichten des Tors oder eine zu hohe Schussmenge hinweisen.
Ein niedrigerer Spitzenwert als normal kann auf unzureichendes Material, Leckagen oder eine unvollständige Füllung hinweisen.
Druckhaltung oder Injektionsabschluss
Je nach Verfahren kann der Druck kurzzeitig aufrechterhalten werden, um die Füllung abzuschließen und das Materialverhalten auszugleichen, bevor die Vulkanisation fortgesetzt wird.
Zu hoher Druck in dieser Phase kann zu vermehrtem Grat- oder Formflockungsdruck führen.
Wie eine stabile Druckkurve aussieht
Ein stabiler Prozess erzeugt üblicherweise Kurven mit ähnlichen Eigenschaften:
- Ausgangsstellung
- Anstiegsmuster
- Übergangspunkte
- Füllzeit
- Spitzendruck
- Enddruck
- Gesamte Injektionsdauer
Die Kurven müssen nicht mathematisch identisch sein. Zwischen Zyklen und Materialchargen bestehen normale Abweichungen.
Ziel ist es, einen akzeptablen Referenzbereich auf Basis validierter Produktionsdaten zu ermitteln, anstatt eine exakte Produktionslinie zu erwarten.
Eine Referenzkurve sollte erst nach Bestätigung erstellt werden:
- Korrekte Verbindung
- Stabile Maschinentemperatur
- Stabile Formtemperatur
- Saubere Läufer und Tore
- Lüftungsschlitze öffnen
- Korrektes Schussvolumen
- Zugelassenes Produktgewicht
- Zulässige Abmessungen
- Zufriedenstellende Aushärtung
- Aufeinanderfolgende gute Teile
Häufige Druckkurvenänderungen
| Kurvenänderung | Mögliche Ursachen | Empfohlene Prüfungen |
|---|---|---|
| Die gesamte Kurve verschiebt sich nach oben | Höhere Viskosität, kältere Mischung oder erhöhter Fließwiderstand | Materialcharge, Zylindertemperatur, Angusskanal und Anguss |
| Die gesamte Kurve verschiebt sich nach unten | Weichere Mischung, höhere Temperatur oder Leckage | Materialzustand, Schussvolumen und Maschinendichtungen |
| Der Druck steigt früher | Düsen- oder Laufwiderstand | Düse, Kaltkanal und ausgehärtetes Material |
| Starker Anstieg gegen Ende der Füllung | Eingeschlossene Luft, verstopfte Entlüftung oder zu viel Schuss | Entlüftung, Vakuum, Schussvolumen und Endgeschwindigkeit |
| Der Spitzendruck steigt allmählich an | Ansammlungen am Anguss, Anbrennen oder verringerter Materialfluss | Gate-Zustand, Verweilzeit und Verbindungstemperatur |
| Der Spitzendruck nimmt allmählich ab. | Materialerweichung, Leckage oder reduzierte Schussleistung | Temperatur, Dosierung und Abdichtung |
| Die Füllzeit verlängert sich | Höhere Viskosität oder Maschine kann die Geschwindigkeit nicht halten | Plastifizierung, Druckgrenze und Fließbehinderung |
| Die Kurve wird unregelmäßig. | Instabile Zuführung, Luft im Materialweg oder Steuerungsproblem | Zuführsystem, Sensoren und Injektionseinheit |
| Kurvenänderungen nach einem Produktionsstopp | Verlängerte Verweilzeit oder Materialversengung | Neustartverfahren, Zustand des Fasses und Spülanforderungen |
| Hohlräume geraten aus dem Gleichgewicht | Unterschiede bei Läufern, Toren, Temperaturen oder Lüftungsöffnungen | Vergleichen Sie den Zustand des Hohlraums und die Füllsequenz. |
Diese Hinweise helfen, die Ermittlungen einzugrenzen, beweisen aber keine bestimmte Ursache.
Überwachen Sie die Einspritzzeit und die tatsächliche Geschwindigkeit.
Die Einspritzzeit gibt an, wie lange die Maschine benötigt, um den Schuss abzugeben und die Form zu füllen.
Wenn die programmierte Geschwindigkeit unverändert bleibt, sich aber die Einspritzzeit verlängert, kann die Maschine auf zusätzlichen Widerstand stoßen.
Mögliche Ursachen sind:
- Höhere Viskosität der Verbindung
- Niedrigere Materialtemperatur
- Torbeschränkung
- Blockierter Läufer
- Mangelhafte Plastifizierung
- Eingeschlossene Luft
- Druckgrenze erreicht
- Frühe Vulkanisation
Die Maschine versucht möglicherweise, die programmierte Drehzahl beizubehalten, bis der Druck den zulässigen Grenzwert erreicht. Nach Erreichen dieses Grenzwerts kann die tatsächliche Drehzahl sinken.
Aus diesem Grund sollten Einspritzzeit, tatsächliche Geschwindigkeit und Spitzendruck gemeinsam betrachtet werden.
Der Leitfaden zu Druck und Geschwindigkeit beim Gummispritzgießen erklärt, wie diese Einstellungen das Füllverhalten, den Glutgang und die Lufteinschlüsse beeinflussen.
Überwachung der Fütterung und Plastifizierung
Abweichungen, die während der Injektion auftreten, können ihren Ursprung im Zuführungs- oder Plastifizierungssystem haben.
Nützliche Indikatoren sind unter anderem:
- Fütterungsunterbrechungen
- Bewegung der Vorschubwalze
- Plastifizierungszeit
- Schneckendrehzahl
- Anzugsmoment
- Fasstemperatur
- Gegendruck
- Messposition
- Schussvolumen
- Aufenthaltszeit
Wenn die Plastifizierungszeit oder das Schneckendrehmoment erhöht wird, während die Formbedingungen unverändert bleiben, kann die Masse steifer, kälter oder schwieriger zuzuführen sein.
Wenn sich die Schussposition zwischen den Zyklen ändert, können Unterschiede im Einspritzdruck eher auf eine ungleichmäßige Dosierung als auf die Form zurückzuführen sein.
Die FIFO-Gummieinspritzsystem trägt dazu bei, eine besser vorhersagbare Materialfolge und Verweilzeit zu gewährleisten.
Weitere Details zu Schneckendrehzahl, Wärme und Scherung finden Sie im Leitfaden zu Gummiweichmachung beim Spritzgießen.
Überwachung der Schussposition und des Schussvolumens
Die Konsistenz des Schussvolumens beeinflusst direkt die Kavitätsfüllung und das Produktgewicht.
Mögliche Anzeichen für eine instabile Messung sind:
- Änderung der Schraubenposition
- Variable Schussvorbereitungszeit
- Produktgewichtsabweichung
- Abwechselnd Blitzlicht und kurze Aufnahmen
- Änderung des Spitzendrucks
- Unterschiedliches Füllverhalten zwischen den Zyklen
Eine Erhöhung des Injektionsdrucks kann eine Injektion, die zu wenig Material enthält, nicht korrigieren.
Vor der Druckänderung Folgendes prüfen:
- Kontinuität der Stromzufuhr
- Messposition
- Aufnahmeeinstellungen
- Schraubenbewegung
- Materialaustritt
- Düsenzustand
- Gewicht des Fertigprodukts
Bei Mehrkavitätenformen können bereits kleine Änderungen des Schussvolumens dazu führen, dass weiter entfernte Kavitäten unvollständig werden, während die näher am Anguss liegenden Kavitäten weiterhin akzeptabel bleiben.
Produktgewicht überwachen
Das Produktgewicht ist eines der nützlichsten Prüfmittel für die Konsistenz des Formteils.
Bei unverändertem Produkt und unveränderter Form können Gewichtsschwankungen auf folgende Veränderungen hinweisen:
- Schussvolumen
- Verbindungsdichte
- Fütterung
- Kariesfüllung
- Blitzlicht
- Zustand des Läufers
- Produktbeschnitt
- Materialverlust
Das Produktgewicht sollte nach Anwendung einer einheitlichen Beschnitt- und Prüfmethode gemessen werden.
Wenn möglich, protokollieren Sie Folgendes:
- Gesamtschrotgewicht
- Läufergewicht
- Einzelproduktgewicht
- Blitzgewicht
- Gewicht der Ausschussteile
Dadurch lassen sich Materialdosierungsprobleme von Problemen beim Beschneiden oder bei Abweichungen beim Grat unterscheiden.
Überwachen Sie die Formtemperatur
Die Formtemperatur beeinflusst den Materialfluss und die Vulkanisation.
Die Temperatur sollte in mehreren Bereichen der Schimmelpilzkonstruktion überprüft werden, nicht nur an einem einzigen Kontrollpunkt.
Mögliche Probleme sind:
- Ungleichmäßige Erwärmung
- Defekte Heizelemente
- Falsche Sensorposition
- Lose Thermoelemente
- Wärmeverlust an den Formrändern
- Kälteeinlagen
- Unterschiedliche Temperaturen zwischen den Hohlräumen
- Reglerüberschwingen
Eine kältere Kavität erfordert möglicherweise einen höheren Fülldruck oder eine längere Aushärtungszeit. Ein wärmerer Bereich kann die Vulkanisation früher einleiten und den Fluss behindern.
Bei der Untersuchung schrittweiser Prozessänderungen sollten die tatsächliche Formtemperatur, der Einspritzdruck und die Aushärtungsergebnisse erfasst werden.
Zylindertemperatur überwachen
Der Regler am Zylinder zeigt die am Sensor gemessene Temperatur an. Die tatsächliche Temperatur der Mischung wird außerdem durch Schneckenscherung, Reibung, Gegendruck und Verweilzeit beeinflusst.
Mögliche Anzeichen für übermäßige Hitze sind:
- Niedrigerer Einspritzdruck, gefolgt von steigendem Druck
- Versengte Partikel
- Verengte Düse
- Instabile Viskosität
- Materialgeruch
- Schwieriger Neustart nach Produktionsstopp
Mögliche Anzeichen für unzureichende Wärme sind:
- Hohes Schraubendrehmoment
- Lange Plastifizierungszeit
- Hoher Einspritzdruck
- Langsame Befüllung
- Unvollständige Hohlraumdetails
Die Temperaturdaten sollten daher im Zusammenhang mit der Plastifizierungszeit, dem Drehmoment und dem Druck ausgewertet werden – und nicht als isolierter Wert.
Überwachung der Vakuumleistung
Bei der vakuumunterstützten Gummiformung sollte, wann immer möglich, der tatsächliche Vakuumpegel überwacht werden.
Zu den nützlichen Daten gehören:
- Zeit, die benötigt wird, um das Ziel zu erreichen
- Maximaler Vakuumpegel
- Vakuumstabilität
- Leckrate
- Ventilreaktion
- Vakuumfreigabezeitpunkt
Wenn sich die Evakuierungszeit allmählich verlängert, sind mögliche Ursachen:
- Abgenutzte Dichtungen
- Kontaminierte Trennflächen
- Lose Schlauchverbindungen
- Eingeschränkte Kanäle
- Ventilleckage
- Verminderte Pumpenleistung
Durch die Verlängerung der Vakuum-Zeitschaltuhr kann ein Leck zwar verdeckt, aber nicht behoben werden.
Veränderungen im Vakuumverhalten können sich auch in der Druckkurve als höherer Widerstand gegen Ende der Befüllung äußern.
Schimmelentlüftung überwachen
Verstopfte Entlüftungsöffnungen erhöhen den Widerstand gegen die eindringende Flüssigkeit.
Typische Indikatoren sind:
- Erhöhung des Fülldrucks
- Brandspuren
- Kurze Aufnahmen in der Nähe des letzten Befüllbereichs
- Blasen
- Verlängerte Füllzeit
- Defekte, die in einem Hohlraum wiederkehren
Durch die Reinigung der Entlüftungsöffnungen kann die Druckkurve vorübergehend wieder in den Sollzustand versetzt werden. Sollte das Problem jedoch schnell wieder auftreten, überprüfen Sie die Entlüftungsöffnungstiefe, die Entlastungskanäle, die Einspritzgeschwindigkeit und den Flammeneintritt.
Die Anleitung zur Entlüftung von Gummiformen liefert detaillierte Informationen zur Platzierung und Wartung von Lüftungsöffnungen.
Vulkanisationsbedingungen überwachen
Die Injektionsdaten bleiben stabil, auch wenn sich die Aushärtungsbedingungen ändern.
Monitor:
- Formtemperatur
- Vulkanisationszeit
- Produkthärte
- Abmessungen nach dem Abkühlen
- Oberflächenbeschaffenheit
- Innere Heilung
- Bindungsstärke
- Erforderliche physikalische Eigenschaften
Das äußere Erscheinungsbild allein bestätigt keine vollständige Vulkanisation.
Die Aushärtungsdaten sollten immer dann überprüft werden, wenn sich die Formtemperatur, die Zusammensetzung der Mischung, die Produktdicke oder die Einspritzbedingungen ändern.
Verknüpfung von Prozessdaten mit Fertigteilfehlern
| Produktzustand | Zuerst die Prozessdaten überprüfen |
|---|---|
| Kurzaufnahme | Schussposition, Einspritzzeit, Spitzendruck, Entlüftungsöffnungen und Vakuum |
| Blitzlicht | Schussvolumen, Enddruck, Klemmung und Formpassung |
| Brandmal | Druck am Ende der Füllphase, Einspritzgeschwindigkeit, Entlüftungsöffnungen und Anbrennen der Mischung |
| Gewichtsvariation | Zuführung, Dosierposition, Gratbildung und Kavitätenfüllung |
| Oberflächenfließmarken | Tatsächliche Einspritzgeschwindigkeit, Mischungstemperatur und Werkzeugtemperatur |
| Innere Hohlräume | Vakuum-, Entlüftungs-, Feuchtigkeits- und Einspritzprofil |
| Versengte Partikel | Verweilzeit, Zylindertemperatur, Schneckenscherung und Produktionsstopps |
| Eine Kavität unterscheidet sich | Läuferbalance, lokale Temperatur, Zustand von Schiebern und Entlüftungsöffnungen |
| Instabile Dimensionen | Aushärtungsbedingungen, Produktgewicht und Formtemperatur |
| Bewegung einfügen | Einspritzgeschwindigkeit, Druck und Positionierung des Einsatzes |
Ein sichtbarer Defekt kann mehrere Ursachen haben. Daten grenzen die Untersuchung ein und reduzieren zufällige Parameteränderungen.
Nutzen Sie Kurzzeittests mit Prozessdaten
Beim Short-Shot-Test wird die Injektion gestoppt, bevor der Hohlraum vollständig gefüllt ist.
Anhand von Proben, die mit verschiedenen Füllgraden hergestellt wurden, lässt sich Folgendes zeigen:
- Strömungsrichtung
- Letzter auszufüllender Bereich
- Standorte von Luftfallen
- Strömungsfronten
- Ungleichgewicht der Hohlräume
- Störungen einfügen
- Torbeschränkung
- Übergangspunkte der Geschwindigkeitsstufe
Notieren Sie für jede Probe den Druckverlauf und die Schraubenposition.
Die Kombination physikalischer Kurzzeitproben mit Maschinendaten ermöglicht eine klarere Betrachtung der Stellen, an denen sich während des Füllvorgangs Widerstände entwickeln.
Erstellen eines Referenzprozesses
Ein Referenzprozess ist ein dokumentierter Produktionsprozess, der durchgängig akzeptable Teile erzeugt.
Es sollte Folgendes beinhalten:
- Genehmigte Verbindung und Chargenbedingungen
- Abmessungen des Zufuhrstreifens
- Schneckendrehzahl
- Plastifizierungszeit
- Fasstemperaturen
- Schussvolumen
- Messposition
- Einspritzgeschwindigkeitsstufen
- Druckgrenze
- Voraussichtliche Füllzeit
- Erwarteter Spitzendruck
- Formtemperatur
- Vakuumpegel
- Vulkanisationszeit
- Produktgewicht
- Abmessungen
- Ergebnisse der Qualitätsprüfung
Referenzdaten sollten erst erhoben werden, nachdem Maschine und Form einen stabilen Produktionsprozess erreicht haben.
Anlaufzyklen sollten nicht als alleinige Referenz herangezogen werden, da sich Temperatur- und Materialbedingungen noch ändern können.
Ein Verarbeitungsfenster festlegen
Eine einzelne Einstellung stellt den gesamten stabilen Prozess nicht dar.
Ein Verarbeitungsfenster definiert zulässige Ober- und Untergrenzen.
| Parameter | Bedenken hinsichtlich der unteren Grenze | Bedenken hinsichtlich der oberen Grenze |
|---|---|---|
| Plastifizierungszeit | Unvollständige oder instabile Schussvorbereitung | Fütterungs- oder Viskositätsproblem |
| Injektionszeit | Übermäßige Geschwindigkeit oder unkontrollierter Durchfluss | Hoher Widerstand oder Druckbegrenzung |
| Spitzendruck | Unzureichende Schussleistung oder Leckage | Verengung, eingeschlossene Luft oder hohe Viskosität |
| Schussposition | Unzureichendes Material | Übermäßiges Material und Blitzschlag |
| Formtemperatur | Schlechter Verlauf oder unvollständige Aushärtung | Vorzeitige Aushärtung oder Überhärtung |
| Vakuumpegel | Unvollständige Luftentfernung | Hängt von den Systemanforderungen ab |
| Produktgewicht | Fehlschuss oder unzureichende Packung | Blitzlicht oder übermäßige Belichtung |
| Aushärtungszeit | Unzureichende Aushärtung | Risiko von Produktivitätsverlusten oder Überhärtung |
Die Grenzwerte sollten durch Prozessversuche und Produkttests festgelegt werden.
Generische Alarmwerte sollten die Validierung mit der tatsächlichen Verbindung, Form und dem tatsächlichen Produkt nicht ersetzen.
Warn- und Stoppgrenzen festlegen
Die Produktionsüberwachung kann zwei Arten von Grenzwerten verwenden.
Warngrenzen
Warnschwellenwerte deuten darauf hin, dass sich der Prozess von den Normalbedingungen entfernt, aber möglicherweise noch akzeptable Teile produziert.
Der Bediener sollte den Prozess überprüfen, bevor er ihn über einen längeren Zeitraum fortsetzt.
Stoppgrenzen
Die Stoppgrenzen zeigen an, dass die Produktionsdaten den validierten Prozessbereich verlassen haben.
Die unter diesen Bedingungen hergestellten Teile müssen gegebenenfalls aussortiert und geprüft werden.
Je nach Maschinenkonfiguration können Alarme auf Folgendes angewendet werden:
- Plastifizierungszeit
- Injektionszeit
- Spitzendruck
- Schraubenposition
- Temperatur
- Vakuumpegel
- Zykluszeit
Die Alarmgrenzen sollten so weit gefasst sein, dass normale Prozessschwankungen berücksichtigt werden, aber gleichzeitig so eng, dass aussagekräftige Änderungen erkannt werden.
Trendüberwachung vs. Einzelzyklusalarme
Ein einzelner Wert außerhalb des erwarteten Bereichs kann auf ein vorübergehendes Ereignis zurückzuführen sein. Ein allmählicher Trend kann ein sich anbahnendes Problem aufzeigen, bevor ein Abbruchkriterium erreicht wird.
Beispiele hierfür sind:
- Der Spitzendruck steigt über 50 Zyklen an.
- Die Plastifizierungszeit wird allmählich länger
- Der Vakuumpegel sinkt langsam
- Produktgewicht verlagert sich nach unten
- Eine Schimmelzone verliert an Temperatur
- Die Zykluszeit verlängert sich während der Schicht
Die Trendüberwachung ist besonders nützlich zur Erkennung von:
- Ablagerungen in der Lüftungsanlage
- Torbeschränkung
- Verschleiß der Vorschubwalze
- Heizungsverschleiß
- Materialzustandsänderungen
- Schrauben- oder Zylinderverschleiß
- Vakuumleck
Sowohl Alarme im Einzelzyklus als auch Langzeittrends liefern nützliche Informationen.
Vergleich von Kavitäten und Formstationen
Bei der Produktion mit mehreren Kavitäten und mehreren Stationen ist es erforderlich, die Daten nach Möglichkeit zu trennen.
Ein Durchschnittswert kann ein Problem verschleiern, das nur Folgendes betrifft:
- Ein Hohlraum
- Ein Läuferzweig
- Eine Formstation
- Eine Temperaturzone
- Ein Vakuumanschluss
- Eine Einschubposition
Fehler nach Hohlraum und Station erfassen.
Wenn beispielsweise in Kavität vier wiederholt Brandspuren auftreten, während der Maschinendruck konstant bleibt, sollten Sie die lokale Entlüftung, den Anguss und die Temperatur überprüfen, anstatt das gesamte Maschinenprogramm zu ändern.
Vergleichen Sie bei der Mehrstationenfertigung:
- Einspritzdruck durch die Form
- Füllzeit nach Form
- Vakuumleistung pro Station
- Aushärtungszeit
- Formtemperatur
- Produktgewicht
- Ablehnungsrate
Man sollte nicht automatisch davon ausgehen, dass für unterschiedliche Formen identische Einstellungen verwendet werden.
Prozessüberwachung in der Mehrstationenproduktion
Eine Mehrstationen-Gummispritzgießmaschine kann Formen in verschiedenen Produktionsstadien aufweisen:
- Eine Station wird eingespeist
- Eine davon ist die abgeschlossene Vulkanisation.
- Eines öffnet sich
- Bei einem Produkt wird die Entfernung durchgeführt.
- Die Injektionseinheit bereitet die nächste Injektion vor.
Die Überwachung hilft dabei festzustellen, ob die Stationen weiterhin synchronisiert sind.
Wichtige Indikatoren sind unter anderem:
- Wartezeit an jeder Station
- Auslastung der Einspritzanlage
- Schimmelverfügbarkeit
- Plastifizierung abgeschlossen
- Vulkanisierung abgeschlossen
- Produktentfernungszeit
- Stationsspezifische Ablehnungsrate
Ziel ist es nicht einfach, jeden einzelnen Arbeitsschritt zu verkürzen. Ziel ist es, zu verhindern, dass eine einzelne Station den gesamten Produktionsablauf wiederholt verzögert.
TASUs Lösungen für das Gummispritzgießen Die Kombination aus FIFO-Zuführung, mobiler Einspritzung, Kaltkanalsystemen und Mehrstationensteuerung ermöglicht die Erfüllung unterschiedlicher Produktionsanforderungen.
Zykluszeit und akzeptierte Ausgabe überwachen
Ein kürzerer angezeigter Zyklus bedeutet nicht immer eine höhere Produktivität.
Schiene:
- Durchschnittliche Zykluszeit
- Schnellste und langsamste Zyklen
- Akzeptierte Teile pro Stunde
- Ablehnungsrate
- Schimmelreinigungszeit
- Materialänderungen
- Geplante Ausfallzeiten
- Ungeplante Stopps
Wenn die Zykluszeit um 5% verkürzt wird, die Ausschussrate aber um 10% steigt, hat sich der Prozess nicht verbessert.
Der Leitfaden zu Optimierung der Zykluszeit beim Gummispritzgießen erklärt, wie man Engpässe identifiziert, ohne die Produktqualität zu beeinträchtigen.
Statistische Prozessüberwachung
Bei der Serienproduktion können grundlegende statistische Methoden helfen, normale Schwankungen von bedeutsamen Prozessbewegungen zu unterscheiden.
Nützliche Werte sind beispielsweise:
- Durchschnitt
- Minimum
- Maximal
- Reichweite
- Standardabweichung
- Trend im Zeitverlauf
- Trend nach Materialcharge
- Trend nach Kavität
- Trend von Mold Station
Regelkarten können für Parameter wie die folgenden verwendet werden:
- Produktgewicht
- Injektionszeit
- Spitzendruck
- Plastifizierungszeit
- Formtemperatur
- Kritische Produktabmessungen
Statistische Grenzwerte sollten aus einem fähigen, validierten Verfahren abgeleitet werden. Sie sollten nicht auf instabilen Produktionsdaten basieren.
Zu erfassende Produktionsdaten
| Datengruppe | Empfohlene Datensätze |
|---|---|
| Material | Verbindungsname, Charge, Lagerzeit und Futtermenge |
| Fütterung | Vorschubunterbrechungen, Walzenzustand und Vorschubgeschwindigkeit |
| Plastifizierung | Schraubendrehzahl, Drehmoment, Zeit, Temperatur und Dosierposition |
| Einspritzung | Geschwindigkeitsstufen, Füllzeit, Druckgrenze und Spitzendruck |
| Schimmel | Schimmelpilz-ID, Anzahl der Hohlräume, Temperatur und Belüftungszustand |
| Vakuum | Zielpegel, Istpegel und Evakuierungszeit |
| Vulkanisation | Aushärtezeit, Formtemperatur und Produkttestergebnisse |
| Produkt | Gewicht, Abmessungen, Härte und sichtbare Mängel |
| Produktion | Zykluszeit, Ausstoß, Ausschuss, Ausfallzeiten und Reinigung |
| Wartung | Zustand von Düse, Schraube, Lauf, Heizung, Entlüftung und Dichtung |
Die Aufzeichnungen sollten es dem Produktionsteam ermöglichen, eine Qualitätsänderung mit dem Material, der Maschine, der Form und dem Produktionszeitpunkt in Verbindung zu bringen.
Schrittweise Einrichtung der Prozessüberwachung
Schritt 1: Auswahl der wichtigsten Produktanforderungen
Ermitteln Sie die Abmessungen, physikalischen Eigenschaften und visuellen Bedingungen, die darüber entscheiden, ob das Produkt akzeptabel ist.
Schritt 2: Zugehörige Prozessparameter auswählen
Wählen Sie die Maschinen- und Werkzeugdaten aus, die diese Anforderungen am ehesten beeinflussen.
Vermeiden Sie es, große Datenmengen zu sammeln, die niemals überprüft werden.
Schritt 3: Den Prozess stabilisieren
Material, Temperatur, Zuführung, Formzustand und Maschinenbetrieb prüfen.
Schritt 4: Produzieren Sie aufeinanderfolgende akzeptable Teile
Sammeln Sie Daten über genügend Zyklen hinweg, um normale Produktionsschwankungen zu beobachten.
Schritt 5: Referenzbereiche festlegen
Definieren Sie Sollwerte für Einspritzzeit, Druck, Schussposition, Temperatur, Vakuum und Produktgewicht.
Schritt 6: Warn- und Stoppgrenzen festlegen
Basisgrenzen für Prozessversuche und Qualitätsergebnisse.
Schritt 7: Definieren Sie den Reaktionsplan
Die Bediener sollten wissen, was zu überprüfen ist, wenn ein Parameter seinen zulässigen Bereich verlässt.
Schritt 8: Trends überprüfen
Analysieren Sie die Veränderungen nach Zeit, Schicht, Charge, Kavität und Station.
Schritt 9: Aktualisierung nach genehmigten Änderungen
Eine neue Referenz sollte erst erstellt werden, nachdem eine Material-, Formen- oder Prozessänderung validiert wurde.
Prozessänderungskontrolle
Ein Referenzprozess wird unzuverlässig, wenn Änderungen ohne Dokumentation vorgenommen werden.
Änderungen protokollieren zu:
- Kautschukmischung
- Materiallieferant oder Charge
- Abmessungen des Zufuhrstreifens
- Schraube oder Zylinder
- Düse
- Läufer und Tor
- Schimmelentlüftungen
- Heizelemente
- Vakuumsystem
- Injektionsprogramm
- Aushärtungszeit
- Trennmittel
- Produktentfernungsmethode
Nach einer wesentlichen Änderung müssen sowohl die Prozessdaten als auch die Qualität des Endprodukts überprüft werden, bevor die normale Produktion freigegeben wird.
Für die Prozessevaluierung benötigte Informationen
Zur Bewertung eines Gummiformverfahrens sind folgende Angaben erforderlich:
- Daten zu Gummisorte und -mischung
- Informationen zu Verbrennung und Heilung
- Produktzeichnung
- Produktgewicht
- Wandstärke
- Anzahl der Hohlräume
- Details einfügen
- Läufer- und Torstruktur
- Formabmessungen
- Aktuelle Maschineneinstellungen
- Tatsächliche Prozessdaten
- Druckkurven, falls verfügbar
- Fotos von Defekten
- Defektort
- Produktionsvolumen
- Aktuelle Ablehnungsrate
- Zielzykluszeit
Ein Druckwert ohne Informationen über die Verbindung, die Form und das Produkt reicht selten aus, um die Ursache eines Problems zu ermitteln.
Häufig gestellte Fragen
Was versteht man unter Prozessüberwachung beim Gummispritzgießen?
Es handelt sich um die Sammlung und den Vergleich von Maschinen-, Werkzeug- und Produktdaten, um festzustellen, ob der Formgebungsprozess stabil bleibt.
Was zeigt eine Einspritzdruckkurve an?
Es zeigt, wie sich der Druck, der erforderlich ist, um Gummi durch Düse, Angusskanal, Anguss und Kavität zu bewegen, während des Füllvorgangs verändert.
Bedeutet ein höherer Druck immer ein Maschinenproblem?
Nein. Höherer Druck kann durch die Viskosität der Mischung, niedrigere Temperaturen, verstopfte Angusskanäle, blockierte Entlüftungsöffnungen, Angussablagerungen oder vorzeitige Aushärtung entstehen.
Warum steigt der Einspritzdruck während der Produktion allmählich an?
Mögliche Ursachen sind Ablagerungen in der Entlüftung, Verstopfungen im Abfluss, Temperaturänderungen der Verbindung, längere Verweilzeiten oder Materialchargenschwankungen.
Warum erreicht die Maschine die programmierte Einspritzgeschwindigkeit nicht?
Möglicherweise hat der erforderliche Druck die Druckgrenze der Maschine erreicht, wodurch die Einspritzeinheit die geforderte Geschwindigkeit nicht mehr aufrechterhalten kann.
Können Druckkurven Kurzschüsse erkennen?
Sie können dabei helfen, einen abnormalen Füllwiderstand oder unzureichende Schussbedingungen zu erkennen, aber die Kurve sollte mit der Schneckenposition, dem Produktgewicht und der physikalischen Inspektion verglichen werden.
Worin besteht der Unterschied zwischen Maschinendruck und Kavitätsdruck?
Der Maschinendruck wird im Einspritzsystem gemessen. Der Kavitätsdruck wird innerhalb oder in der Nähe der Formkavität gemessen und spiegelt die Bedingungen, denen das Produkt ausgesetzt ist, direkter wider.
Welche Parameter sollten zuerst überwacht werden?
Beginnen Sie mit Plastifizierungszeit, Schussposition, Einspritzzeit, Spitzendruck, Werkzeugtemperatur, Produktgewicht und Ausschussrate.
Wie häufig sollten Prozessdaten überprüft werden?
Kritische Alarme können in jedem Zyklus überprüft werden, während Trends nach Schicht, Charge, Form oder Produktionsauftrag analysiert werden können.
Können stabile Maschinendaten akzeptable Produkte garantieren?
Nein. Materialzusammensetzung, Aushärtung und Produkteigenschaften erfordern weiterhin angemessene Prüfungen und Tests.
Warum sollten Defekte durch Hohlräume erfasst werden?
In einem Hohlraum kann es ein lokales Problem mit der Angussöffnung, der Entlüftung oder der Temperatur geben, das durch die durchschnittlichen Maschinendaten verdeckt wird.
Sollen alle Parameter die gleiche Toleranz aufweisen?
Nein. Die Grenzwerte sollten den Einfluss des Parameters auf die Produktqualität und die normale Schwankungsbreite des validierten Prozesses widerspiegeln.
Wann sollte die Referenzkurve aktualisiert werden?
Aktualisieren Sie die Angaben erst, nachdem eine genehmigte Änderung an Material, Form, Maschine oder Prozess validiert wurde.
Schlussfolgerung
Die Prozessüberwachung beim Gummispritzgießen wandelt Maschinendaten in praktische Informationen über Zuführung, Plastifizierung, Formfüllung und Produktionsstabilität um.
Druckkurven, Einspritzzeit, Einspritzposition, Temperatur, Vakuum und Produktgewicht sind am aussagekräftigsten, wenn sie gemeinsam betrachtet werden. Eine Änderung eines Wertes kann auf mehrere mögliche Ursachen hindeuten, während ein konsistentes Muster bei verwandten Parametern die Untersuchung eingrenzen kann.
Ziel ist es nicht, jede noch so kleine Abweichung zu eliminieren. Ziel ist es vielmehr, ein validiertes Verarbeitungsfenster zu etablieren, relevante Änderungen frühzeitig zu erkennen und zu verhindern, dass eine instabile Produktion unbemerkt fortbesteht.
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