Effizienzsteigerung im Spritzgießen durch selbst-optimierende Maschinen

Viskositätsmessdüse - (Bild: IKT).

Der Spritzgießprozess bietet in der Großserienfertigung von Kunststoffbauteilen vielfältige Möglichkeiten. Damit der Prozess wirtschaftlich betrieben werden kann, müssen Unternehmen hohe Qualität in möglichst kurzer Prozesszeit liefern. Im Laufe der letzten Jahre wurde hierfür das Gebiet der selbst-optimierenden Maschinen mehr und mehr erschlossen. Diese ermöglichen es, durch Auslesen verschiedener Daten den aktuellen Prozess in Echtzeit zu optimieren, sodass bspw. Chargenschwankungen nicht zu einer Abnahme der Qualität oder Verzögerungen im Prozess führen.

Als ein wichtiger Faktor gilt hierbei die Fließfähigkeit der Kunststoffschmelze. Diese wird üblicherweise „offline“ mit Laborrheometern lokal getrennt von der Verarbeitungsmaschine charakterisiert. Eine weitaus realitätsnähere Möglichkeit stellt aber die sogenannte Online- und Inline-Messung dar. Hierbei wird während des Prozesses die Viskosität bestimmt. Das IKT forscht an der vereinfachten Auswertung von Viskositätsdaten, welche mit einer speziellen Inline-Viskositätsmessdüse während des Einspritzens im Spritzgießprozess ermittelt und sofort ausgenutzt werden. Dabei muss insbesondere die Abhängigkeit der Viskosität vom ansteigenden Druckniveau berücksichtigt werden, welches durch die fortschreitende Werkzeugfüllung resultiert. Dieser Umstand wird ausgenutzt, um Viskositätskurven nicht nur bei verschiedenen Temperatur-, sondern auch Druckniveaus abzuleiten und ermöglicht dadurch sogar eine Aussage über die Druckabhängigkeit der Viskosität des verwendeten Werkstoffs in nur einem Einspritzzyklus.

Aufbau des Messwerkzeugs zur Schwindungsmessung und Optimierung der Restkühlzeit - (Grafik: IKT).

Ein weiteres Forschungsfeld am IKT, in dem der Spritzgießprozess effizienter gemacht wird, ist die Reduzierung der Restkühlzeit. Durch ein spezielles Messwerkzeug ist es möglich, die Schwindung eines zylindrischen Bauteils im Werkzeug nachzuverfolgen. Dieser Umstand wird ausgenutzt, um den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem die Schwindung weitgehend abgeschlossen ist. Dadurch kommt es nach dem Entformen zu weniger Verzug. Gleichzeitig kann die Restkühlzeit in jedem Zyklus exakt an den vorliegenden Werkstoff angepasst werden und ermöglicht durch diesen selbstoptimierenden Prozess eine gleichbleibende Qualität.

Diese und weitere aktuelle Forschungsaktivitäten und Erkenntnisse auf dem Gebiet der Spritzgießtechnik sowie viele weitere Themen der Kunststofftechnik werden im Rahmen des 26. Stuttgarter Kunststoffkolloquiums vorgestellt.

Weitere Informationen:
www.kunststoffkolloquium.de, www.ikt.uni-stuttgart.de

26. Stuttgarter Kunststoffkolloquium, 27.-28. März 2019, Stuttgart

Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik (IKT), Stuttgart

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