Null Fehler dank Sensorik und Prozessüberwachung

Bei TSP Precision Tooling bilden Werkzeuginnendrucksensorik und das Prozessüberwachungssystem Comoneo von Kistler die Basis für eine Null-Fehler-Produktion.

Werkzeuginnendrucksensorik und Prozessüberwachungssystem setzt TSP mit Sitz in Shanghai/China sowohl bei der Konstruktion von Spritzgießformen als auch für die Kunststoffverarbeitung ein. Die Erfolge zeigen sich bei dem Unternehmen, das als einer von nur wenigen chinesischen Spritzgießwerkzeug-Herstellern die Zertifizierung nach EU-TÜV 1699 erlangt hat, selbst bei Genauigkeiten im Mikrometerbereich.

„Als Zulieferer weltweit führender Hersteller von Verbindungstechnik erhalten wir oft Aufträge für Spritzgießformen, bei denen sehr hohe Anforderungen gestellt werden“, erklärt Huang Zhihua ist Molding Test Supervisor bei TSP. „Wir konstruieren die entsprechenden Formen anhand von 3D-Modellen und Vorgaben des Kunden und führen im Anschluss eine Testproduktion durch – nur so können wir sicherstellen, dass die Spritzgießteile fehlerfrei sind.“

Eine wichtige Rolle in der Spritzgießfertigung bei TSP spielen seit 2012 Werkzeuginnendrucksensoren und Prozessüberwachungssysteme von Kistler. „Die Werkzeuginnendrucksensoren von Kistler werden dank ihres weiten Messbereichs und der großen Zuverlässigkeit unseren sehr hohen Anforderungen gerecht“, so Huang. Zum Einsatz kommen sie nicht nur bei der Qualitätsprüfung des Designprozesses der Spritzgießwerkzeuge, sondern auch in der Fertigung selbst: Dort überwachen die Systeme die rund um die Uhr laufende Produktion und zeichnen die entsprechenden Daten auf. Mit ihrer Unterstützung ist uns außerdem die Integration einer ferngesteuerten Echtzeitüberwachung sowie einer umfassenden, rückverfolgbaren Dokumentation der Fertigungsdaten gelungen.

Eine charakteristische Herausforderung beim Spritzgießen sind unvollständig gefüllte Kavitäten, sogenannte „Short Shots“. Diese lassen sich mit dem Prozessüberwachungssystem Comoneo von Kistler vollständig vermeiden. „Zunächst ermitteln wir den kritischen Punkt der Materialknappheit anhand der Spitzgießformen-Prüfkurve und des DoE-Tests (Design of Experiments)“, erklärt Huang. „Dann legen wir den Druckwert der Unterfüllungskurve entsprechend dem Kurvendruck am kritischen Punkt fest. Gleichzeitig werden Formteile aussortiert, die eine Unterfüllung aufweisen, und wir nehmen in der Folge anhand des Digitalsignals eine Kontrolle auf solche Teile vor.“

Die Abweichungen und Schwankungen des Einspritzvolumens der Spritzgießmaschine können also – auch mithilfe der automatischen Umschaltfunktion Comoseo Switch, die einen optimalen Übergang von der Einspritz- zu Nachdruckphase ermöglicht – ausgeglichen werden Der gesamte Formgebungsprozess kann während der Vorserienproduktion durch die Steuerung des optimalen Umschaltpunktes – den Übergang vom Einspritzen zur Nachdruckphase bei Erreichen der volumetrischen Füllung der Kavität – optimiert werden. „Somit erreichen wir mit vergleichsweise geringem Aufwand eine hohe Prozessstabilität und können sicher sein, dass die Anforderungen in Hinblick auf die geplante Massenfertigung erfüllt sind – die Überlagerung der Werkzeuginnendruckkurven im Comoneo sowie die angezeigte Diskrepanz im Trenddiagramm zum Werkzeuginnendruck erleichtern den Prozess enorm“, so Huang weiter.

Eine weitere Funktion von Comoneo, die für TSP sehr nützlich ist, ist der Wiederanfahr-Assistent Comoneo Recover: Denn nach einem Wechsel der Spritzgießform von einer Maschine auf eine andere verändern sich die Parameter, sodass zum Beispiel der maschinengesteuerte Aushärteprozess des Formteils Abweichungen aufweist. „Anhand der zuvor gespeicherten Referenzkurven für den Werkzeuginnendruck lässt sich jedoch das gewünschte Ergebnis schnell wiederherstellen“, so Huang. „Man wendet zur Feinabstimmung von Einspritzgeschwindigkeit, Nachdruckzeit und Abkühldauer die Funktion Comoneo Recover an. Während der Prozesswiederherstellung muss man darauf achten, der Referenzkurve möglichst nahe bzw. im Idealfall mit dieser zur Deckung zu kommen.“

Damit ist gewährleistet, dass die nach dem Wechsel der Spritzgießform produzierten Formteile in Größe und Erscheinungsbild mit den zuvor gefertigten weitgehend übereinstimmen. „Auf diese Weise etablieren wir einen Standardprozess, der sich für eine Massenfertigung optimal eignet: Wir stellen sicher, dass sich die Abweichungen innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite bewegen, was die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Fehlern minimiert“, erläutert Huang. Ergänzend dazu ermöglicht die Prozessüberwachung mit Comoneo das Aussortieren von Kunststoffteilen, die außerhalb des Toleranzintervalls liegen: Alle Produkte, die auf das Förderband und schließlich in die Kartons zur Auslieferung gelangen, werden damit dem Null-Fehler-Anspruch gerecht.

Mittlerweile verfügt Comoneo mit Predict über ein Modul, dass künstliche Intelligenz in den Spritzgießprozess bringt.

sk