Während der vergangenen Monate haben sich viele firmeninternen Abläufe und Entwicklungsprozesse verlangsamt und auch verändert. Trotz allem ist die Zeit nicht stehen geblieben, auch nicht in der Spritzgießtechnik. Dabei haben vor allem zwei Themen die Diskussion und Entwicklung geprägt: Digitalisierung und Kreislaufwirtschaft. Nachfolgend einige Beispiele von Entwicklungen und Projekten, die das untermauern.

Innovatives Spritzgießen in Zeiten der Pandemie

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Schaumspritzgießen

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Steuern, Regeln

Software

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Folientechnik (IMD, IML, FIM, u.a.)

Digitale Transformation

Wirtschaft

Innovationen und neue Technologie

Spritzgießwerkzeuge

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Spritzprägen

Biokunststoffe

Kunststoff Werkstoffe

Spritzgieß-Sonderverfahren

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Spritzgießsimulation

Simulation

Machine Learning

Datenanalyse

Schnecken und Plastifiziersysteme

Spritzgießmaschinen

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Aufbereitung

Lasermarkieren

Oberflächentechnik

Laserbearbeitungen

Inline- / Online-Messsysteme

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Kreislaufwirtschaft

Hinterm Horizont geht’s weiter

Im Rahmen einer Online-Befragung haben Vertreter der Kunststoffindustrie ihre Erwartungen an das Plastics Innovation Center 4.0 (PIC 4.0) formuliert. Neben besseren Möglichkeiten, die Forschungsergebnisse in die industrielle Praxis zu übertragen, erwarten die Befragten vor allen Dingen Fortschritte im Bereich der Qualitätssicherung, Prozessoptimierung, Simulation und Verknüpfung von Prozessketten. Um diese Fragestellungen zu ergründen, werden im PIC 4.0 praxisnahe Demonstratoren aufgebaut.

Teil 5 der Serie: Praxisnahe Demonstratoren für das Plastics Innovation Center 4.0

Messdatenerfassung und -verarbeitung

Prozessoptimierung

Prozessmanagement

Automatisierungstechnik

Kunststoff-Rezyklat

Den Anwendernutzen  ins Visier genommen

Die neue Plattform iQ process observer von Engel überwacht im Hintergrund Hunderte Parameter der Spritzgießzelle gleichzeitig.

Plattform zur Prozessüberwachung überwacht mehrere Hundert Parameter gleichzeitig

Steuerungen (Hardware und Software)

Prozessvisualisierung

Spritzgießmaschinen, allgemein

Condition Monitoring / Prozessüberwachung

Instandhaltung

IoT-Plattformen für die Kunststoffverarbeitung

Den Prozess im Blick – die Qualität  im Griff

Nach einem Jahr erzwungener „Fakuma-Pause“ kündigt Wittmann Battenfeld als Highlight der diesjährigen Messe die neue servohydraulische Maschine SmartPlus an. Sie soll sich durch ein hohes Maß an Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz und Wiederholgenauigkeit auszeichnen.

Mikrospritzgießen

Messe Fakuma

kunststoffe.de

Elastomer-Spritzgießen

Servohydraulisch, vollelektrisch, digitalisiert

Stimmen Spritzgießmaschine und Roboter ihre Bewegungsabläufe aufeinander ab, verkürzt dies in vielen Anwendungen die Zykluszeit. iQ motion control von Engel ermöglicht jetzt einen sicheren Frühstart, kombiniert mit einer vollautomatisch optimierten Bahnplanung. Das Assistenzsystem gehört ab Oktober 2021 zur Standardausrüstung aller neuen Linearroboter des Typs Engel viper.

iQ motion control lässt Spritzgießmaschine und Roboter weiter zusammenwachsen

Linearroboter für die Kunststoffverarbeitung

Handling, Handhabungstechnik

Produktionszelle mit fließenden Bewegungen

Die Messepräsentation der Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH auf der Fakuma 2021 wird u. a. getragen von drei vollelektrischen Spritzgießmaschinen der IntElect-Baureihe.

Sumitomo (SHI) Demag treibt Systemintegration voran

Fernwartung / Ferndiagnose

Permanente Überwachung des Maschinenzustands

Die Tradition, eine Messe als Plattform für eine Premiere zu wählen, führt Dr. Boy auch bei der diesjährigen Fakuma fort. Dabei setzt das familiengeführte Unternehmen gezielte Schritte zur Digitalisierung des Spritzgießens. Als Besonderheit wartet ein Testfeld zur Sprachsteuerung von Maschinen auf die Standbesucher.

Mehrere Premieren

„Circular Economy“ ist nicht nur das Schwerpunktthema der K 2019, sie bildet auch den „grünen“ Faden beim Messeauftritt des Spritzgießmaschinenbauers und Systemanbieters Engel.

Engel befürwortet starkes Engagement der Kunststoffindustrie für Kreislaufwirtschaft

Doriat, Clemens, Dr.

Messe K-Kunststoffmesse

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Co-Injektion (Barriere-/Sandwich-Spritzgießen)

Organobleche (gewebeverstärkte Thermoplast-Halbzeuge)

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Ressourcenmanagement

Produktion

Ein zweites Leben für Kunststoffe

Die Werkzeugatmung liefert nützliche Informationen über die Vorgänge im Werkzeug und in der Kavität. Formenbauer Schneider Form und Spritzgießmaschinenhersteller Engel beschäftigen sich seit einigen Jahren mit diesem Thema – mit unterschiedlichen Zugängen.

Methoden zur Ermittlung der Werkzeugatmung im Vergleich

Energiemanagement / Smart Home

Installationstechnik

Druck- / Kraftsensoren

Messtechnik

Sensoren / Messwertaufnehmer

Atmungssignale für  die Prozessoptimierung nutzen

Die Qualität von Spritzgussteilen und die Prozessstabilität sind bis heute von den Kenntnissen und Erfahrungen des Einrichters abhängig. Durch die wachsende Zahl an Freiheitsgraden entstehen Wirkzusammenhänge zwischen Bauteilqualität und Prozessparametern.

Modellgestützte Prozesseinrichtung durch vollvernetzte Produktion im Spritzgießen

Prozesssimulation

Mess- / Regel- und Prozessleittechnik

Prozessautomation

IoT-Plattformen für die Qualitätssicherung

Machine Learning für die Qualitätssicherung

Big Data für die Qualitätssicherung

Jenseits menschlicher Fähigkeiten

Ob Zykluszeit, Energieverbrauch oder Prozessstabilität: Die Stellschrauben für eine höhere Effizienz in der Spritzgießverarbeitung sind vielfältig. Das Wissen dazu bietet Engel mit dem neuen „performance.boost“ als Dienstleistung für die Prozessanalyse und -optimierung an.

Das volle Potenzial der Spritzgießmaschine ausschöpfen

Johannes Kilian ist Leiter der Abteilung für Prozesstechnologien bei Engel. Im Gespräch mit ihm und Georg Steinbichler geht es um die Hebel der Digitalisierung, technische Durchbrüche und kritische Erfolgsfaktoren.

Interview mit Georg Steinbichler und Johannes Kilian zum Stabwechsel bei Engel

Elektrische Antriebe für Spritzgießmaschinen

Antriebe

Elektrische Antriebe

„Die Chancen der Digitalisierung nutzen“

Ein Jahr nach der K haben viele Hersteller von Anlagen, Geräten und Werkstoffen wieder interessante Neuheiten entwickelt, können sie aber wegen der vielen Messe-Absagen kaum der Öffentlichkeit präsentieren. Wir berichten auf diesen Seiten thematisch geordnet über die aktuellen Highlights der Branche und beginnen hier mit dem Spritzgießen.

Im Jahr der Covid-19-Pandemie stehen vor allem digitale Services im Fokus – aber nicht nur

Spritzgießmaschinen, Spritzpressen

Kunststoffverarbeitungsmaschinen

Das Spritzgießerleben geht weiter

Um die Absagen der vielen Branchenevents irgendwie aufzufangen und dem trüben Herbst ohne Großereignis wie die Fakuma etwas entgegenzusetzen, haben sich die Spritzgießmaschinenhersteller unterschiedliche Strategien zurechtgelegt.

Spritzgießmaschinenhersteller nutzen alternative Wege der Kundenansprache

Vernetzung / Cloudlösung für die Kunststoffverarbeitung

Schneidmühlen

Silikonkautschuk

Kautschuk / Elastomere

Was tun in einem Messe-Herbst,  der keiner ist?

Wie digitale Kundenservices und vernetze Maschinen Mehrwerte schaffen.

Digitaler Zwilling

TV-Sendung zur arburgXworld

Assistenzsystem iQ weight control mit mehr Übersicht und neuen Funktionen

iQ weight control setzte vor knapp zehn Jahren den Startpunkt einer inzwischen umfangreichen Produktreihe intelligenter Assistenzsysteme, mit denen der Maschinenhersteller Engel Spritzgießunternehmen bei der Digitalisierung ihrer Produktionsprozesse unterstützt. Zur Fakuma 2021 präsentiert sich die Software mit einer neuen Oberfläche und erweiterten Funktionen.

iQ weight control setzte vor knapp zehn Jahren den Startpunkt einer inzwischen umfangreichen Produktreihe intelligenter Assistenzsysteme, mit denen der Maschinenhersteller Engel Spritzgießunternehmen bei der Digitalisierung ihrer Produktionsprozesse unterstützt. Zur Fakuma 2021 präsentiert sich die Software mit einer neuen Oberfläche und erweiterten Funktionen. Ausschlaggebend für die Entwicklungen sind Rückmeldungen von Kunden. Mit dem nutzerzentrierten Entwicklungsansatz gehört Engel zu den Vorreitern.

Paul ist für das Abmustern neuer Werkzeuge und das Optimieren der Spritzgießprozesse verantwortlich. Er arbeitet seit vielen Jahren mit Engel-Spritzgießmaschinen und nutzt das Potenzial digitaler Lösungen, wo immer es sich anbietet. Paul ist frei erfunden, seine Anforderungen sind aber sehr real. Er steht stellvertretend für die Summe an Erfahrungen, die die Kunden von Engel in allen Regionen der Erde mit digitalen Lösungen sammeln. Das Erarbeiten von Personas – typischen Vertretern einer Zielgruppe – bildet die Basis der nutzerzentrierten Entwicklung und findet in der ersten Phase (User Research) statt (Titelbild).

Wer ist der Nutzer unseres Produkts? Was macht er oder sie mit dem Produkt? Welche Bedürfnisse und Erwartungen bewegen ihn oder sie? Um diese Fragen beantworten zu können, bindet Engel seine Kunden in die Neu- und Weiterentwicklung von Produkten sehr früh ein, sieht sich deren Arbeitsumfeld an und führt Interviews, um gezielt Informationen über das Nutzerverhalten zu sammeln.

Kontinuierlicher Weiterentwicklungsprozess

Paul ist digitalen Produkten gegenüber aufgeschlossen und stellt als Spritzgießexperte hohe Erwartungen an sie. Er kennt den Mehrwert, den das Assistenzsystem iQ weight control bietet, und hat konkrete Vorstellungen davon, wie ihm die Software seine Arbeit in Zukunft noch leichter machen könnte. Seine Ideen teilt er Engel in Form eines Feedbacks mit.

iQ weight control analysiert kontinuierlich und in Echtzeit den Druckverlauf über der Schneckenposition während des geschwindigkeitsgeregelten Einspritzvorgangs und vergleicht die Messwerte mit einem Referenzzyklus [1]. Auf dieser Basis werden neue Prozessparameter berechnet und die Einstellungen für den bereits laufenden Zyklus automatisch nachjustiert.

Das Berechnen und Nachjustieren geschieht in Bruchteilen einer Sekunde und erfolgt für jeden Zyklus neu. Die Regelung beeinflusst das Geschwindigkeitsprofil beim Einspritzen, den Umschaltpunkt sowie das Nachdruckprofil. Schwankungen in den Umgebungsbedingungen sowie im verarbeiteten Material werden auf diese Weise ausgeglichen. Es wird eine konstant hohe Produktqualität erzielt und der Produktion von Ausschuss vorgebeugt.

Seit ihrer Markteinführung 2012 hat die Software bereits zahlreiche Weiterentwicklungen erfahren (Infokasten). War sie anfangs nur für Spritzgießmaschinen mit elektrischen Spritzeinheiten verfügbar, können längst auch Spritzgießmaschinen mit hydraulischen Spritzeinheiten mit iQ weight control ausgerüstet werden. Die Anpassung des Nachdruckprofils kam nach kurzer Zeit als dritte Regelgröße hinzu und erweiterte das Einsatzspektrum. Während das automatische Nachjustieren des Umschaltpunkts und des Einspritzprofils vor allem bei der Fertigung von Dünnwandteilen die Gewichtskonstanz erhöht, ist die Nachdruckphase bei der Herstellung von dickwandigen Bauteilen qualitätsentscheidend. Auch bei Werkzeugen mit mehreren Heißkanaldüsen, die kaskadiert geöffnet und geschlossen werden, kann iQ weight control zur Verbesserung der Prozesskonstanz eingesetzt werden. Zu den auf der Fakuma 2021 neu vorgestellten Features gehört u. a. ein neues Referenzierungskonzept.

Bleiben wir bei unserem Prozesstechniker: Paul möchte iQ weight control so schnell wie möglich in Betrieb nehmen, sei es nach einer Prozessoptimierung, einem Materialwechsel oder beispielsweise nach einer Werkzeugwartung. Auf der Bildschirmseite „Einspritzen“ hat er das Produkt schnell gefunden und kann hier auch gleich die Referenzierung durchführen. Bislang musste er dafür 20 Zyklen abwarten. Mit der neuen Version von iQ weight control entfällt dieser Zeitaufwand, denn die Referenzierung läuft jetzt immer automatisch im Hintergrund mit. Sobald ein stabiler Prozess vorliegt, kann jederzeit eine neue Referenz gesetzt werden – quasi auf Knopfdruck.

Zeitaufwand bei Referenzierung deutlich gekappt

Ob ein stabiler Prozess vorliegt, ist direkt auf der Überwachungsseite sichtbar. Die spezifischen Prozessparameter von iQ weight control (Einspritzvolumen, Viskositätsänderung und Übereinstimmung des Druckverlaufs) der letzten 50 Zyklen werden dort als Trendgrafik dargestellt. Einer übersichtlichen Darstellung galt bei der Weiterentwicklung der Oberfläche ein besonderes Augenmerk. Alle wesentlichen Informationen sind jederzeit im Blick. Informationen, die für eine schnelle Beurteilung der Prozesskonstanz nicht notwendig sind, wurden weggelassen.

Obere und untere Toleranzgrenze unabhängig voneinander setzen

Erfordert der Produktionsprozess eine Validierung, wie z. B. in der Medizintechnik, dürfen Nachjustierungen nur in sehr engen, klar definierten Grenzen erfolgen. Dieses Prozessfenster möchte Paul nun auf die Unter- und Obergrenze für die beiden von iQ weight control anzupassenden Parameter Umschaltpunkt und Nachdruck übertragen.

Die Herausforderung hierbei: Das Prozessfenster ist nicht immer symmetrisch, das heißt, der Referenzwert aus der Validierung liegt oft nicht in der Mitte des zulässigen Einstellbereichs, sondern entweder näher beim Maximal- oder näher beim Minimalwert. Ein zu hoher Nachdruck beispielsweise könnte zum Überspritzen des Bauteils führen und das Werkzeug beschädigen und ist aus diesem Grund kritischer als ein zu niedriger Nachdruck.

Entsprechend möchte Paul die Korrektur nach oben stärker begrenzen als nach unten. Auch für diesen Fall bietet das neue Release eine komfortable Lösung: Die obere und untere Toleranzgrenze lassen sich jetzt unabhängig voneinander einstellen. Da sich die Nachjustierungen, die iQ weight control automatisch vornimmt, grundsätzlich innerhalb der vom Anwender vorgegebenen Grenzen bewegen, steht dem Einsatz des Assistenzsystems in validierten Prozessen nichts im Wege [2].

Zusätzlich zum Kundenfeedback aus Vertriebs- und Servicegesprächen folgen in den weiteren Phasen des nutzerzentrierten Entwicklungsprozesses – Concept & Design, Development und Operation – gezielte Kundenbefragungen, Workshops und Prototypentests, deren Erkenntnisse und Ergebnisse im Designprozess berücksichtigt werden (Bild 1). In Summe weist die neue Softwareversion viele Detailverbesserungen auf, die bereits auf den ersten Blick für den Anwender sichtbar sind. Die Oberfläche ist noch übersichtlicher geworden. Neu ist zudem die kompakte Zusammenfassung der Parameter für einen sehr schnellen Überblick.

Nicht zuletzt trägt das Tutorial-Konzept von Engel dazu bei, die neue Version sehr einfach in Betrieb zu nehmen [3]. Direkt in der Maschinensteuerung verfügbar, führt das Tutorial den Nutzer intuitiv durch alle Schritte und zeigt anschaulich auf, wie sich das Potenzial von iQ weight control mit allen Funktionen vollständig ausnutzen lässt (Bild 2).

Die nutzerzentrierte Entwicklung ist ein kontinuierlicher Prozess. Wenn das neue Release den Markt erreicht, hat Phase 1 für die weitere Entwicklung des Produkts schon begonnen. Auch Paul bleibt am Ball und erweitert sein Know-how und seine Erfahrung. Intelligente Assistenzsysteme, die anfangs oft noch fremd und schwierig einzuschätzen sind, werden schnell zur Selbstverständlichkeit. Mit dem Erfolg, den Paul damit hat, entwickelt er schnell Ideen für weitere Einsatzfelder. Er ist bereit für den nächsten Schritt.

Testversion im Standard aller neuen Spritzgießmaschinen

Wird ihm iQ weight control auch bei neuen Projekten einen Vorteil bringen? Um diese Frage beantworten zu können, plant Engel, eine für einen definierten Zeitraum laufende Testversion im Standard aller neuen Spritzgießmaschinen zu integrieren. Sie wird mit dem nächsten Release, das 2022 den Markt erreicht, verfügbar sein. Von dieser Testversion profitieren vor allem Verarbeiter, die zuvor noch nicht mit dem Assistenzsystem gearbeitet haben und das Potenzial evaluieren möchten. Testversionen wird es in Zukunft auch für weitere iQ-Produkte geben.

[1] Gießauf, J.; Pillwein, G.; Steinbichler, G.: Einfaches Umschalten auf konstante Qualität. Kunststoffe 102 (2012) 9, S. 31–35

[2] Razenböck, J.; Lhota, C.: Konforme dynamische Prozesse. Medplast (2019), S. 18–21

[3] Dimmler, G.; Fritz, H.; Gaßner, J.; Voggeneder, J.: Komplexe Prozesse einfach steuern. Kunststoffe 109 (2019) 7, S. 34–36

[4] Gießauf, J.; Kapeller, P.; Maier, C.; Pillwein, G., Steinbichler, G.: Zahlen, die zählen. Kunststoffe 107 (2017) 9, S. 100–104

Engel Austria GmbH  

https://www.engelglobal.com

Ausgabenartikel KU10-21

Das neue Release von iQ weight control basiert auf Feedback von Anwendern. Im nutzerzentrierten Entwicklungsprozess bezieht Engel seine Kunden in allen Stufen eng mit ein

Bild 2. Die wichtigsten neuen Features von iQ weight control im Überblick

Bild 1. Momentaufnahmen aus der nutzerzentrierten Weiterentwicklung von iQ weight control. Das über die Jahre gewachsene Interface wurde neu gestaltet und verschlankt

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2012 führt Engel sein erstes intelligentes Assistenzsystem iQ weight control ein. Es ist für Spritzgießmaschinen mit elektrischen Spritzeinheiten verfügbar und korrigiert das Einspritzprofil und den Umschaltpunkt.

2014 wird das Leistungsspektrum der Software um die Korrektur des Nachdruckprofils erweitert.

2015 gehört iQ weight monitor zum Standardumfang von neuen Engel-Spritzgießmaschinen <a href="http://[4]">[4]</a>. Die Software stellt Kennzahlen zur Überwachung des Spritzgießprozesses bereit, justiert die Parameter im Gegensatz zu iQ weight control aber nicht automatisch nach.

2016 ist iQ weight control auch für Spritzgießmaschinen mit hydraulischen Spritzaggregaten verfügbar.

2018 erweitert Engel die Software um das Kaskadenspritzgießen für Bauteile mit besonders langen Fließwegen. Prozessparameter können jetzt an mehreren, in Reihe geschalteten Anspritzpunkten angepasst werden.

2019 präsentiert Engel auf der K-Messe iQ weight control zum ersten Mal mit einer Rezyklatanwendung und macht das große Potenzial von inject 4.0 für die Circular Economy deutlich.

2021 erhält iQ weight control eine neue Oberfläche und schafft damit noch mehr Überblick. Verbesserungen bei der Referenzierung erlauben eine schnelle Inbetriebnahme.

2022 werden alle neuen Engel-Spritzgießmaschinen mit einer zeitlich befristet einsetzbaren Testversion von iQ weight control ausgerüstet.

DI Philipp Willnauer ist Entwicklungsingenieur in der Abteilung Prozessanalyse und Assistenzsysteme der Engel Austria GmbH in Schwertberg/Österreich; <a href="mailto:philipp.willnauer@engel.at">philipp.willnauer@engel.at</a>

Dr. Georg Pillwein ist Teamleiter Prozessanalyse und Assistenzsysteme bei Engel; <a href="mailto:georg.pillwein@engel.at">georg.pillwein@engel.at</a>

Johann Voggeneder ist Teamleiter Usability Engineering bei Engel; <a href="mailto:johann.voggeneder@engel.at">johann.voggeneder@engel.at</a>