Erst das Verfahren der aktiven Thermografie ermöglicht einen Blick ins Innere der Bauteile, um Schwindungslunker sichtbar und ihre Größe messbar zu machen.

Die flächigen Musterteile mit unterschiedlichen Wanddicken und Verstärkungselementen auf der Rückseite werden in der Messzelle vollautomatisch geprüft.

Aktive Thermografie für die Inline-Qualitätsregelung

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Mess-, Steuer- und Regelgeräte

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Thermografiegeräte

Messtechnik

Werkstoffprüfung

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Mit der Qualitätsregelung den Lunker in die Schranken weisen

Die phasenvereinende Werkzeuginnendruckregelung reduziert Prozessschwankungen, wie das Beispiel der Verarbeitung von Post-Consumer-Rezyklaten zeigt.

Die Stapelbox aus PCR fand bei den Messebesuchern großen Anklang.  

Phasenvereinende Werkzeuginnendruckregelung bei der Verarbeitung von PCR

Werkzeuginnendrucksensoren

Sensoren / Messwertaufnehmer

Laserbeschriftung

Oberflächentechnik

Laserbearbeitungen

Kunststoff-Rezyklat

Kunststoff Werkstoffe

Präzisionswaagen

Mechanische Messtechnik

Präzise Prozessführung mit InjectiX

Das Assistenzsystem iQ motion control von Engel optimiert die Beschleunigungsphasen von Werkzeugbewegungen und ermöglicht damit kürzere Zykluszeiten.

Der Effizienzdruck ist groß, vor allem in der Verpackungsindustrie. Die Produktion von Dünnwandbehältern macht das Potenzial von iQ motion control für kürzere Zykluszeiten deutlich.

iQ motion control verkürzt Zykluszeiten im High-Performance-Spritzgießen

Software

Elektrische Antriebe für Spritzgießmaschinen

Antriebe

Elektrische Antriebe

Spritzgießmaschinen

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Darf’s ein bisschen schneller sein?

Das Prozessüberwachungssystem ComoNeoPredict ist eine bewährte Option, die geforderte Qualität in der Spritzgießfertigung von Medizinprodukten zu gewährleisten.

In der Medizintechnik ist eine hohe und validierte Produktqualität eine unverzichtbare Bedingung.

Medizintechnik: Die Messgröße Werkzeuginnendruck erleichtert die GMP-konforme Produktion

Medizintechnik

Wenn validierte Qualität  kein Wettbewerbsvorteil ist

Der Weg zur energieoptimalen Spritzgießzelle ist oft steinig und unübersichtlich. Erst wenn Transparenz über die einzelnen Verbraucher besteht, kann ein Einsparplan erstellt werden.

Die unterschiedlichsten Maßnahmen helfen beim Energiesparen, doch nicht alle sind für jeden Betrieb gleichermaßen gewinnbringend.

Carbon Busters, Teil 2: Gemeinsam Energieverbräuche erkennen, einordnen und reduzieren

Temperiertechnik

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Energieeffizienz

Transparenz als Basis für Energieeffizienz

Das vom BMWK geförderte KI-Reallabor hat in der SmartFactoryOWL in Lemgo erfolgreich eine digitale und nachhaltige Kunststoffproduktion der Zukunft entwickelt. An der Kooperation waren zehn Partner aus Industrie und Forschung beteiligt.

Autorin Nissrin Perez, Innovationsmanagerin am Fraunhofer IOSB-INA, und die KI-Experten des Instituts sind mit der Performance der Anlage rundum zufrieden. Rechts die Spritzgießmaschine von Arburg, links die Robotik- und Laserzelle.

SmartFactoryOWL entwickelt eine digitale und nachhaltige Kunststoffproduktion der Zukunft

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Vorgeschmack auf  die Möglichkeiten der KI

Arburg berät und unterstützt Spritzgießbetriebe im Rahmen der „arburg Solution world“ mit innovativen Lösungen und schickt zwei neue hybride Allrounder an den Start.

Premiere auf der Fakuma 2023 feiert der nächste Vertreter der hybriden Baureihe Hidrive mit neuer Maschinentechnik: ein Allrounder 520 H in der Leistungsvariante „Premium“.

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Messe Fakuma

kunststoffe.de

Lösungen für die Meta-Themen Energie, Ressourcen, Effizienz

Die in Assistenzsystemen von Spritzgießmaschinen hinterlegten Algorithmen zum Erkennen von Fehlern und Optimierungsmöglichkeiten werden ständig ergänzt und weiterentwickelt.

Intelligente Assistenzsysteme in der Steuerung der Spritzgießmaschine helfen dem Maschinenbedienpersonal, die Arbeit effizienter zu erledigen.

Fachkräftemangel: Die Krise als Chance nutzen

Steuerungen (Hardware und Software)

Automatisierungstechnik

Digitalisierung

Intelligente Assistenz entlastet  das Produktionspersonal

Was sind die Themen der Spritzgießmaschinenhersteller und Verfahrenstechniker auf der diesjährigen Fakuma?

Lösungen für Spritzgießer

Unvorhergesehene Stillstände in der Serienproduktion gehen immer mit hohen Kosten einher. Daher müssen Maschinen rechtzeitig gewartet werden. Da die Sensor-, Übertragungs- und Datenspeichertechnik in den letzten Jahren einen Sprung gemacht hat, ist die vorausschauende Wartung, Predictive Maintenance genannt, heute schon in einigen Branchen Realität und demonstriert dabei einen konkreten Nutzen von Industrie 4.0. WZL und WBA haben dazu einen Leitfaden entwickelt.

Bild 3. Durch die Prozessüberwachung werden aus gesammelten Sensordaten präventive  Wartungen und Reparaturen prognostiziert

Leitfaden zur Entwicklung vorausschauender Wartungssysteme

Instandhaltung

Condition Monitoring / Prozessüberwachung

Werkzeug- und Formenbau

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Sensoren verschiedener Messverfahren

Fertigungsautomation

Sensorik / Aktorik

Fernwartung / Ferndiagnose

Machine Learning

Datenanalyse

Dienstleistungsqualität

Qualitätsmanagement

Instandhaltungsmanagement (TPM)

Vorbeugende Instandhaltung für die Qualitätssicherung

Werkzeugbau

Machine Learning für die Qualitätssicherung

Symbiose zwischen Werkzeugbau  und Serienproduktion

Die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit am Standort Deutschland erfordert neben einer kosteneffizienten Produktion insbesondere hochwertige Produkte. Die Vorwerk Elektrowerke stellen sich dieser Herausforderung. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Produkt Engineering der Universität Duisburg-Essen erprobt das Unternehmen eine 100-%-Inline-Qualitätserfassung sowie eine Qualitätsprognose durch maschinelles Lernen.

Kunden, die sich für den Staubsauger  Kobold VK 200 entscheiden, erwarten höchste Qualität. Um diese sicherzustellen, laufen im Produktionswerk in Wuppertal  Versuche zur Einführung von  Industrie-4.0-Maßnahmen

Mit Automatisierung und künstlicher Intelligenz die digitale Transformation gestalten

Digitale Transformation

Wirtschaft

Innovationen und neue Technologie

Kameras, intelligente

Bildverarbeitung

Inline- / Online-Messsysteme

Inline-Qualitätserfassung und  datenbasierte Qualitätsprognose

Mit Checklisten auf Papier zu arbeiten ist in Zeiten von Industrie 4.0 nicht mehr Stand der Kunst. Die Papierlisten einfach zu digitalisieren klingt zwar nach einem Fortschritt, würde aber nicht das volle Potenzial heutiger Technologien ausschöpfen. Auf Basis einer Prozessanalyse lässt sich dagegen eine digitale Lösung finden, bei der idealerweise gleich noch der gesamte per Checkliste abzuarbeitende Vorgang auf kaufmännischer und operativer Ebene in bestehende IT-Systeme integriert werden kann.

In der chemischen Industrie spielt der sichere Umgang mit Gefahrstoffen und -gütern von der Anlieferung über die Verarbeitung bis zur Auslieferung des fertigen Produkts eine maßgebliche Rolle

Komplexe Prozesse digital führen, überwachen und dokumentieren

Workflow- / Prozessmanagement

Prozessoptimierung

Prozessmanagement

Software für Prozessmanagement

ERP-Systeme

Software-Dokumentenverwaltung

Dokumentationsmanagement

Prozessleitsysteme

Prozessautomation

Mess- / Regel- und Prozessleittechnik

Mehr als digitalisiertes Papier

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

Doriat, Clemens, Dr.

Spritzgießmaschinen, allgemein

Prozesssimulation

Simulation

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Spritzgieß-Sonderverfahren

Spritzgießsimulation

Prozessvisualisierung

Co-Injektion (Barriere-/Sandwich-Spritzgießen)

Organobleche (gewebeverstärkte Thermoplast-Halbzeuge)

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

„Die Chancen der Digitalisierung nutzen“

HiQ Flow ist die Antwort von Wittmann Battenfeld auf das Problem, dass das Schussgewicht bzw. Formteilgewicht bei Spritzgussteilen nicht immer konstant ist. Das Assistenzsystem modifiziert die Prozessparameter innerhalb desselben Schusses, um Viskositätsschwankungen entgegenzuwirken, die durch Chargenschwankungen im Material oder durch den Einsatz von Regranulat hervorgerufen werden.

Die Software HiQ Flow korrigiert Viskositätsabweichungen während des Einspritz- und  Nachdruckvorgangs im selben Schuss. Dazu greift sie auf die Messwerte der Spritzgießmaschine zurück

Quelle: Wittmann Battenfeld; Grafik: © Hanser

16:9

Dynamische Anpassung von Umschaltdruck und Nachdruck zur Erzielung eines konstanten Teilegewichts

Steuern, Regeln

Keine Gewichtsprobleme mehr

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

Online-Farbmischung mit Flüssigfarbe im Spritzgießen

Durch Chargenschwankungen und verschiedene Umweltbedingungen kann es bei der Einfärbung von Bauteilen während des Spritzgießens zu Farbabweichungen kommen. In einem Entwicklungsprojekt des Kunststoff-Zentrums in Leipzig wurde deshalb die Integration einer Inline-Farbmessung und -Farbdosierung in den Spritzgießprozess untersucht. Zusätzlich wurde ein neuronales Netz entwickelt, um die Farbrezeptierung zu optimieren.

Mit einem Online-Verfahren lässt sich der Zeitaufwand für das Einfärben von Formteilen beim Spritzgießen stark reduzieren. Damit wird die Produktion kleiner Losgrößen rentabel.

Mit dem Voranschreiten von Industrie 4.0 und der damit verbundenen Vernetzung steigt der Bedarf an flexiblen und individuellen Lösungen in der kunststoffverarbeitenden Industrie. In einem an Massenprodukten gesättigten Markt entscheidet vermehrt die individuelle Note über die Konkurrenzfähigkeit eines Produkts. Die Farbgebung spielt dabei eine herausragende Rolle. In der Verpackungsindustrie dient sie dazu, die Identifikation einer Marke zu erleichtern oder gezielt Emotionen zu vermitteln. In der Automobil- oder Unterhaltungsindustrie wird mithilfe einer großen Farbvielfalt dem Verbraucher Individualität trotz Massenproduktion geboten. Dieser Trend zum „Customized Color Design“ fordert von Herstellern und der Produktionstechnik in zunehmendem Maß flexible Verarbeitungsabläufe im Shop Floor. Sinkende Losgrößen (im Extremfall „Losgröße Eins“) haben zur Folge, dass die von Verarbeitern benötigten Chargengrößen im Bereich der Farbmittel schrumpfen. Die Technik bewegt sich weg von Fertigcompounds, hin zum Abmischen der Farbe direkt während der Verarbeitung. Zudem zeichnet sich ein weiterer Trend ab: der nach Produktdifferenzierung über den Einsatz von Spezialeffekten.

Flüssigfarben nehmen einen immer größeren Raum ein. Sie bieten nicht nur eine hohe Deckkraft und somit einen preislichen Vorteil gegenüber Masterbatches, sondern sind meist auch für ein breites Spektrum an Kunststoffen geeignet. Weiterhin ermöglichen sie es dem Verarbeiter, mit einer Auswahl einzelner Monopräparationen wunschgemäß abgestimmte Mischfarben zu erzeugen. Er kann somit flexibel und nachhaltig individuelle Kundenwünsche bedienen.

Das Einfärben von Kunststoffen ist bisher aufwendig und erfolgt in mehreren Iterationsschritten: Nachdem ein Kunde seine Zielfarbe definiert hat, erstellt der Farbexperte mithilfe einer Rezeptiersoftware ein Farbrezept. Dieses Rezept berücksichtigt die vorhandene Auswahl an verfügbaren Farbmitteln beim Verarbeiter, sowie Glanz- und Metamerieeffekte, die beim Vermischen auftreten können.

Stand der Technik: Farbkorrektur in mehreren Stufen

Anschließend folgt ein mehrstufiger Vorgang, bei dem die reale Mischfarbe an die Zielfarbe angeglichen wird. Hierfür werden zunächst Farbproben mit dem gewählten Rezept an der Spritzgießmaschine hergestellt, die im Farblabor analysiert werden. Die Abweichung der Mischfarbe von der Zielfarbe stellt die Grundlage für die anschließende Korrektur des ursprünglichen Rezepts dar. Auf diese Weise nähert sich die Mischfarbe mit jedem Iterationszyklus der gewünschten Zielfarbe an (Bild 1).

Üblich sind zwei bis drei Iterationsschritte, bis das Ergebnis zufriedenstellend ist. Diese Vorgehensweise ist zeit- und damit auch kostenintensiv. Zudem können Farbänderungen in Folge von Chargenschwankungen auf diese Weise weder erfasst noch ausgeglichen werden, da in der Regel keine Qualitätsüberwachung während des Produktionsprozesses stattfindet. Schnelle Farbwechsel sind nicht möglich, weil nach erfolgreicher Rezeptierung eine größere Menge der Farbe angemischt wird.

Einfärben online: Dosierung und  Farbmessung verknüpft

Im Rahmen des F&E-Projekts „Farbmischung online“ hat das Kunststoff-Zentrum in Leipzig (KUZ) mit Unterstützung der Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH untersucht, wie sich die Einfärbung thermoplastischer Kunststoffe vollständig in den Spritzgießprozess integrieren lässt (Bild 2). Hierfür wurde eine direkte Verknüpfung der Farbmessung und Dosierung mit dem Spritzgießprozess in Form eines Forschungsstands implementiert (Titelbild). Der Anwender kann die gewünschte Zielfarbe über eine Eingabemaske des Steuerrechners vorgeben. Für die Zielfarbe wird ein Farbrezept für das verfügbare Sortiment an Flüssigfarben berechnet und als Steuersignal an die Farbdosierstation weitergegeben.

Ein Inline-Spektralphotometer (Hersteller: ColorLite) misst die Farbe der hergestellten Formteile unter Berücksichtigung von Farbabweichungen in Folge der erhöhten Formteiltemperatur (Thermochromie) [1]. Bei erkennbaren Abweichungen wird die Farbdosierung in einem iterativen Verfahren angepasst und die Mischfarbe automatisch an die definierte Zielfarbe angeglichen. Die einzelnen Farben der Farbkanäle werden während des Dosiervorgangs direkt in die Einzugszone der Spritzgießmaschine gegeben und mit der Kunststoffschmelze vermischt. Ein statischer Mischer in der Düse sorgt für eine zusätzliche Durchmischung und verbessert die Homogenität.

Als Berechnungsmodul kommt die am Markt erhältliche Rezeptiersoftware Colibri der Konica Minolta Sensing Europe zum Einsatz. Diese Software nutzt ein physikalisches Modell zur Mehrkanal-Näherung des Strahlungstransports [2]. Über Eichausfärbungen werden im Vorfeld der Berechnung die Farbkonstanten für Remission und Transmission bestimmt. Anschließend kann eine Farbrezeptur für die vorgegebene Zielfarbe erstellt werden.

Während der Versuche mit dem Kunststoff Polypropylen (PP) hat sich gezeigt, dass sich bereits mit dem dritten Iterationszyklus der Farbabstand ΔΕ [3] zwischen Ziel- und Mischfarbe erheblich verringern lässt (Bild 3).

Eine Einschränkung dieser Methode ist, dass im Vorfeld der Berechnungen für jede Kombination aus Trägermaterial und Flüssigfarbe separate Eichausfärbungen angelegt werden müssen. Das geschieht typischerweise unter Laborbedingungen. Um den Einsatz auch im Produktionsumfeld zu ermöglichen, haben die Forscher zusätzlich einen datenbasierten Ansatz unter Verwendung eines neuronalen Netzes untersucht. Das Modell wird dabei durch einen systematischen Versuchsplan mit ausreichend Messdaten angelernt und kann anschließend zwischen den gegebenen Stützpunkten interpolieren und bisher unbekannte Mischfarben berechnen (Bild 4).

Besonders vorteilhaft ist hier, dass die Datenbasis mit jedem neuen Spritzgießzyklus erweitert wird und das Modell stetig dazulernt. In dem aktuellen Forschungsprojekt „KI-Farbe“, das ebenfalls von Sumitomo (SHI) Demag begleitet wird, verfolgen die Forscher den Ansatz eines datengetriebenen Modells weiter. Im Rahmen dieses Projekts entsteht ein KI-gestütztes Assistenzsystem, das den Einrichter an der Maschine bei der Online-Rezeptierung von Flüssigfarbe unterstützt, indem es Hilfestellungen bei der Einrichtung und Qualitätsüberwachung anbietet. Das eingesetzte Datenmodell bildet dabei das komplette Farbspektrum ab und sorgt somit für eine höhere Prognosegenauigkeit. Dadurch wird es prinzipiell auch möglich, spezielle Farbeffekte wie Metamerie vorherzusagen.

Mit dem entwickelten Verfahren lässt sich der Zeitaufwand für das Einfärben von Formteilen beim Spritzgießen stark reduzieren. Damit wird die Produktion kleiner Losgrößen für Hersteller rentabel, und die Unternehmen können individuelle und flexible Lösungen anbieten. Die kontinuierliche Kontrolle der Formteilfarbe gestattet es, Farbschwankungen in Folge von Chargenwechseln oder Umwelteinflüssen zu erkennen und auszugleichen. Auf diese Weise lässt sich die Ausschussmenge signifikant reduzieren. Das trägt wiederum zu geringeren Betriebskosten und einer nachhaltigeren Produktion bei.

[1] Heidemeyer, P.: Sachbericht VIII/73621b/210/2-IGF Automatisierte Farbmessung an temperierten Farbproben für die Online-Farbmessung beim Spritzgießen. SKZ, Würzburg 2014

[2] Klein, G. A.: Farbenphysik für industrielle Anwendungen: 18 Tabellen. Springer, Berlin 2004 – ISBN 978–3–540–40612–9

[3] Lübbe, E.: Farbempfindung, Farbbeschreibung und Farbmessung: eine Formel für die Farbsättigung, Praxis. Springer Vieweg, Wiesbaden 2013 – ISBN 978–3–8348–1801–0

KUZ - Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH 

https://www.kuz-leipzig.de

Ausgabenartikel KU06-23

Versuchsstand zur Online-Farbmischung mit Detailansicht der Einfüllzone. Die Dosierlanzen geben die einzelnen Flüssigfarben direkt oberhalb des Zylinders an das Kunststoffgranulat ab.

Bild 1. Der klassische Ablauf beim Einfärben in der Kunststoffproduktion umfasst mehrere Schritte und erfordert geschultes Personal. 

Bild 2. Ablauf der vollständig integrierten Online-Farbrezeptierung.

Bild 3. Darstellung des empfundenen Farbabstands bei verschiedenen Iterationen der Online-Farbmischung. In der Praxis gilt ein ΔE &lt; 1,0 als geringe Farbabweichung, die nur geübte Personen erkennen. Ab einem ΔE < 0,5 gilt die Abweichung als nahezu nicht wahrnehmbar.

Bild 4. Vereinfachte Darstellung eines neuronalen Netzes mit den Dosieranteilen der Farbkanäle als Eingangsgrößen und der resultierenden Mischfarbe als Ausgangsgröße.

Hauptartikel

KI-gestütztes Assistenzsystem reduziert den Zeitaufwand für das Einfärben von Formteilen

Dipl.-Ing. (FH) Stefan Lehmann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im Team Digitalisierung und KI der Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH (KUZ); <a href="mailto:lehmann@kuz-leipzig.de">lehmann@kuz-leipzig.de</a>

Dipl.-Ing. (FH) Jörg Michaelis ist Bereichsleiter für Werkzeug- und Verbindungstechnik des KUZ.

Dr. Thomas Wolff ist Geschäftsführer des KUZ.

Diese Arbeit wurde gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags (Förderkennzeichen: MF170030).