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Verbesserung der Prozessfähigkeit beim Spritzgießen durch Nutzung von Prozessdaten und eine neuartige Schneckenhubführung


Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht inwieweit die in den Achsantrieben von elektromechanischen Spritzgießmaschinen vorliegenden Prozessinformationen zur Steigerung der Prozessfähigkeit eingesetzt werden können. Dazu werden in einem ersten Schritt Prozesskennzahlen definiert, die auf den Betriebsparametern der elektromechanischen Antriebstechnik basieren. In eingehenden Versuchsreihen wird anschließend die Reaktion der Prozesskennzahlen auf simulierte rohstoffinduzierte Störungen des Prozesses untersucht. Bei allen verarbeiteten Polymertypen zeigen die Parameter, welche auf den dynamischen Phasen des Zyklus wie der Einspritz- und Plastifizierphase basieren, die höchsten Reaktionen. Weiterhin finden die Prozesskennzahlen Anwendung als Eingangsgrößen einer auf statistischen Prozessmodellen basierenden Qualitätsregelung.

Im weiteren Verlauf der Arbeit wird ein neuartiger Ansatz zur Führung der Einspritzbewegung vorgestellt. Im Vergleich zum Standardspritzgießprozess wird hier der Schneckenhub vollständig über ein Geschwindigkeitsprofil vorgegeben. Ein Umschaltpunkt im klassischen Sinn, an dem von der geschwindigkeitsgeregelten in die druckgeregelte Prozessphase gewechselt wird, entfällt auf diese Weise. Die Ergebnisse der durchgeführten Versuchsreihen zeigen deutlich, dass Abweichungen im Schließverhalten der Rückströmsperre bei geschwindigkeitsgeregelter Prozessführung deutliche Druckschwankungen verursachen. Aufbauend auf den Versuchsergebnissen werden abschließend Möglichkeiten beschrieben wie unter Verwendung der zu Beginn dargestellten Prozesskennzahlen korrigierend in den Prozess eingegriffen werden kann. So könnten über eine zyklusinterne Adaption des Geschwindigkeitsprofils in der Formfüllphase die Auswirkungen von rohstoffinduzierten Prozessstörungen kompensiert werden.

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 Reinhard Schiffers

Reinhard Schiffers
Lehrstuhl für Konstruktionslehre und Kunststoffmaschinen
Universität Duisburg-Essen

Informationen

Freie Schlagwörter: Spritzgießen, Spritzgießmaschinen, elektromechanische Spritzgießmaschine, Prozessfähigkeit, Reproduzierbarkeit, Prozessparameter, Prozessdaten, Qualitätsregelung, Chargenschwankungen, Restfeuchtigkeitsgehalt, Energiebilanz, Antriebstechnik
Institut / Lehrstuhl: Lehrstuhl für Konstruktionslehre und Kunststoffmaschinen, Universität Duisburg-Essen
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. Johannes Wortberg (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Walter Michaeli
Erscheinungsjahr: 2009
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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