Stabile Spritzgieß-Prozesse mit iQ weight control

27. April 2022 in Produktion optimieren

von Susanne Zinckgraf
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Für gleichbleibende Teilequalität leisten auch im Hochleistungsbereich intelligente Assistenzsysteme ganze Arbeit.

iQ weight control von ENGEL ist so ein System und weltweit mit Erfolg im Einsatz. Es verbessert die Qualität von Spritzgießteilen, indem es qualitätsrelevante Parameter beim Spritzgießen nachregelt. Auch die Verschlussherstellung profitiert davon.

Bild zeigt 29/25 Kunststoff-Verschlüsse produziert auf einer Spritzgießmaschine von ENGEL

Was sind die Herausforderungen vom Spritzgießen im Hochleistungsbereich?

Die Herstellung von Kunststoffverschlüssen fällt in den Hochleistungsbereich. Charakteristisch dafür sind die sehr kurzen Zykluszeiten und extrem hohen Kavitätenzahlen.

Schwankungen in der Umgebung und dem Rohmaterial resultieren hier schnell in Ausschuss und somit unnötig gesteigerten Kosten. Denn die Fließeigenschaften der Kunststoffschmelze verändern sich in so einem Fall beim Einspritzen. Dadurch kann eine gleichbleibend hohe Qualität der Spritzgießteile nicht gewährleistet werden.

Intelligente Assistenzsysteme bieten im Hochleistungsbereich viel Potenzial wie ENGEL anhand von Versuchen mit iQ weight control belegt. Sie analysieren laufend qualitätsrelevante Parameter beim Spritzgießen, die für eine hohe Qualität essenziell sind und justieren diese automatisch nach.

Wie gewährleistet iQ weight control die Prozessstabilität im Hochleistungsbereich?

Der Schlüssel eines stabilen Prozesses durch iQ weight control ist eine permanente Analyse in jedem einzelnen Zyklus:

Während der Einspritzphase wird in Echtzeit der Druck- und Schneckenpositionsverlauf geprüft.
Die Messwerte werden laufend mit einem Referenzzyklus verglichen.
Auf dieser Basis werden neue Prozessparameter berechnet und der aktuelle Zyklus automatisch nachjustiert.

Die Prozessregelung hat direkten Einfluss auf das Einspritzgeschwindigkeitsprofil, den Umschaltpunkt sowie den Nachdruck beim Spritzgießen. All diese Anpassungen geschehen parallel, ohne die Zykluszeit zu verlängern. Ein manueller Eingriff ist nicht mehr notwendig.

Etwaige externe Einflussfaktoren und Schwankungen im Material werden so automatisch ausgeglichen. Auf diese Weise kann iQ weight control eine konstant hohe Produktqualität gewährleisten. Der Ausschuss wird damit auf ein Minimum reduziert.

Bild zeigt Schwankungen nach einem Chargenwechsel mit und ohne iQ weight control von ENGEL — Das Bild zeigt die Schwankungen nach einem Chargenwechsel mit und ohne iQ weight control. Das Aktivieren steigert klar die Prozesskonstanz.

Wie bewährt sich iQ weight control im Praxistest?

Die Leistungsstärke von iQ weight control bei High-Performance-Anwendungen wurde auf einer vollelektrischen 380-Tonnen ENGEL e-cap Spritzgießmaschine auf die Probe gestellt. Dabei wurden Spritzgießversuche für 29/25- Kunststoffverschlüsse für stilles Wasser von Plastisud durchgeführt:

Verwendet wurde ein 96-fach-Werkzeug.
Verarbeitet wurde ein HDPE vom Typ MB7541 von Borealis mit einem MFI von 12.
Das Teilegewicht lag bei 1,25 g. Das Gesamtschussgewicht entsprach somit 120 g.
Die Zykluszeit dieser Anwendung liegt unter 2 Sekunden.
Die Einspritzzeit beträgt weniger als 0,3 Sekunden.

Um die Leistung von iQ weight control besser beurteilen zu können, wurden bewusst Veränderungen im Prozess verursacht. Beispielsweise das mehrfache Wechseln der Rohstoffcharge.

Das Ergebnis ohne iQ weight control war, dass die kritischen Qualitätsmerkmale der Kunststoffverschlüsse außerhalb des Toleranzbereichs lagen. Das eingespritzte Schmelzevolumen wich um bis zu 1,5 cm³ vom Referenzwert ab.

Mit aktiviertem iQ weight control befinden sich alle Referenzwerte allerdings im richtigen Bereich. Das bedeutet, dass keinerlei Ausschuss durch den Chargenwechsel entstanden ist. Bereits ab dem ersten Schuss konnten Gutteile produziert werden. Zusätzlich wurde die Prozessstabilität um 66 Prozent erhöht. Bei gleicher Zykluszeit von unter 2 Sekunden.

Hier erfahren Sie mehr über die eigens für die Herstellung von Kunststoffverschlüssen hergestellte e-cap Spritzgießmaschine: engelglobal.com/e-cap

Bild zeigt die elektrische Präzisionsmaschine e-cap von ENGEL — Die e-cap Baureihe von ENGEL ermöglicht in Kombination mit iQ weight control eine hochwirtschaftliche Produktion von Kunststoffverschlüssen.

Wie kann iQ weight control die Verwendung von Rezyklaten wirtschaftlicher machen?

Rezyklate unterliegen häufig stärkeren Chargenschwankungen der Materialqualität als Neuware. Das stellt eine große Herausforderung für Unternehmen, die mit Rezyklaten arbeiten wollen, dar.

Der Einsatz von Rezyklaten aus unterschiedlichen Quellen wird in der Verpackungsindustrie allerdings immer mehr und immer wichtiger. Daher arbeiten wir bei ENGEL stets daran, auch in puncto Wirtschaftlichkeit eine optimale Lösung für eine verbesserte Kreislaufwirtschaft von Kunststoffen zu finden.

Mit dem Einsatz von iQ weight control steigt die Rentabilität bei Verwendung von Rezyklaten deutlich an. Denn Chargenschwankungen werden durch die intelligente Prozessassistenz abgefangen:

Schwankungen im Rohmaterial werden erkannt.
Das Einspritzprofil wird angepasst.
Der Umschaltpunkt und der Nachdruck beim Spritzgießen werden für jeden Schuss an die aktuellen Produktionsbedingungen angepasst.

Fazit: Ist iQ weight control eine sinnvolle Ergänzung im Bereich High-Performance?

Der Praxistest hat klar gezeigt, dass iQ weight control Prozessschwankungen auch bei High-Performance-Anwendungen mit Einspritzzeiten von wenigen zehntel Sekunden ausgleichen kann. So werden mühevolle Prozessanpassungen bei einem Chargenwechsel obsolet.

Auch was die Nachhaltigkeit angeht, punktet iQ weight control: Der Ausschuss wird auf ein Minimum reduziert und die Wirtschaftlichkeit bei Verwendung von Rezyklaten steigt.