Methoden der Prozessdiagnose

Was die Suche nach einer Fehlerursache erschwert, ist die Vielzahl der Einflussgrößen: Neben den Prozessparametern können Formteil- und Werkzeugkonstruktion, das Material und seine Aufbereitung, Peripheriegeräte oder die Umgebungsbedingungen einen Fehler allein oder im Zusammenspiel verursachen. Hinzu kommt, dass manche Fehler von außen gleich aussehen, während ihre physikalischen Ursachen völlig verschieden sind. Die Methoden auf dieser Seite machen aus Vermutungen Messungen.

1. Erste Fragen bei der Fehlerbestimmung

• Fällt das Auftreten des Fehlers mit einer Änderung zusammen? (andere Maschine, anderes Peripheriegerät, Chargenwechsel)
• Handelt es sich um einen systematischen Fehler – wie häufig und an welcher Stelle tritt er auf?
• Lässt das Erscheinungsbild auf die Prozessphase schließen, in der der Fehler entsteht (Einspritzen, Nachdruck, Kühlen, Entformen)?
• Hängt der Fehler mit einer Prozessunterbrechung zusammen? Musste beim Chargenwechsel ein Parameter nachgestellt werden?
• Tritt er auch mit einem alternativen Material auf? (Naturmaterial verwenden, um den Einfluss von Glasfasern und Additiven auszuschließen)
• Tritt er auch auf einer anderen Maschine auf? Passt die Kühlzeit zur Wanddicke? Gibt es Hotspots im Werkzeug?
• Inwieweit lässt sich der Fehler über die Prozesseinstellungen beeinflussen – oder ist eine Änderung an Formteil bzw. Werkzeug nötig?

2. Füllstudie (Werkzeugfüllstudie)

Sie ist das wirksamste Werkzeug der Fehleranalyse. Teilfüllungen zeigen, wie die Fließfront abhängig von den Einspritzbedingungen und der Formteilgeometrie voranschreitet; sie machen den Ort der Fehlerentstehung sichtbar. In Mehrfachwerkzeugen zeigen sie außerdem eine ungleichmäßige Füllung der Kavitäten.

So gehen Sie vor

1. Halten Sie das eingestellte Hubvolumen konstant; verlegen Sie den Umschaltpunkt nach vorn und verändern Sie ihn in sinnvollen Schritten. So müssen Sie das wegabhängige Einspritzprofil nicht ändern.
2. Beobachten Sie die Schneckenbewegung, um optisch zu bestätigen, dass der Umschaltpunkt nicht überfahren wird.
3. In der Nachdruckphase darf kein Kunststoff in die Kavität gelangen – wählen Sie für den Nachdruck bei Bedarf sehr niedrige Werte.
4. Stellen Sie eine ausreichend lange Dosierverzögerung ein, damit während des Dosierens kein Material in die Kavität gelangt.
5. Wählen Sie die Schritte in Bereichen mit Querschnittsänderungen und dort, wo Oberflächenfehler zu sehen sind, besonders klein.
6. Beschriften Sie jedes Muster mit dem Wert des Umschaltpunkts bzw. des Dosierwegs – so lässt sich die Lage der Fließfront später rekonstruieren.
7. Vergleichen Sie das Vorrücken der Fließfront zwischen zwei Füllstufen; erkennen Sie ein Stocken der Schmelze oder einen untypischen Verlauf in bestimmten Bereichen (z. B. Rippen).

3. Fließfrontgeschwindigkeit konstant halten

Für eine gleichmäßige Oberflächenqualität muss die Fließfrontgeschwindigkeit der Schmelze weitgehend konstant sein – nicht die Schneckenvorlaufgeschwindigkeit. Bei konstanter Schneckenvorlaufgeschwindigkeit fließt die Schmelze mit konstantem Volumenstrom; in den schmalen Fließfrontquerschnitten nahe dem Anschnitt und am Fließwegende steigt die Geschwindigkeit, in der Mitte sinkt sie. Deshalb wird das Einspritzprofil meist „langsam – schnell – langsam“ eingestellt: Die Schnecke beschleunigt, wenn der Fließfrontquerschnitt wächst, und verlangsamt, wenn sich der Querschnitt verengt.

Was profiliertes Einspritzen bringt

• Genauere Steuerung des Umschaltpunkts, stabilerer Übergang vom Einspritzen zum Nachdruck
• Vermeidung von Freistrahlbildung und matten Stellen am Anschnitt
• Vermeidung von Luftschlieren und Lufthaken in schlecht entlüfteten Bereichen
• Abbau von Druckspitzen und Verbrennungen am Fließwegende

4. Umschaltpunkt bestimmen

Die Umschaltung vom Einspritzen auf Nachdruck sollte erfolgen, wenn das Formteil zu etwa 98 % gefüllt ist. Eine spätere Umschaltung birgt die Gefahr der Überspritzung und von Werkzeugschäden; eine frühere führt zu unvollständig gefüllten Formteilen.

Der Umschaltpunkt muss erneut geprüft werden, wenn sich folgende Parameter ändern:

• Staudruck (verändert die Kompressibilität der Schmelze)
• Dekompression (verändert das Materialvolumen vor der Schnecke)
• Erste Stufe der Einspritzgeschwindigkeit (verändert das Schließverhalten der Rückstromsperre)

5. Wirksame Nachdruckzeit (Siegelpunkt)

Bestimmen Sie die Nachdruckzeit nicht durch Schätzen, sondern durch Wiegen: Fertigen Sie Teile mit schrittweise verlängerter Nachdruckzeit und wiegen Sie jedes einzelne (Nachdruck konstant halten). Wenn die Gewichtszunahme deutlich endet, ist die wirksame Nachdruckzeit erreicht – der Anschnitt ist eingefroren. Dieser Punkt verhindert ein undefiniertes Zurückfließen der Schmelze aus dem Formteil in das Angusssystem oder vor die Schnecke; das ist die häufigste Ursache für Gewichts- und Maßschwankungen.

6. Inbetriebnahme und Checklisten