Sich selbst adaptierende, dezentrale Assistenzsysteme sind ein wichtiger Baustein der smarten Fabrik, die im Zentrum des Programms inject 4.0 der Engel Austria GmbH, Schwertberg (Österreich), steht. Mit iQ clamp control […]
Die Software iQ clamp control ermittelt die Werkzeugatmung und stellt automatisch die passende Schließkraft ein. (Foto: Engel)
Sich selbst adaptierende, dezentrale Assistenzsysteme sind ein wichtiger Baustein der smarten Fabrik, die im Zentrum des Programms inject 4.0 der Engel Austria GmbH, Schwertberg (Österreich), steht. Mit iQ clamp control präsentierte der Maschinenbauer auf der Fakuma eine neue Software, die auf Basis der Werkzeugatmung automatisch die für die jeweilige Anwendung passende Schließkraft ermittelt und einstellt.
Das Präfix iQ steht für intelligente Qualität und meint die Integration von Expertenwissen in die Steuerung der Spritzgießmaschine. Ziel ist es, die Qualität des Produktionsprozesses und damit der hergestellten Produkte zu steigern. Während die auf der Fakuma 2012 vorgestellte Software iQ weight control den Einspritzprozess verbessert, lag der Entwicklungsfokus bei iQ clamp control auf der Schließeinheit. Durch die kontinuierliche Anpassung der Schließkraft hält die Software die Werkzeugatmung auch bei schwankenden Prozessbedingungen automatisch konstant.
Subjektive Einflüsse ausschalten
Beim Aufbau der Schließkraft verringern sich die Werkzeughöhe sowie das Volumen der Kavität (Mitte). Ein Teil dieser Stauchung wird beim Einspritzen durch den Auftreibdruck der Schmelze zurückgestellt (unten). Die daraus resultierende Änderung der Werkzeughöhe wird als Werkzeugatmung bezeichnet. (Abb.: Engel)
Während des Einspritzvorgangs werden durch den Auftreibdruck der Schmelze die beiden Werkzeughälften um einige Tausendstel bis Hundertstel Millimeter auseinandergedrückt. Dieser Vorgang wird als Werkzeugatmung bezeichnet. Ist die Werkzeugatmung zu groß
oder zu gering, kann es zu Ausschuss infolge von Gratbildung oder Brennern kommen. Bei einer zu hohen Schließkraft wird das Werkzeug außerdem übermäßig beansprucht und der Schließkraftaufbau verbraucht unnötig viel Energie.
Um die Schließkraft manuell anzupassen, lässt sich die Werkzeugatmung mithilfe einer Messuhr bestimmen. Dies ist jedoch eine subjektive und ungenaue Angelegenheit. Die
Messergebnisse hängen stark von der Platzierung der Messuhr ab. Außerdem erfordert ihre Interpretation sehr viel Erfahrung. Viele Spritzgießer arbeiten deshalb mit der maximal möglichen Schließkraft, statt diese an den jeweiligen Prozess anzupassen.
Die Software iQ clamp control ermittelt auf objektiver Basis die geeignete Schließkraft automatisch und stellt diese ein. Damit ist die CC300-Steuerung in der Lage, selbstständig einen prozessrelevanten Sollwert zu ermitteln.
Neues Prozesssignal ohne zusätzliche Hardware
Da die Werkzeugatmung durch den in der Kavität wirkenden Forminnendruck entsteht, ähnelt ihr Verlauf stark einer über die projizierte Formteilfläche gemittelten Forminnendruckkurve. Der Vorteil gegenüber der Forminnendruckmessung im Werkzeug ist, dass keine zusätzlichen Sensoren oder weitere teure Hardware benötigt werden. Die Entwicklungsingenieure haben einen Weg gefunden, unter Verwendung der bestehenden Sensorik der Spritzgießmaschine die Werkzeugatmung im laufenden Prozess zu berechnen. Hierfür wird das Schließsystem inklusive Werkzeug als Feder betrachtet und die Federsteifigkeit während des Schließkraftaufbaus ermittelt. Beim Einspritzen nimmt die Spannung der Feder durch die Werkzeugatmung geringfügig zu, womit sich die Schließkraft gegenüber dem eingestellten Sollwert minimal erhöht. Um diese Erhöhung sehr genau zu bestimmen, werden zu Produktionsbeginn Trockenlaufzyklen durchgeführt und der Schließkraftverlauf als Referenzkurve gespeichert.
In einem ersten Schritt wird die neue Software für Engel-Spritzgießmaschinen mit elektrischen Schließeinheiten bis zu einer Schließkraft von 2.200 kN angeboten.
