Kistler und STASA entwickeln die automatische Vorhersage der Qualität von Spritzgussteilen

Schweiz, 29.10.2010

Die Kistler Instrumente AG, Winterthur, ist Weltmarktführer bei Sensoren und Systemen zur In-Process-Qualitätsüberwachung beim Spritzgiessen durch Überwachung des Werkzeuginnendrucks. Die Steinbeis Angewandte Systemanalyse GmbH (STASA), Stuttgart, verfügt über langjährige Kompetenz in der Modellierung von Prozessen, der Online-Prognose von Qualitätsmerkmalen aus Prozesskenngrössen sowie der Überführung komplexer mathematischer Verfahren und Modelle in industrielle Anwendungen. Das Know-how beruht auf einer wissenschaftlich abgesicherten Basis mit Versuchsplanung und Modellbildung und lässt sich auch auf das Spritzgiessen von Kunststoffen anwenden.

Beim Spritzgiessen ist die prozessbezogene Qualitätsüberwachung auf Basis von Charakteristika von Prozesskurven wie den Eigenschaften und Toleranzen eines Werkzeuginnendruckverlaufs mithilfe etablierter Systeme von Kistler weit verbreitet. Gemeinsam entwickeln Kistler und STASA die Prozessüberwachung beim Spritzgiessen weiter: Ziel der Kooperation ist es, mithilfe der Qualitätsmodelle in der Software STASA QC die Qualität so direkt zu überwachen, dass sich konkrete Qualitätskriterien des gerade entstehenden Formteils prognostizieren lassen. So werden auf Basis von Prozessmodellen und gemessenen Prozessparametern bereits im Herstellprozess online z.B. die späteren Abmessungen eines Bauteils vorhergesagt. Damit lassen sich Aussagen über die Einhaltung von Dimensionstoleranzen im Gebrauchszustand bereits unmittelbar nach Abschluss der Ausformung treffen.

Das neue Konzept bringt Herstellern und Anwendern von Spritzgussteilen bedeutende Vorteile: Sie können Toleranzgrenzen direkt aus der Spezifikation der Teile entnehmen und als Überwachungskriterium im Prozessüberwachungssystem vorgeben. Dies bedeutet eine erhebliche Weiterentwicklung der In-Process-Qualitätsüberwachung im Spritzgiessprozess: Grenzwerte für Überwachungsgrössen wie Druckmaxima, Druckintegrale und dergleichen brauchen nicht mehr definiert und evaluiert zu werden. Stattdessen werden die relevanten Zusammenhänge zwischen Prozesskurvenverläufen und Qualitätskriterien während der Werkzeugabmusterung gewonnen und anschliessend zur Überwachung des Prozesses eingesetzt. Nützlicher Nebeneffekt der zur Abmusterung genutzten Versuchsplanung ist die Möglichkeit, den Spritzgiessprozess automatisch zu optimieren und die idealen Einstellparameter im Prozessfenster für die geforderten Qualitätsmerkmale zu ermitteln.

Diese Kombination von Prozess- und Qualitätsüberwachung mit Qualitätsprognosen wird von Spritzgiessern hochwertiger, montagekritischer oder äusserst sensibler Formteile, z.B. Herstellern medizinischer Teile und pharmazeutischer Komponenten, seit langem gewünscht. Sie wird als optionales Modul in die Prozessüberwachungssysteme CoMo Injection von Kistler integriert. Die Qualitätsprognose wird als High-End-Variante der Systemfamilie CoMo Injection im Jahresverlauf 2011 verfügbar sein.

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