Industrie 4.0: Werkzeugsensorik als Basis für eine vernetzte Spritzgießfertigung

Winterthur, December 2017 – Das Thema Industrie 4.0 ist branchenübergreifend allgegenwärtig. In der Spritzgießproduktion hat die Vision von Industrie 4.0. bereits ganz konkrete Formen angenommen. Im Fokus steht die konsequente Digitalisierung – und damit die Steigerung der Produktqualität und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit. Mit den Systemen von Kistler zur Prozessüberwachung und -regelung sind Spritzgießer optimal gerüstet, um die Anforderungen der digitalen Vernetzung zu meistern.

Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) definiert Industrie 4.0 als Drei-Säulen-Modell: Mit der ersten Säule „Smart Machines“ sind Maschinen gemeint, die sich dank intelligenter Tools selbst optimieren können. „Smart Production“ steht für die Vernetzung der Fertigung – auch über Standorte hinaus. „Smart Services“ sind intelligente Services oder Geschäftsmodelle, die erst durch die Vernetzung der Maschinen oder ihrer Komponenten möglich sind.

Kistler bietet Spritzgießern bereits heute Industrie 4.0-Lösungen für die ersten beiden Säulen dieses Modells – und stellt somit umfassende Möglichkeiten für die Spritzgießfertigung bereit, mit Hilfe von Vernetzung die Produktqualität zu verbessern und Prozesse zu optimieren: Im Bereich „Smart Machines“ steht das Prozessüberwachungs- und -regelungssystem ComoNeo zur Verfügung, im Bereich „Smart Production“ die passende Datenbankkomponente ComoDataCenter. Gemeinsam bilden sie eine optimale Basis, um die steigenden Qualitätsansprüche beim Spritzgießen durch eine permanente Kontrolle und Optimierung des Spritzgießprozesses zu erreichen.

ComoNeo bringt Intelligenz in die Spritzgießmaschine

Das Prozessüberwachungssystem ComoNeo überwacht den Werkzeuginnendruck und bewertet anhand dessen die Qualität des Spritzgießteils. Im Werkzeug integrierte Sensoren sorgen dafür, dass der Prozess kontrolliert, transparenter gestaltet und damit effizienter gesteuert wird. Die Überwachung des Werkzeuginnendrucks hat sich bewährt, weil dieser die höchste Korrelation zur Bauteilqualität besitzt. Das Zusammenführen der gewonnenen Daten in einem virtuellen Produktionsumfeld bietet weiteres Potenzial, nicht nur den einzelnen Spritzgießzyklus, sondern den gesamten Prozessablauf zu überwachen und zu optimieren.

Die Überwachung des Werkzeuginnendrucks erfolgt mithilfe von definierten Bewertungselementen – sogenannten Evaluation Objects (EOs). Dabei prüft ComoNeo, ob die Kurven die Bewertungselemente wie vordefiniert durchlaufen. Wenn ja, generiert er ein „In Ordnung“ (IO)-, anderenfalls ein „Nicht in Ordnung“ (NIO)-Ergebnis. Somit wird eine Sortierung nach Gut- und Schlechtteilen möglich. Die EOs können manuell oder automatisch gesetzt werden. Als zusätzliche praktische Tools stehen dem Anwender die auf statistischer Versuchsplanung basierende Online-Qualitätsprognose und der Wiederanfahr-Assistent zur Verfügung.

ComoDataCenter als Basis für Industrie 4.0

Für „Smart Production“, also die Vernetzung der Fertigung, stellt Kistler das ComoDataCenter (CDC) zur Verfügung. Dieses vernetzt alle ComoNeo Systeme und die Vorgängersysteme CoMo Injection und führt die prozess- und qualitätsrelevanten Produktionsdaten laufender und abgeschlossener Aufträge in einer Datenbank zusammen. Es ist damit die zentrale Datenablage aller aufgezeichneten Prozessdaten und erlaubt dem Kunststoffverarbeiter, Prozessschwankungen, detaillierte Analysemöglichkeiten und statistische Auswertungen über alle vergangenen und laufenden Produktionen sowie die Ablage und Verwaltung aller Werkzeugeinstellungen schnell festzustellen. Auch die Einbindung in übergeordnete Systeme wie ERP- oder MES-Systeme ist vorgesehen: Das CDC fungiert als Verbindungsebene zwischen dem Prozess und den übergeordneten Systemen – mit dem Vorteil, dass alle Daten problemlos mit anderen Systemen im Unternehmen vernetzbar sind.

Industrie 4.0 in der Spritzgießfertigung: Unterstützung zur Fehlervermeidung

In naher Zukunft wird die eindeutige Nachvollziehbarkeit der Teile möglich sein. Um dies zu realisieren, werden bei der Produktion der Kunststoffteile Werkzeuginnendruck bzw. Werkzeugwandtemperatur gemessen. Jeder Zyklus wird nach Kavitäten unterteilt und bekommt einen Zeitstempel, in dem Herstelldatum und -zeit vermerkt werden. Diese Daten werden im ComoNeo gespeichert. Die im System hinterlegten Informationen können mittels Barcode, QR-Code etc. auch auf jedes produzierte Teil angebracht werden. Später, beispielsweise bei Reklamationen, kann durch einscannen des Codes direkt der zum Teil zugehörigen Messdatensatz aus der CDC-Datenbank ausgelesen werden. Zusätzlich lässt sich daraus ableiten wann, auf welcher Maschine und innerhalb welches Produktionsauftrags das Teil produziert und bewertet wurde und wie der Prozessverlauf davor und danach war. Dazu können weitere Informationen aus MES-Systemen, wie Maschinendaten, Materialdaten und Werkzeugdaten, verknüpft werden.

Schon heute können sich Produktionsleiter zum Beispiel durch die für ComoNeo und ComoDataCenter verwendete Webtechnologie einwählen, um alle Daten in Echtzeit einzusehen – unabhängig davon wo sie sich gerade befinden. Dank der Systemkomponenten von Kistler sind alle technischen Voraussetzungen für Unternehmen geschaffen, in der Spritzgießfertigung Industrie 4.0 umzusetzen.