Detektion der volumetrischen Füllung anhand von maschineninternen Daten der Spritzgussmaschine

Ein Großteil der technischen Kunststoffteile wird im Spritzgussverfahren hergestellt. Dabei wird der geschmolzene Kunststoff mit einer geregelten Geschwindigkeit in einen Hohlraum des Werkzeugs eingespritzt. An der temperierten Werkzeugoberfläche kühlt der Kunststoff ab und erstarrt.

Da der Kunststoff beim Abkühlen schrumpft und dabei Volumen freisetzt, wird weiterer Kunststoff nachgedrückt, um das Volumen auszufüllen. Dieser Nachdruck wird so lange aufrechterhalten, wie das Innere des Bauteils noch nicht erstarrt ist und Kunststoff nachfließen kann. 

Dieses Promotionsprojekt befasst sich mit dem Übergang zwischen Füllen und Nachdrücken. Das Einspritzen erfolgt geschwindigkeitsgeregelt, um unter anderem eine schnelle Füllung und gleichmäßige Oberflächen zu erreichen. Zum Zeitpunkt der volumetrischen Füllung wird vom geschwindigkeitsgeregelten Einspritzen auf ein druckgeregeltes Nachdrücken umgeschaltet. Diesen Umschaltpunkt ermittelt der Bediener manuell durch mehrere Teilfüllungen des Bauteils mit ansteigendem Volumen, bis das gewünschte Füllbild für die Umschaltung erreicht ist. Regelungen und Adaptionen eines bereits ermittelten Umschaltpunktes sind am Markt verfügbar und auch Stand der Technik, bedürfen jedoch einer vorherigen Erprobung, um geeignete Umschaltparameter zu definieren.

Ziel der Dissertation ist es, diesen Umschaltpunkt bzw. den Punkt der volumetrischen Füllung anhand von Prozessdaten, wie z.B. Druckverläufen, automatisiert zu ermitteln und damit den Einrichtprozess zu verkürzen.

The majority of technical plastic parts are manufactured using the injection moulding process. In this process, molten plastic is injected into a cavity in the mould at a controlled rate. The plastic cools and solidifies on the temperature-controlled surface of the mould. As the plastic shrinks and releases volume as it cools, more plastic is injected to fill the cavity. This holding pressure is maintained until the inside of the part has solidified and plastic can flow in.

This thesis deals with the transition between filling and holding pressure. The injection speed is controlled to achieve, among other things, fast filling and uniform surfaces. At the time of volumetric filling, the system switches from speed-controlled injection to pressure-controlled holding pressure. The operator determines this switchover point manually by carrying out several partial fillings of the component with increasing volume until the desired filling pattern for the switchover is achieved. Controls and adaptations of a pre-determined switchover point are available on the market and are also state of the art, but require prior testing in order to define suitable switchover parameters. The aim of the dissertation is to automatically determine this switchover point or the point of volumetric filling based on process data, such as pressure curves, and thus shorten the set-up process.