Feedstockprüfung sichert Qualität von Metall- und Keramikteilen

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Nur so kann eine gleichbleibende Viskosität des Feedstocks als zentraler Verarbeitungsfaktor gewährleistet werden. Die Viskosität ist wiederum von zahlreichen Faktoren abhängig – zum Beispiel vom Binder und Bindergehalt, von der Partikelgrößenverteilung sowie der Deagglomeration bei der Feedstockaufbereitung.

Chargenschwankungen schon vor dem Pulverspritzgießen erkennen

Aufgrund dieser zahlreichen Einflussfaktoren ist es eminent wichtig, Chargenschwankungen bereits vor dem eigentlichen Produktionsbeginn zu erkennen, damit der Verarbeiter schnell mit geeigneten Maßnahmen gegensteuern oder eine Charge auch verwerfen kann.

Materialeingangskontrollen bei Feedstocks sind jedoch weder so einfach durchzuführen noch so verbreitet wie bei Thermoplasten: Die Einrichtung eines Labors mit einem Hochdruck-Kapillarviskosimeter bedeutet Investitionen im hohen fünfstelligen Eurobereich.

Diese Vorgehensweise rechnet sich nur bedingt, weil die Ergebnisse nicht unter den realen Druck- und Geschwindigkeitsbedingungen – wie sie in der Spritzgießmaschine vorherrschen – gemessen werden können. Im Vergleich dazu scheint zwar die Ermittlung des Mold Flow Index wegen der überschaubaren Investitionen attraktiver zu sein, sie scheidet aber aufgrund der geringen Aussagekraft aus.

Prüfkörper erleichtern das Pulverspritzgießen

Eine interessante Alternative ist die Herstellung von Prüfkörpern im Labormaßstab. Dazu genügt der Einsatz einer kleinen hydraulischen Standard-Spritzgießmaschine, zum Beispiel der Kleinmaschine Allrounders 170 S des Herstellers Arburg.

Über die Maschinensteuerung Selogica lässt sich mit Hilfe dieser Maschine bei thermischem Gleichgewicht der maximale Spritzdruck am Umschaltpunkt zur Nachdruckphase exakt ermitteln (Bild 1 – siehe Bildergalerie). In dem aufgespannten Testwerkzeug entstehen die Prüfkörper (Grünlinge), wobei die Kavität bei unterschiedlicher Einspritzgeschwindigkeit jeweils zu weniger als 100% gefüllt wird.

Die Steuerung zeichnet den maximalen Spritzdruck in Relation zur jeweiligen Geschwindigkeit als Messwert auf. Damit lassen sich aus den Druckwerten der Spritzgießmaschine während des Einspritzens Aussagen über die Qualität des Feedstocks ableiten. Sie können anschließend auf die Einstellparameter übertragen werden. Untersucht wird jeweils das Fließverhalten des Materials.

Verzicht auf Entbindern und Sintern ermöglicht direkte Regranulierung

Die dafür durchgeführten Versuche fanden auf dieser Spritzgießmaschine (Allrounder 170 S) statt. Für die Untersuchung der Feedstockqualität wurden die Prüfkörper lediglich in der beschriebenen Weise gespritzt. Das Entbindern und Sintern der Teile entfällt komplett, die Grünlinge können nach der Eingangskontrolle direkt regranuliert und das Material in der nachgeordneten Serienproduktion wieder verwendet werden.

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