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Sensoren führen Spritzgießer ins Reich der „Smart Factory“

| Autor / Redakteur: Ulrich W. Schamari / Peter Königsreuther

Sensoren fungieren sowohl im Werkzeug als auch in den maschinellen Verarbeitungssystemen in der Kunststofftechnik als künstliche Sinne. Sie sind ein Schlüssel für die erfolgreiche Zukunft vernetzter, sich selbst regulierender, "intelligenter" Prozesse, die im Sinne der Industrie 4.0 agieren, um Fehler schon bei der Bauteilentstehung zu vermeiden.
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Sensoren fungieren sowohl im Werkzeug als auch in den maschinellen Verarbeitungssystemen in der Kunststofftechnik als künstliche Sinne. Sie sind ein Schlüssel für die erfolgreiche Zukunft vernetzter, sich selbst regulierender, "intelligenter" Prozesse, die im Sinne der Industrie 4.0 agieren, um Fehler schon bei der Bauteilentstehung zu vermeiden. (Bild: Priamus)

Die moderne Spritzgießverarbeitung für Kunststoffe kommt schon seit Jahren nicht mehr ohne Sensoren aus – weder bezüglich der Spritzgießmaschinen noch im Hinblick auf die benötigte Werkzeugtechnik. Die Prozessüberwachung und Qualitätssicherung bis hin zum einzelnen Formnest sind die Aufgaben. Mit der Digitalisierung und Vernetzung schickt sich die Sensor­technik nun an, die nächste Stufe als maßgeblicher Enabler für Industrie 4.0 zu erklimmen.

Das Thema Industrie 4.0 ist längst auch für die Hersteller und Anwender von Spritzgießmaschinen relevant geworden. Mittels Vernetzung und Digitalisierung von Prozessüberwachung und -regelung lässt sich die Transparenz der Spritzgießproduktion verbessern und der Produktionsablauf kann wirtschaftlich optimiert werden. Als Basis für eine solche vernetzte Spritzgießfertigung bedarf es einer intelligenten Werkzeugsensorik, wie sie beispielsweise von der schweizerischen Kistler-Gruppe angeboten wird. Robert Vaculik, Leiter des Strategischen Geschäftsfelds Plastics, sieht das so: „Speziell die Überwachung des Werkzeuginnendrucks hat sich bewährt, weil dieser die höchste Korrelation zur Bauteilqualität besitzt.“ Sensoren im Werkzeug bieten die Möglichkeit, den Prozess zu überwachen, transparenter zu gestalten und damit effizienter zu steuern.

Gesamter Spritzgießprozess wird überwachbar

Das Zusammenführen der durch die Sensoren gewonnenen Daten in einem virtuellen Produktionsumfeld ermöglicht es nicht nur, den einzelnen Spritzgießzyklus, sondern darüber hinaus den gesamten Prozessablauf zu überwachen und zu optimieren. Die Überwachung des Werkzeuginnendrucks erfolgt mithilfe automatisch oder manuell definierter Bewertungselemente, wobei geprüft wird, ob die von den Sensoren gelieferten Kurven die Bewertungselemente wie vordefiniert durchlaufen. Anhand des Ergebnisses – „In Ordnung“ oder „Nicht in Ordnung“ – ist eine Sortierung in Gut- und Schlechtteile möglich. Auch steht dem Anwender eine modellbasierte Vorhersage expliziter Qualitätsmerkmale zur Verfügung. Darauf ist man bei Kistler besonders stolz: „Auf Basis der integrierten Online-Qualitätsprognose sind verlässliche Aussagen über jedes gefertigte Bauteil im Voraus möglich.“

Der richtige Einsatzort für Sensoren muss wohlüberlegt sein

Nicht nur der Werkzeuginnendruck kann durch den Sensoreinsatz in Spritzgießwerkzeugen gemessen werden. Sensoren ermöglichen auch die Erfassung der Temperaturen und Durchflüsse im Vor- und Rücklauf von Temperiergeräten. Dazu bemerkt Martin Schramm von Bürkert Fluid Control Systems: „Je besser der Temperierprozess, umso höher die Qualität der Erzeugnisse.“ Und was den Einsatz von Spritzgießwerkzeugen im Rahmen von Industrie 4.0 betreffe, spielten die Sensoren eine wichtige Rolle: Durch Integration von I/O-Links etwa könnten die Regelsysteme – bestehend aus Sensoren, Reglern und Ventilen – optimal vernetzt werden. Auf eine Besonderheit des Sensoreinsatzes, von dem speziell der Mehrkavitäten-Werkzeugbau profitiert, verweist Egon Huefner von Bürkert: „Bei Mehrkavitäten-Werkzeugen lässt sich über Durchflusssensoren in Kombination mit kompakten Regelventilen die für jede Kavität erforderliche Kühlmenge exakt und reproduzierbar einstellen.“

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