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ARBURG GmbH + Co KG

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

So wird das Rezyklatspritzgießen prozesssicher

Um Störeinflüssen schnell entgegenwirken zu können und Druckschwankungen aktiv auszugleichen, erhält die Software vom Sensor in Echtzeit erfasste Signale des Werkzeug-Innendrucks. Dadurch ist der „ReferencePilot“ in der Lage, die Innendruckkurve vom aktuellen Ist- auf den gewünschten Sollwert zu regeln. Bei der Regelung werden die Druckverhältnisse im Werkzeug von Schuss zu Schuss exakt der Referenz angepasst. Dabei wird der Ist- auf den Soll-Wert gehoben (Bild 4).

Die Resultate sind ein konstantes Schussgewicht und eine gleichbleibend hohe Teilequalität, ohne dazu manuell in die Prozessparametrierung eingreifen zu müssen. Um den „ReferencePilot“ aber nutzen zu können, bedarf es zweier Voraussetzungen: Die Spritzgießmaschine muss mit dem „aXw ScrewPilot“ ausgestattet sein, der für elektrische und hybride Allrounder Standard ist und in der Werkzeugkavität muss genug Platz sein, um den bereits angesprochenen Drucksensor installieren zu können. Der Sensor verursacht auch per se einen Mehraufwand! Zudem sind Know-how und Zeitaufwand erforderlich, um ihn bei jedem Rüstvorgang neu zu kalibrieren und regelmäßig zu warten. Aber nur so ist garantiert, dass das „Messmittel“ Innendrucksensor voll funktionsfähig ist und die richtigen Signale liefert. Wenn alles passt, lässt sich der Spritzgießprozess aber schnell und zuverlässig stabilisieren.

Es gibt auch eine Alternative zum oben Beschriebenen

Eine Alternative, ist allerdings der neue „aXw Control RecyclatePilot“ von Arburg, der den Spritzgießprozess direkt in der Einspritz- beziehungsweise Formfüllphase allein auf Basis von Daten aus der serienmäßigen Maschinensensorik regelt (Bild 5).

Im Vergleich zum „ReferencePilot“, der Signale direkt von der Kavität empfängt, ist aber die Regelstrecke beim „RecyclatePilot“ länger. Dennoch hat das gewisse Vorteile. Denn man kann auf zusätzliche Sensoren verzichten, die Pilotfunktion lässt sich sehr einfach aktivieren und die Funktion gleicht Materialschwankungen von Schuss zu Schuss und zyklusübergreifend aus. Das Ganze geht so: Der Bediener optimiert die Prozesseinstellungen zunächst wie gehabt, sodass die erforderliche Qualität des Gutteils erreicht ist. Diese Referenz wird per Steuerungsbefehl an die Pilotfunktion übergeben. Ein weiterer Befehl aktiviert den „RecyclatePilot“, der daraufhin das Einspritzverhalten analysiert, markante Punkte und Abweichungen im Spritzprozess erkennt und schließlich dafür sorgt, dass das eingespritzte Schmelzevolumen und somit die Formfüllung konstant bleibt. Dazu wird in der Einspritzphase das Ereignismuster im selben Zyklus mit der eingegebenen Referenz verglichen und der Umschaltpunkt gegebenenfalls kurzfristig angepasst. Auch ergibt sich durch die Korrektur des Dosiervolumens langfristig und zyklusübergreifend eine höhere Stabilität des Spritzgießprozesses von Rezyklaten.

Schwankende Materialeigenschaften und -viskositäten im Spritzgießprozess von Rezyklaten werden besonders gut ersichtlich, wenn angussfrei und ohne Nachdruck gefertigt wird. Das Resultate heißt unterschiedlich unvollständige Formfüllungen. Das soll am Beispiel Haarkamm verdeutlicht werden. Das Bauteil wurde aus Polyamid 6 (PA6) in drei Materialvarianten spritzgegossen – Neuware, Rezyklat in Form von Granulat und als Mahlgut. Das Ausmaß der Formfüllung lässt sich anhand des Teilegewichts nachvollziehen (Bild 6):

Der Kamm aus Neuware war (da bewusst ohne Nachdruck produziert wurde) im Werkzeug nicht voll ausgeformt und diente so als Referenz. Beim Spritzteil aus Rezyklatgranulat blieb das Gewicht konstant, lag aber deutlich unter dem aus Neuware. Beim Mahlgut waren zusätzlich starke Schwankungen des Teilegewichts zu beobachten. Das änderte sich jedoch quasi auf Knopfdruck durch die aktive Regelung mit dem „RecyclatePilot“ von Arburg (Bild 7).

Denn nun war das Teilegewicht für alle drei Varianten konstant und nahezu gleich hoch. Mit diesem Fallbeispiel hat Arburg bewiesen, dass die digitale Pilotfunktion die resultierenden Schwankungen in der Formfüllung ausgleichen kann, und dadurch sowohl die Prozesssicherheit als auch die Teilequalität deutlich steigert, wenn es um die Rezyklatverarbeitung geht. Aus der deutlich verbesserten Formfüllung ergibt sich weiterhin eine hohe Werkzeugsicherheit.

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