Verschleißerfassung in Spritzgusswerkzeugen

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    • Verschleißerfassung in Spritzgusswerkzeugen

      Hallo zusammen,

      ich bearbeite aktuell meine Bachelor Arbeit, hierbei soll ich die Verschleißerfassung über Körperschall mit anderen Verfahren vergleichen. Jedoch finde ich keine bzw. wenige Informationen wie der Verschleiß in Spritzgusswerkzeugen erfasst wird. Daher meine Frage an euch kennt ihr Methoden um den Verschleiß in Spritzgusswerkzeugen zu erfassen?
      Ich würde mich freuen wenn mir jemand bei diesem Problem weiter helfen kann.

      Gruß Uwe
    • Hallo Uwe und herzlich willkommen hier im Forum.

      Der Verschleiß von Werkzeugen wird in der Regel nicht mittels Sensoren erfasst. Auswaschungen durch glasfaserverstärkte Kunststoffe sind optisch bei den Wartungen ermittelbar und die brauchen auch ihre Zeit, wenn Einsätze beschichtet sind. Dieser Verschleiß lässt sich somit sehr gut planen.
      Bei ungefüllten Kunststoffen ist der Verschleiß des Werkzeugs minimal bis nicht messbar. Es gibt Werkzeuge, die laufen auch nach 10.000.000 Schuss immer noch wie am ersten Tag.

      Was sich mit Körperschallsensoren sehr gut messen lässt, ist der Wartungszeitpunkt bzw. Einsatzbruch. Einen schleichenden Verschleiß wirst du damit jedoch nicht messen können, da dies im Grundrauschen untergeht. Mit Drucksensoren ist dies möglich, nur wird extrem viel Theorie dafür benötigt. Ob dies eine Firma macht, ist ungewiss.

      Welche Sorte von Verschleiß willst du ermitteln?


      Gruß

      Juri Müller
    • Hallo Juri

      danke für deine hilfreiche Antwort. Kann der Verschleiß in Werkzeugen denn von gewissen Parametern wie beispielsweise Schließkraft oder Werkzeugöffnungsweg abgeleitet werden? Sodass diese von der Maschine oder Sensoren erfasst werden und eine Aussage über den Wartungszustand des Werkzeuges getroffen werden kann ?

      Gruß Uwe
    • In der Theorie ja, in der Praxis nein. Damit dies funktioniert müssen verschiedene Bedingungen erfüllt sein, die sich technisch nicht erfüllen lassen.
      Hat eine Maschine eine Schließkraft von 200to bzw. 2000kN, müsste die Schließkraft mit einer Genauigkeit von 0,1N gemessen werden. Da muss aber auch berücksichtigt werden, dass eine Temperaturänderung von 1°C in einem kleinen Bereich des Werkzeugs die Dimension des Werkzeugs so ändern kann, dass die Passungen einen minimal erhöhten Widerstand haben. Dieser Widerstand liegt bei deutlich mehr als 1N und somit geht der notwendige Messwert im Rauschen unter. Ich rede hierbei nicht nur von einer Änderung der Umgebungstemperatur, sondern auch von einer minimalen Kalkablagerung, möglichen Verschleiß des Temperiergeräts, Temperatursteuerung des Heißkanals usw....
      Das gleiche Spiel beim Werkzeugöffnungsweg. Dieser müsste im Bereich von 1nm mit einer Toleranz von 0,1nm gemessen werden können. Es bleibt ein akademischer Wert und lässt sich nie real umsetzen. Real können die Maschinen 0,1mm zuverlässig messen, aber bis dann gemessen ist, fallen die Teile durch eine extrem schlechte Qualität auf.

      Deswegen steht weiterhin die Frage im Raum. Welchen Verschleiß willst du messen? Den üblichen Verschleiß oder Bruch eines Einsatzes? Und was ist das Ziel?
    • Hallo Juri,

      es soll ermittelt werden, wann ein Werkzeug gewartet werden muss. Hierzu soll der generelle Verschleiß sowie auch der Bruch von Einsätzen oder anderen Werkzeugkomponenten erfasst werden. Das bedeutet wir wollen, falls möglich, ein Schallspektrum eines Werkzeug aufnehmen und dieses als Ausgangswert definieren. Dann soll während des Prozesses das Schallspektrum kontinuierlich erfasst und abgeglichen werden. Verändert sich das Spektrum Grundlegend, soll dies einen Aufschluss zur Wartung bringen. Ich soll in meiner Bachelorarbeit herausfinden ob das generell möglich ist bzw. welche Störfaktoren/Probleme auftreten. Hierzu soll ich vorab einen Vergleich der Methoden zur Verschleißermittlung in Spritzgusswerkzeugen durchführen. So wie es aussieht gibt es jedoch keine explizite Erfassung des Verschleiß in Werkzeugen oder habe ich das falsch verstanden? in der Betrachtung könne auch theoretische Ansätze betrachtet werden. Daher wollte ich generell wissen wie man den Verschleiß in Werkzeugen denn praktisch als auch theoretisch erfassen kann.
    • Körperschallsensoren eignen sich sehr gut dafür schlagartige Änderungen festzustellen. Sprich ein Werkzeugbruch oder der Zeitpunkt kurz vorm Fressen eines beweglichen Teils, lassen sich damit gut entdecken. Nachteil ist, dass es da häufig zu spät ist und der Schaden schon da ist. Langfristige Änderungen sind damit feststellbar.

      Drucksensoren, richtig positioniert und ausgewertet, können schon deutlich mehr Infos bereitstellen. Zum einen wird so der Prozess vernünftig dargestellt und schleichende Änderungen sind entdeckbar. Hierzu muss aber eine passende Auswertung der Messdaten erfolgen. Die Zusetzung von Entlüftungen kann damit ermittelt werden und somit auch die anstehende Wartung. Hierbei ist jedoch viel Theorie notwendig, die du vermutlich noch nicht hast.

      Ich gehe mal davon aus, dass du die Bachelorarbeit bei einem Unternehmen schreibst. Die Wartung eines Werkzeugs vorherzusagen ist ein Wunsch vieler Kunststoffverarbeiter, aber extrem oft fehlt es schon an den Grundlagen diese zu ermöglichen. Ein Grund für die fehlenden Grundlagen sind die hohen Investitionskosten, nur überwiegen die Ersparnisse die Ausgaben.
      Ist das Unternehmen, wo du die Bachelorarbeit schreibst, bereit diese Grundlagen zu schaffen und umzusetzen, kann ich euch unterstützen. Ohne externe Unterstützung wird es den Rahmen deiner BA sprengen und die Zielerreichung ist auch nicht gegeben.
    • Ich denke, elementar ist es für den Anfang, alle möglichen Verschleiß- und Versagensarten im Prozess aufzustellen und diese dann auf ihre Überwachbarkeit mit verschiedenen Verfahren geprüft werden:
      Während sich ein Fresser (z.B. Auswerfer, Schrägschieber) oder gar Fluchtfehler vermutlich durch hörbare oder auch nicht hörbare Schwingungen (Körperschall) bemerkbar macht, sind abrasiver oder korrosiver Verschleiß der Oberflächen damit sicher nicht messbar. Ein weiteres, ganz anderes Thema ist dann die Veränderung der Kühlbohrungen additive (Verkalken) oder degenerative (Korrsion) Änderung des Qerschnitts und der Oberflächen - ein zuverlässiges Verfahren zur Vorhersage dafür zu finden, ist auf jeden Fall ganz dicht am Nerv der Zeit aber ganz bestimmt nicht trivial.

      Mit Schallanalyse allein werden sich sicher nicht alle auftretenden Effekte erfassen lassen, aber möglicherweise einige, für das Werkzeug gefährliche Betriebssituationen vorhersagen. Der Knackpunkt dabei wird vermutlich sein, diese zu simulieren bzw. Zustandsdaten vor und während dem Ausfall aufzunehmen - um anschließend den Zustand voraussagen zu können.
    • Hallo zusammen

      danke für die hilfreichen Antworten. Kennt denn jemand zufällig Unternehmen die Körperschallanalysen anbieten? Ich finde aktuell nur die Firma QASS und wearTell (bzw. Toses). Falls jemand noch andere Firmen kennt die so etwas anbieten würde ich mich freuen wenn ihr mir diese mitteilen könntet.
    • Moin Uwe,

      Toses ist quasi ein Partner von QASS bzw. ein und die selbe Firma. Habe selber mal mit denen zusammengearbeitet während meiner Bachelorarbeit. Ging um das selbe Thema wie bei dir, Verschleißerkennung an Spritzgießgroßwerkzeugen für die Automobilindustrie. Firma Toses ist wirklich sehr kompetent und hilfsbereit (Achtung: Keine Werbung).

      Zu meiner Zeit, vor ca. 4 Jahren war die Technologie der Verschleißerkennung mit deren Messgerät allerdings noch nicht soweit wie wir es uns gewünscht hätten. Aber für Grundlagenversuche allemals ausreichend.

      Das Thema ist wirklich hochinteressant, kann einen aber auch ganz schön zermürben - Kopf hoch!

      1u21 schrieb:

      Körperschallsensoren eignen sich sehr gut dafür schlagartige Änderungen festzustellen. Sprich ein Werkzeugbruch oder der Zeitpunkt kurz vorm Fressen eines beweglichen Teils, lassen sich damit gut entdecken. Nachteil ist, dass es da häufig zu spät ist und der Schaden schon da ist. Langfristige Änderungen sind damit feststellbar.
      Wie meine Vorredner schon geschrieben haben, lassen sich Körperschallsensoren sehr gut für schlagartige Änderungen nutzen. Nicht nur ein Konturbruch lässt sich damit erkennen, sondern auch schon das "anreißen" der versagenden Kontur. Dieses hilft zum Beispiel um größere Werkzeugschäden zu vermeiden, indem man rechtzeitig die Maschine stoppt. Auch das "Fressen oder Schwergängigkeit" von beweglichen Teilen wie Schieber oder Auswerfern ist mithilfe der Messtechnik zu erkennen.
      Genausogut kann man auch stoßhafte Werkzeugbewegungen erkennen, durch erhöhte energetische Signale zum Beispiel verschließene oder nicht richtig ausgerichtete Werkzeugzentrierungen.

      Weiterhin solltest du aber auch das Thema Verkalkung/Zusetzen der Temperierbohrungen und somit einen verminderten Volumenstrom betrachten - auch hierzu gibt es Überwachungsmöglichkeiten. Genauso wie bei der Überwachung von Pneumatik- und Hydraulikeinrichtungen an Spritzgießwerkzeugen z.B. bei einem Nadelverschlusssystem.

      Wichtig ist, dass der Sensor immer möglichst dicht an der Stelle sitzt an der ein potenzieller Fehler auftreten kann, damit man diesen bestmöglichst erfassen kann. Das kann bedeuten, dass du evtl. mehr als einen Sensor an deinem Werkzeug benötigst, je nachdem wie groß das Werkzeug ist.

      VG,
      Pat
    • An der elektrischen Arburg gibt es eine Option zum messen der Holmendehnung durch kistler Sensoren.

      Mit dieser Überwachung konntest du sogar feststellen wenn das fett an den Schiebern und Säulen abgenutzt war und wieder schmieren musstest.
      man dhat die Stromaufnahme der Motoren überwacht und wen die mehr Energie benötigt haben wurde ein Alarm ausgegeben.
      aWar richtig gut und arbeitete sehr effizient. zykluszeit war 3,6 sec.
    • Moin Uwe,

      richtig ich habe nur mit der Fa. Toses gearbeitet, da die Messtechnik damals bei uns im Hause schon zur Verfügung stand. Andere Produkte habe ich nicht in betracht gezogen, da es in meiner Arbeit damals hauptsächlich um Grundlagenversuche mit Körperschall (HFIM) zur Verschleißbeurteilung ging.

      Literatur speziell in Hinblick auf Verschleißuntersuchung an Spritzgießwerkzeugen gibt es eigentlich nicht, sodass man sich was die Basics angeht an mechanische Komponenten anderer Fertigungsverfahren anlehnen muss. Das Prinzip wie die Messtechnik funktioniert ist bei jedem Fertigungsprozess - egal ob spritzguss, drehen, fräsen oder schleifen - gleich, da überall mechanische Schwingungen auftreten.