Körperschallsensor optimiert den Spritzguss

Ramona Riesterer Journalistin und Geschäftsführerin der PR hoch drei GmbH in Stuttgart

In der metallverarbeitenden Industrie ist die Körperschallanalyse bekannt und verbreitet. So laufen beim Zerspanen mechanische Schwingungen durch Werkstück und Werkzeug. Über so genannte Körperschallwellen, die in Prozessbildern ausgegeben werden, lässt sich die Bearbeitung kontrollieren. Die Toses GmbH & Co. KG mit Sitz in Hagen setzt dieses Verfahren seit letztem Jahr auch bei Kunden im Spritzgießbereich ein. Hierzu zählen zum Beispiel SMP Deutschland, TE Connectivity oder die Vorwerk Elektrowerke. Mit der Technik lassen sich Zustand und Funktionen von Spritzguss-Werkzeugen sowie der Spritzguss-Prozess während des Maschinenbetriebs beurteilen. An den Prozessbildern kann der Anwender zum Beispiel ablesen, ob etwas schwergängig läuft. In diesem Fall lässt sich sogar erkennen, welches Funktionselement am Werkzeugs ein Problem hat – zeitlich getriggert durch die Ansteuerungssignale der Maschine.

Der Nachweis, dass sich dieses Prinzip auch für die Überwachung von Spritzguss-Prozessen eignet, gelang den Spezialisten aus Hagen zusammen mit der FH Südwestfalen in Iserlohn. Die daraus entstandenen Lösungen unterstützen die Qualitätssicherung und Prozessoptimierung in der Spritzguss-Produktion. Zu den Anwendungen zählt zum Beispiel das Condition Monitoring, also die zustandsbasierte Wartung von Werkzeugen. Aber auch die zügige Werkzeugqualifizierung beim Einfahren eines neuen, eines frisch gewarteten oder eines reparierten Werkzeugs. Oder die Erkennung von Werkzeugschäden, bevor es zum Bruch oder Ausfall kommt.

Bei der Methode lassen sich die Auswirkungen von veränderten Prozess- und Betriebsparametern, also zum Beispiel Zykluszeit oder Temperierung, direkt beurteilen. Ein Produktionsleiter, der für die Prozessoptimierung veränderte Maschinen- und Betriebsparameter durchspielt, rechnet zwar mit einem erhöhten Werkzeugverschleiß. Allerdings hatte er bislang kein Instrument an der Hand, diesen Verschleiß verlässlich zu quantifizieren und zu beurteilen. Mit Hilfe der Körperschall-Prozessbilder kann er jetzt genau beurteilen, wie sich die veränderten Parameter auf den Werkzeugverschleiß auswirken.

Die Körperschall-Messungen erfolgen im laufenden Maschinenbetrieb. Entweder mit Leih- oder Kaufgeräten in Eigenregie oder als Dienstleistung in Form von Servicemessungen. Der Sensor wird dabei in einem 10 mm tiefen M5-Gewindeloch möglichst direkt am Werkzeug angebracht. Je nach Anwendung und Fragestellung muss der Anwender entscheiden, ob stichprobenartige Messungen genügen oder ob der Körperschallsensor besser dauerhaft angebracht wird. •

Kontakt auf der Fakuma: Toses ist am 14. Oktober von 11 bis 15 Uhr zu Gast auf dem Stand von Fanuc, Halle B3, Stand 3211

Herr Walder, was bringt dem Anwender die Körperschallanalyse?

Bislang erfolgten beim Spritzgießen die Veränderung von Betriebsparametern, das Einfahren neuer Werkzeuge oder die Optimierung von Wartungsintervallen sozusagen blind. Vorgaben von Werkzeugherstellern und Erfahrungswerte waren alles, was für die Orientierung taugte. Bei so einem Vorgehen besteht jedoch immer das Risiko, dass der Schaden größer ist als der Nutzen, denn schon kleinste Veränderungen können den Werkzeugverschleiß extrem in die Höhe treiben. Die Köperschallanalyse bietet im laufenden Betrieb einen Blick in den Spritzguss-Prozess und ins Werkzeug. Auf diese Weise lassen sich Optimierungsmaßnahmen und Prozessqualität direkt beurteilen.

Wie hoch ist der Aufwand für die Messung?

Mit einem platzierten Sensor ist nur die Ausrüstung für eine Servicemessung anzubringen. Dafür muss die Produktion keine zwei Minuten unterbrochen werden. Nach etwa 10 bis 20 Zyklen können wir schon wieder abbauen und die Daten auswerten.

Ist für die Technik eine besondere Schulung notwendig?

Es dauert etwa einen Tag, bis man mit dem Gerät umgehen kann. Besondere Vorkenntnisse muss der Anwender nicht mitbringen.

Lassen sich die Vorteile der Auswertungen in Euro und Cent beziffern?

Nein, denn die Vorteile sind von der konkreten Anwendung abhängig. Relativ einfach lässt sich allerdings der Erfolg zum Beispiel bei der Optimierung der Werkzeug-Wartung nachvollziehen. Einige Kunden haben die Wartungsintervalle ohne zusätzliches Risiko deutlich hochsetzen können.

Mittlerweile kommt die flexible Methode auch abseits der Spritzgusstechnik zum Einsatz. Zum Beispiel dort, wo an Funktionsbauteilen Geräusche zu testen sind. Etwa bei der Wareneingangskontrolle von Motoren oder bei der Endprüfung von Bauteilen nach manuellen oder automatisierten Montagevorgängen. Oft ersetzt die Körperschallanalyse stichprobenartig im Labor durchgeführte Endkontrollen, die sich mit dieser Methode ohne großen Aufwand durchgängig realisieren lassen. Jedes Teil, das die vorgegebenen Anforderungen nicht erfüllt, lässt sich auf diese Weise identifizieren und aussteuern.