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Wenn ein Werk die Produktion mit denselben Maschinen steigern möchte, wird oft zunächst die Zykluszeit verkürzt. Das kann helfen, aber nur, solange das Teil formstabil bleibt. Führen schnellere Zyklen zu Verzug, Einfallstellen, unvollständiger Füllung, Gratbildung oder Maßabweichungen, verbessert sich die Produktivität nicht. Beim Spritzgießen geht es nicht um die schnellstmögliche Spritzmenge. Ziel ist es, mit einem stabilen Spritzgießwerkzeug, einem kontrollierten Prozess und weniger Unterbrechungen mehr einwandfreie Teile herzustellen.
Zykluszeit optimieren, ohne Fehler zu erzeugen
Die Optimierung der Zykluszeit beim Spritzgießen kann die Produktionseffizienz steigern, jedoch darf die Zykluszeit nicht auf Kosten der Teilequalität oder -stabilität verkürzt werden. Da die Kühlung oft einen großen Teil des Zyklus in Anspruch nimmt, ist es wichtig, den tatsächlichen Engpass zu identifizieren, bevor Anpassungen vorgenommen werden.
Zu den wichtigsten zu überprüfenden Bereichen gehören:
- Kühl- und Ausstoßtemperatur
- Packungsdruck und Haltezeit
- Tor-Einfrierzeit
- Formenöffnung, -schließung und -auswurf
- Bearbeitungszeit durch Roboter oder Bediener
Ziel ist es, unnötige Zeit einzusparen und gleichzeitig Maßgenauigkeit, Aussehen und Wiederholbarkeit zu gewährleisten. Ein kürzerer Zyklus ist nur dann vorteilhaft, wenn die Teile weiterhin den Qualitätsanforderungen entsprechen.
Kühlung verbessern, um Zykluszeit zu verkürzen
Durch die Verkürzung der Abkühlzeit beim Spritzgießen lässt sich die Produktivität steigern, sofern das Teil noch ausreichend stabil ist, um ein zuverlässiges Auswerfen und die Maßhaltigkeit zu gewährleisten. Ein Teil kann erst dann zuverlässig ausgeworfen werden, wenn es formstabil genug ist. Bei ungleichmäßiger Abkühlung kann sich das Teil verziehen, unterschiedlich schrumpfen oder Maßabweichungen zwischen den Chargen aufweisen.
Eine gute Kühlung beginnt bereits bei der Werkzeugkonstruktion. Kühlkanäle sollten so nah beieinander liegen, dass sie die Wärme abführen, aber nicht so nah, dass sie die Werkzeugstruktur schwächen oder Temperaturungleichgewichte verursachen. Dicke Bereiche, Rippen, Vorsprünge und tiefe Kerne erfordern in der Regel besondere Aufmerksamkeit, da sie die Wärme länger speichern als dünne Wände.
Unzureichende Kühlung kann Folgendes verursachen :
- Lange Zykluszeit
- Verzug
- Sinkspuren
- Dimensionsdrift
- Klemmen beim Auswurf
- Hotspots im Schimmel
- Unbeständige Produktion nach langen Produktionsläufen
Bei einigen komplexen Bauteilen können eine optimierte Kühlanordnung oder spezielle Einsätze hilfreich sein. Nicht jedes Projekt erfordert jedoch fortschrittliche Kühltechnologie. In vielen Fällen machen bereits praktische Verbesserungen wie ausgeglichene Wasserkreisläufe, saubere Kühlkanäle, eine präzise Formtemperaturregelung und eine optimierte Dickwandkonstruktion einen deutlichen Unterschied.
Werkzeugkonstruktion verbessern für schnellere Produktion
Das Spritzgusswerkzeug selbst hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Produktivität. Ein gut konstruiertes Werkzeug füllt sich gleichmäßig, entlüftet einwandfrei, kühlt gleichmäßig ab, lässt sich reibungslos auswerfen und kann ohne übermäßige Ausfallzeiten gewartet werden. Ein mangelhaft konstruiertes Werkzeug mag zwar funktionieren, wird aber während der Produktion immer wieder Probleme verursachen.
Zu den wichtigsten Bereichen der Spritzgussformenkonstruktion, die die Produktivität beeinflussen, gehören :
- Tor- und Verteilerdesign für gleichmäßige Befüllung
- Entlüftung an den Strömungsenden und in den Bereichen mit eingeschlossener Luft
- Kühlkonzept zur Wärmeabfuhr
- Auswurfsystem, das Verkleben und Verformung verhindert
- Trennlinien- und Absperrvorrichtungsdesign zur Reduzierung Blitz
- Formstahl und Oberflächenbeschaffenheit, die dem Produktionsvolumen entsprechen
- Leichter Zugang zur Reinigung von Lüftungsschlitzen, Einsätzen und beweglichen Teilen
Ein Bauteil, das häufiges Entformen, wiederholtes Reinigen der Entlüftungsöffnungen oder ständige Prozessanpassungen erfordert, ist nicht wirklich produktiv. Die Spritzgussform sollte eine stabile Produktion mit minimalen manuellen Korrekturen ermöglichen.
Eine DFM-Checkliste für den Spritzguss kann helfen, Wandstärke, Fließlänge, Rippen, Vorsprünge, Hinterschneidungen, Entformungsschräge, Angusslage und Auswurfrichtung vor Werkzeugbaubeginn zu überprüfen. Ein CAD-Modell mag korrekt aussehen, aber das bedeutet nicht, dass es für den Kunststoffspritzguss geeignet ist.
Ein stabiles Prozessfenster für den Spritzgießprozess schaffen
Der Spritzgießprozess sollte nicht von einer einzigen, eng begrenzten „perfekten“ Einstellung abhängen. Wenn bereits geringfügige Änderungen der Materialcharge, der Raumtemperatur oder des Maschinenzustands zu Fehlern führen, ist das Prozessfenster zu eng.
Ein stabiles Prozessfenster beim Spritzgießen ermöglicht normale Schwankungen bei Material, Maschine und Betriebsbedingungen, ohne dass sofort unbrauchbare Teile entstehen. Es erleichtert auch die Fehlersuche, da das Team weiß, welche Einstellungen freigegeben sind und welche Änderungen Probleme verursacht haben.
Wichtige Prozessbereiche umfassen:
| Prozessbereich | Warum es wichtig ist |
| Schmelztemperatur | Beeinflusst Durchfluss, Abbau, Farbe und Oberflächenqualität |
| Formtemperatur | Beeinflusst Schrumpfung, Verzug, Glanz und Dimensionsstabilität |
| Injektionsgeschwindigkeit | Beeinflusst Füllmaterial, Schweißnähte, Verbrennungen und Scherung |
| Packungsdruck und Zeit | Beeinflusst Einfallstellen, Hohlräume, Gewicht und Abmessungen |
| Kühlzeit | Beeinflusst die Auswurfstabilität, den Verzug und die Zykluswiederholgenauigkeit |
| Schraubenrückführung und Gegendruck | Beeinflusst die Schmelzkonsistenz und die Materialmischung |
| Trocknungszustand | Beeinträchtigt Blasenbildung, Spreizung, Festigkeit und Aussehen |
Sobald der genehmigte Prozess gefunden ist, sollte er dokumentiert werden. Zufällige Parameteränderungen mögen zwar kurzfristig ein Problem lösen, können aber später zu größeren Schwierigkeiten führen. Erfolgreiche Unternehmen im Bereich Kunststoffspritzguss setzen nicht auf ständige Anpassungen, sondern auf Prozessdisziplin.
Reduzierung von Ausfallzeiten bei Werkzeug- und Materialwechseln
Stillstandszeiten stellen einen weiteren versteckten Produktivitätsverlust dar. Werkzeugwechsel, Materialwechsel, Farbwechsel, Reinigungsarbeiten, Anlaufeinstellungen und Wartungsstillstände reduzieren die verfügbare Maschinenzeit.
Eine gewisse Ausfallzeit ist notwendig. Ziel ist es, diese zu planen und zu kontrollieren.
Ein praxisorientierter Einrichtungsplan sollte vorbereitetes Material, bestätigte Trocknung, sauberen Trichter und Trockner, ordnungsgemäße Spülung, Formbereitschaft, korrekte Werkzeuge, freigegebene Starteinstellungen und die Erstmusterprüfung umfassen. Bei wiederkehrenden Aufträgen sind Umrüstprotokolle hilfreich, da das Team die Einrichtung nicht erneut erlernen muss.
Material- und Farbänderungen erfordern besondere Sorgfalt. Harzreste im Zylinder, der Düse, dem Heißkanal, dem Trichter oder dem Trockner können schwarze Flecken, Streifen, Farbverunreinigungen oder instabile Verarbeitungsprozesse verursachen. Eine gute Spülung und Anlaufkontrolle reduzieren Ausschuss und bringen die Maschine schneller wieder in einen stabilen Produktionsbetrieb.
Die richtigen Produktionsdaten verfolgen
Man kann nichts verbessern, was man nur vermutet. Nützliche Produktionsdaten helfen dabei, Produktivitätsverluste zu identifizieren.
Zu den nützlichsten Aufzeichnungen gehören oft:
- Tatsächliche Zykluszeit
- Maschinenverfügbarkeit und -ausfallzeiten
- Ausfallgrund
- Schrottursache
- Formnummer
- Maschinennummer
- Materiallos
- Bediener oder Schicht
- Ergebnis des ersten Artikels
- Abhilfe
Dies muss nicht gleich zu Beginn ein kompliziertes Softwareprojekt sein. Schon übersichtliche Fehler- und Ausfallzeitaufzeichnungen zeigen, wo der Fokus liegen sollte. Wenn der größte Zeitverlust durch das Festkleben der Form entsteht, sind nicht mehr Bediener die Lösung. Wenn der meiste Ausschuss nach einem Materialwechsel anfällt, liegt die Lösung in einer besseren Umrüststeuerung.
Gute Daten helfen dabei, Produktionsgewohnheiten von tatsächlichen Prozessproblemen zu unterscheiden.
Schulung der Bediener zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Produktion
Auch im modernen Spritzgussverfahren ist die Bedienerschulung weiterhin wichtig. Selbst ein stabiles Spritzgusswerkzeug kann Produktivitätseinbußen erleiden, wenn Bediener Teile unsachgemäß handhaben, Trennmittel übermäßig verwenden, Parameter ohne Genehmigung ändern, Materialien vermischen oder frühe Anzeichen von Fehlern übersehen.
Die Schulung sollte die Anfahr- und Abfahrprozeduren, den Material- und Teilehandhabungsprozess, die Fehlererkennung, die Entformungskontrolle und die Eskalationsregeln umfassen. Die Bediener sollten wissen, welche Probleme sie selbst lösen können und bei welchen sie technische Unterstützung benötigen.
Wenn beispielsweise ein Teil klemmt, kann das Aufsprühen von Trennmittel die Produktion kurzfristig aufrechterhalten. Es kann aber auch das Teil verunreinigen, Oberflächenfehler verursachen oder ein Auswurfproblem verdecken. Eine gute Schulung hilft dem Team, solche Schnelllösungen zu vermeiden, die später Probleme verursachen.
Häufig gestellte Fragen zur Produktivität beim Spritzgießen
Wie lässt sich die Produktivität beim Spritzgießen am schnellsten steigern?
Beginnen Sie mit der Ermittlung des Hauptengpasses. Dies können beispielsweise Kühlzeiten, Ausschuss, Formverklebungen, Materialwechsel, Stillstandszeiten oder Beschädigungen durch die Handhabung sein. Die Verbesserung des falschen Bereichs führt möglicherweise nicht zu einer Steigerung des tatsächlichen Produktionsausstoßes.
Führt eine kürzere Zykluszeit immer zu höherer Produktivität?
Nein. Wenn ein kürzerer Zyklus zu Verzug, Einfallstellen, Maßabweichungen oder mehr Ausschuss führt, kann sich die Produktivität verschlechtern. Ziel ist der kürzeste stabile Zyklus, der dennoch einwandfreie Teile liefert.
Kann Automatisierung die Produktivität beim Spritzgießen verbessern?
Ja, wenn der Prozess stabil läuft. Automatisierung kann die manuelle Handhabung reduzieren, die Teileentnahme verbessern, das Einlegen von Einsätzen unterstützen und Beschädigungen durch die Handhabung minimieren. Sie sollte jedoch nicht dazu verwendet werden, einen instabilen Prozess zu kaschieren.
Wie verbessert die Reduzierung von Ausschuss die Produktivität?
Die Reduzierung von Ausschuss beim Spritzgießen erhöht die Anzahl der pro Stunde produzierten Qualitätsteile und verringert gleichzeitig Sortier-, Prüf-, Materialverschwendungs- und Nacharbeitsaufwand. Zudem werden Sortier-, Nachform- und Prüfzeiten, Materialverschwendung und Lieferverzögerungen reduziert.
Fazit
Produktivitätssteigerung beim Spritzgießen lässt sich nicht durch höhere Maschinenlaufzeiten erreichen. Schnelle Zyklen mit instabilen Teilen führen lediglich zu mehr Ausschuss und Nacharbeit. Wahre Produktivität resultiert aus einem stabilen Spritzgießwerkzeug, gleichmäßiger Kühlung, einem kontrollierten Spritzgießprozess, weniger Ausschuss, kürzeren geplanten Rüstzeiten, sinnvoller Automatisierung und Mitarbeitern, die einheitliche Produktionsstandards einhalten.
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