Regelung der Dosierphase beim Spritzgießen auf Basis von Prozesskennzahlen zur bedarfsgerechten Optimierung der Schmelzehomogenität, Plastifizierleistung und des Energiebedarfs (OptiPlast)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Hopmann; Professor Dr.-Ing. Volker Schöppner
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512289658

Durch die translatorische Rückwärtsbewegung der Schnecke beim Spritzgießen nimmt die wirksame Schneckenlänge während des Dosierens ab. In Zusammenhang mit der zyklischen Fahrweise des Spritzgießprozesses führt dies zu einem inhomogenen axialen Temperaturprofil der Schmelze im Schneckenvorraum. Eine solche Temperaturinhomogenität kann sich negativ auf die resultierenden Bauteileigenschaften auswirken und begrenzt den maximalen Dosierhub der Spritzgießschnecke. Neben der Schmelzehomogenität gibt es zwei weitere Kriterien für die Dosierphase: Die Plastifizierleistung (Massedurchsatz) und den Energiebedarf. Ist die Plastifizierleistung zu gering bzw. die Dosierzeit zu lang, steigt die Zykluszeit an. Damit sinkt die Wirtschaftlichkeit des Prozesses. Da ein Großteil des Energiebedarfs im Spritzgießprozess auf die Plastifizierung entfällt, kommt der Dosierphase auch energetisch große Bedeutung zu. Ziel dieses Vorhabens ist die Erforschung der Wirkzusammenhänge zwischen Prozessgrößen, Materialeigenschaften, Prozesskennzahlen und den resultierenden Qualitätsgrößen axiale Schmelzetemperaturverteilung im Schneckenvorraum, Dosierzeit und Energiebedarf mit einer begleitenden Modellierung der Plastifizier- und Stillstandsphase und anschließender Implementierung in PSI (Parderborner Spritzgießsimulation). Diese grundlegende Untersuchung soll wichtige Erkenntnisse für die anschließende Entwicklung und Implementierung eines Regelungssystems auf Basis von Prozesskennzahlen generieren, um die Schmelze unter Vorgabe der Dosierzeit möglichst homogen und energieeffizient zu dosieren. Dies soll insbesondere für kritische Bedingungen wie einem großen Dosierhub und einer kurzen Zykluszeit erreicht werden. Dieses Verständnis soll dazu beitragen, das Potential moderner Spritzgießmaschinen bezüglich Dosiervolumen und Plastifizierleistung auszunutzen und den Ausschuss sowie die Material- und Energiekosten zu reduzieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen