10 Kunststof Magazine nummer 4, mei 2015

Transcriptie

1 10 Kunststof Magazine nummer 4, mei 2015 Eerste deel van een drieluik over het opzetten van een robuust spuitgietproces METEN IS WETEN: OP WEG NAAR EEN DEGELIJK SPUITGIETPROCES Een robuust productieproces is de sleutel tot een succesvol spuitgietproduct. Procesoptimalisatie begint echter met weten wat er gebeurt. Verschillende tools zijn ontwikkeld die gebruikt kunnen worden om dit inzicht te verschaffen. In deze driedelige serie wordt beschreven hoe, met behulp van wetenschappelijke software, zowel het ontwerp als de ontwikkeling van productieprocessen naar een hoger niveau kan worden getild. Door Robert Maes en Karen Laird Binnen het spuitgietproces zijn gebrekkig is. Informatie, zoals entific Molding is gaan heten, hele traject van opslag tot ver- er verschillende factoren die precies weten welke parameters wat zoiets is als het spuitgieten zending van het eindproduct van invloed zijn op de kwaliteit wat doen, is veelal niet beschik- benaderen op een wetenschap- dat de grondstof doorloopt. Het van het eindproduct, maar ook baar. Terwijl dit soort informatie pelijke basis. Met wetenschap- concept, dat gelanceerd werd op de efficiëntie van het proces cruciaal is om gefundeerde af- pelijk wordt in dit verband door Suhas Kulkarni, een spuit- zelf. Deze factoren zijn met el- wegingen en keuzes te kunnen bedoeld gestoeld op gegevens, gietspecialist die hierover een kaar verbonden en moeten op maken tijdens het spuitgietpro- die verkregen zijn uit diverse boek heeft gepubliceerd, gaat elkaar goed afgesteld zijn, om ces. Met name bij het spuitgieten metingen van verschillende pro- uit van het idee dat elke stap in tot een optimaal resultaat te van precisieproducten, die aan cesparameters. Het is een term het proces controleerbaar moet komen: een goed product en nauwe specificaties moeten bedacht in de jaren negentig van zijn, maar dat dit alleen moge- een robuust, herhaalbaar en re- voldoen, is het van belang om de vorige eeuw om aan te geven lijk is door de onderliggende produceerbaar spuitgietproces. te weten wat er gebeurt en dat kennis, in plaats van emotie wetenschappelijke principes Het is daarom van belang om waarom. of intuïtie, doorslaggevend is om te begrijpen. Pas dan wordt het inzicht te krijgen in de wissel- Maar ook voor andere proces- tot een robuust proces te komen. mogelijk om het proces te gaan werking tussen deze factoren en sen, die misschien ten aanzien optimaliseren. De vraag voor hun invloed op het proces en op van toleranties niet veeleisend Het doel is het optimaal beheer- veel spuitgieters die dan rijst is: elkaar, om het spuitgietproces zijn, valt nog veel winst te be- sen van het proces om zodoende hoe doe je dat? te kunnen optimaliseren. Aan een instabiel proces dat per halen. Medewerkers grijpen nu vaak in op basis van ervaring in cyclustijden te verkorten, het rendement te verhogen en het MATRIJSKWALIFICATIE productierun steeds bijgesteld het proces. Maar welke parame- proces te verbeteren. Opvallend Eén van de manieren om meer moet worden gaat immers veel ters moeten nu wel veranderd hierbij is dat de aandacht veel greep te krijgen op het spuit- tijd en geld verloren. worden, en welke niet? meer uitgaat naar het gedrag gietgietproces is door het kwali- METEN IS WETEN Daarbij komt dat de eisen van klanten steeds hoger worden, van het materiaal in de matrijs dan, zoals gebruikelijk, naar de ficeren en valideren van de matrijs. Met andere woorden, door Het probleem is vaak dat het en de levertijden steeds korter. machine. Hiertoe wordt gebruik de matrijs te testen aan de hand inzicht in wat er gebeurt tij- Om aan de steeds verdergaande gemaakt van sensoren en soft- van diverse criteria. Kulkarni dens het spuitgietproces nogal klanteisen en klantwensen ware, waarmee elke fase van heeft hiervoor een softwarepak- te kunnen voldoen zal de pro- het spuitgietproces vanuit het ket ontwikkeld, genaamd Nau- Opzetten van een robuust spuitgietproces Deel 1 cesefficiëntie om hoog moeten, zonder op de kwaliteit in te boeten. Het besef dat meer inzicht bijdraagt tot een robuust proces en uiteindelijk een goed eindproduct is de achterliggende gedachte van wat uiteindelijk Sci- gezichtspunt van de grondstof nauwkeurig gevolgd wordt. Analoog hieraan wordt overigens nu ook de term Scientific Processing gebruikt; dit omvat niet alleen de verwerkingsfase, maar heeft betrekking op het tilus, dat het spuitgieten vanuit een wetenschappelijk perspectief binnen bereik brengt. Deze matrijskwalificatiesoftware bestaat uit een aantal werkbladen die het mogelijk maken om verschillende aspecten van het spuitgietproces stap

2 nummer 4, mei 2015 Kunststof Magazine 11 voor stap te benaderen en te optimaliseren. In de software worden zes stappen onderscheiden, die doorlopen moeten worden om een matrijskwalificatieprocedure volledig uit te voeren. Dit zijn: het analyseren van de viscositeit en stroomgedrag, een analyse van de vulconstantheid, het drukverloop, de zogenaamde Cosmetic Process Window (het procesvenster dat een goed uitziend product oplevert), de benodigde sluitkracht en de koeltijden. DESIGN OF EXPERIMENT Door al deze stappen te doorlopen, en daarbij de nodige testen en analyses uit te voeren, wordt uiteindelijk een eenduidig procesvenster verkregen. Daarnaast is de software ook voorzien van een Design of Experiment (DOE) module die specifiek op spuitgieten is gericht, waarmee vervolgens in kaart gebracht kan worden welk effect de verschillende procesin- stellingen hebben op het spuitgietproces en het uiteindelijke resultaat. DOE is een statistische ontwerpmethode waarbij gestructureerd geëxperimenteerd wordt met de belangrijkste procesparameters, om het effect op de resultaten te onderzoeken, met als uiteindelijke doel het verbeteren van de productieprocessen en eindproducten. Het nadeel hiervan is dat hoe meer procesparameters bij het onderzoek worden betrokken, hoe groter het aantal experimenten dat nodig is om een volledige analyse uit te voeren. Met behulp van deze software wordt het aantal experimenten dat nodig is om inzicht in het proces te krijgen aanzienlijk teruggebracht. Als de gevoeligheid van de productkwaliteit voor de procesinstellingen eenmaal bekend is, kunnen ook toleranties waarbinnen zich verschillende procesparameters mogen bewegen gefundeerd en met grotere reren ook nog eens veel pro- veel tijd en energie en gene- zekerheid worden vastgesteld. cesafval. Het uitvoeren van een degelijke matrijskwalificatieprocedure met behulp van de juiste LOONT HET? Het doorlopen van een dergelijke procedure kan behoorlijk wat matrijs in productie wordt geno- software, het liefst voordat een tijd in beslag nemen. De voordelen lijken echter ruimschoots van het proces als de kwaliteit men, komt zowel de efficiëntie op te wegen tegenover de tijd en van het eindproduct ten goede moeite die geïnvesteerd moet en verlaagt daarbij ook het risico worden. Niet-gekwalificeerde op latere problemen. matrijzen vertonen vaak problemen tijdens lange productieruns, waardoor het proces In het volgende deel van deze VOLGENDE AFLEVERING voortdurend anders ingesteld serie zal in detail worden ingegaan op de eerste drie stappen moet word om acceptabele producten te kunnen produceren. van de matrijskwalificatieprocedure. Juist dit soort processen kosten n OVER DE AUTEUR Robert Maes is de oprichter en de stuwende kracht achter Maes Insights. Dit bedrijf levert consultancy, opleidingen en software aan de kunststofindustrie om bedrijfsprocessen te optimaliseren. Men richt zich daarbij op zowel de technische als de menselijke kant: een verbeterslag qua ontwikkelings- en productieproces zal immers door de werkvloer geïmplementeerd moeten worden.

3 10 Kunststof Magazine nummer 5, juni 2015 Deel twee van een drieluik over het opzetten van een robuust spuitgietproces DE EERSTE DRIE STAPPEN VAN DE MATRIJS- KWALIFICATIEPROCEDURE Een robuust productieproces is de sleutel tot een succesvol spuitgietproduct. Procesoptimalisatie begint echter met weten wat er gebeurt. Verschillende tools zijn ontwikkeld die gebruikt kunnen worden om dit inzicht te verschaffen. In deze driedelige serie wordt beschreven hoe, met behulp van wetenschappelijke software, zowel het ontwerp als de ontwikkeling van productieprocessen naar een hoger niveau kan worden getild. Door Robert Maes en Karen Laird In deel 1 van deze serie werd beschreven hoe, door het kwalificeren en valideren van de matrijs, het spuitgietgietproces beter controleerbaar wordt. Werd dit tot nu toe vaak uitgevoerd middels een tijdrovend proces van proefondervindelijk sleutelen, dan kan nu, door gebruik te maken van speciaal daarvoor ontwikkelde software, de matrijs worden getest aan de hand van diverse criteria. Een zeer compleet softwarepakket op dit gebied is Nautilus, dat het spuitgieten vanuit wetenschappelijk perspectief binnen bereik brengt. Deze matrijskwalificatiesoftware bestaat uit een aantal werkbladen die het mogelijk maken om verschillende aspecten van het spuitgietproces stap voor stap te benaderen Opzetten van een robuust spuitgietproces Deel 2 en te optimaliseren. In de software worden zes stappen onderscheiden, die doorlopen moeten worden om een matrijs kwalificatieprocedure volledig uit te voeren. De eerste drie stappen het analyseren van de viscositeit en stroomgedrag, een analyse van de vulconstantheid en van het drukverloop zullen in dit artikel uitvoerig worden besproken. STAP 1: VISCOSITEIT EN STROOMGEDRAG Het principe van spuitgieten is vrij eenvoudig: kunststofgranulaat wordt door verhitting in visceuze toestand gebracht, en STAP 1 HET EFFECT VAN DE INSPUIT- SNELHEID OP DE VISCOSITEIT DE GRAFIEK LAAT DUIDELIJK ZIEN IN WELK GEBIED DE VISCOSITEIT HET MEEST CONSTANT IS. MET DIT INZICHT WORDT DE SHOT-NA- SHOT VARIATIE GEREDUCEERD. vervolgens onder grote druk in Kunststoffen zijn, zoals dat een matrijs geperst, waar het heet, niet-newtoniaans : met afkoelt, stolt en als een product andere woorden, de viscositeit wordt uitgestoten. Om dit proces verandert met de schuifkracht goed te laten verlopen is echter die erop wordt uitgeoefend. informatie nodig over bepaalde Schuifkrachten ontstaan tijdens waarden, zoals de viscositeit van het spuitgietproces en deze zijn de grondstof en hoe die verandert tijdens het spuitgietproces. inspuiten. Onder invloed hier- met name erg groot tijdens het De wetenschap die zich onder van wordt de grondstof steeds andere daarmee bezighoudt heet minder stroperig: de viscositeit reologie, ofwel stromingsleer. neemt af. Volgens Wikipedia beschrijft de reologie de relatie tussen de Wanneer echter de viscositeit opgelegde spanning (of kracht) in een grafiek uitgezet wordt in op een materiaal en de vervormingen die daardoor teweeg- wordt het duidelijk dat de visco- functie van de afschuifsnelheid, gebracht worden. Viscositeit is siteit bij een lage afschuifsnelheid snel daalt, maar dat daarvan de bekendste. die

4 nummer 5, juni 2015 Kunststof Magazine 11 steeds minder afneemt bij hogere afschuifsnelheden. Daarbij komt dat de afschuifsnelheid in verhouding staat met de inspuitsnelheid in de matrijs. Een en ander betekent dat bij een lage inspuitsnelheid en een lage afschuifsnelheid, er meer verschillen zullen optreden in de viscositeit van de grondstof en dus in de shot-na-shot kwaliteit, dan bij hogere injectiesnelheden. Immers, bij hogere injectiesnelheden is de viscositeit constanter. Dit effect van de injectiesnelheid op de viscositeit is te zien in grafiek 1. Waarom is dit nuttige informatie? Door de viscositeitscurve te bepalen, wordt meteen zichtbaar bij welke injectiesnelheid de viscositeit min of meer constant blijft, waardoor een consistent vulgedrag verzekerd wordt. Zomaar een hoge snelheid kiezen is onverstandig, vanwege het gevaar van degradatie van het materiaal en braamvorming; maar met behulp van reologische analyse blijkt het vaak heel goed mogelijk om de optimale injectiesnelheid te bepalen. STAP 2: DE VULCONSTANT- HEID De tweede stap in de matrijskwalificatieprocedure is gericht op het bereiken van een uitgebalanceerde matrijsvulling, met name bij meervoudige matrijzen. Wanneer dit niet in orde is, worden niet alle holtes gelijkmatig gevuld, hetgeen onherroepelijk leidt tot producten van verschillende kwaliteit. Om dit soort problemen te vermijden kan worden nagegaan hoe de vulconstantheid van de caviteiten is is deze in balans? om tot een betere en consistentere matrijsvulling te komen. de polymeersmelt in de matrijs in alle vormholtes gelijk is. Immers, alleen dan zal de kunststof in alle caviteiten op dezelfde manier reageren als eenmaal de nadruk wordt ingesteld. Zoals bekend is nadruk nodig om de krimp van het materiaal te compenseren dat door het verschil in volume van het polymeer in de vloeibare fase en de vaste fase ontstaat. Wanneer nu de ene vormholte zich beter vult dan de anderen, zal de druk in de beter gevulde holtes hoger liggen dan in de niet goed gevulde holtes. Dit verschil in druk tijdens het nadrukken beïnvloedt ook de mate van krimp, met als gevolg dat er producten van verschillende afmetingen uit de matrijsholtes komen, die wellicht niet aan de eisen voldoen. Met behulp van de software kunnen werkbladen worden STAP 2: DE VULBALANS TUSSEN ALLE CAVITEITEN INZICHT HIERIN ZORGT VOOR EEN BETERE VULCONSTANTHEID TUSSEN DE VERSCHILLENDE CAVITEITEN. gegenereerd waarmee de vulconstantheid van de matrijs druk en temperatuur. Aanpas- kan variëren onder invloed van stap voor stap kan worden singen aan het aanspuitsysteem zullen problemen als ge- geanalyseerd. Op basis van de data die een dergelijke analyse volg van temperatuur en druk oplevert kan vervolgens worden niet altijd kunnen verhelpen. nagegaan waar een eventueel Een gelijkmatig vulgedrag van stromingsverschil vandaan de verschillende caviteiten van komt. Zijn alle aanspuitsystemen in balans? Is de ontluchmatrijzen, waarvan de holtes de matrijs ook bij familieting in alle caviteiten identiek in afmeting behoorlijk kunnen uitgevoerd? verschillen draagt bij aan De stroming van de smelt en een stabiel procesvenster en de mate van krimp worden ook derhalve uiteindelijk aan een beïnvloedt door de temperatuur betere en constantere kwaliteit van de matrijs. Dit betekent van het eindproduct. dat de matrijstemperatuur over alle caviteiten zo gelijk STAP 3: DRUKVERLOOP mogelijk moet zijn, ook tijdens Bij de derde stap wordt het het koelen, zodat stroming en drukverloop tijdens het proces krimp in alle caviteiten gelijk in kaart gebracht om vast te verloopt. kunnen stellen of de benodigde druk overal toereikend is om Naast het vulpatroon kan ook een gelijkmatige stroming van gekeken worden naar de kwaliteit van de polymeersmelt, ingestelde injectiesnelheid. de kunststof te bereiken bij de zoals dat in de vormholtes aangeleverd wordt. Deze kwaliteit zal de draaisnelheid van de Wanneer dit niet het geval is STAP 3 HET DRUKVERLOOP HEEFT DE MACHINE VOLDOENDE DRUK? IS DE PROCESDRUK BEGRENSD? HELPT BIJ HET VOORKOMEN VAN PRODUCTEN MET AFWIJKENDE DIMENSIES. Belangrijk daarbij is om ervoor te zorgen dat de stroming van

5 12 Kunststof Magazine nummer 5, juni 2015 schroef afnemen, waardoor de stroming minder gelijkmatig plaats zal vinden. Bij het analyseren van het drukverloop zal de druk moeten worden gemeten op bepaalde meetpunten in het traject van de kunststofstroom, van de spuitneus, het aanspuitsysteem tot en met de matrijsvulling. Zo wordt het mogelijk het drukverloop te bepalen over het gehele traject. Door dit uit te zetten in een grafiek wordt gevisualiseerd waar de grootste veranderingen optreden. Wanneer de druk plotseling afneemt bij de spuitneus bijvoorbeeld kan dit wijzen op een verkeerde maat spuitneus of op vervuiling in de neus. Wanneer de druk in de hotrunners daalt, kan de druk in de vormholtes ook dalen, met als gevolg producten met afwijkende dimensies. Of de benodigde druk voor het proces de maximale druk van de machine juist niet te boven gaat, wordt ook meteen zichtbaar door de gemeten drukken in kaart te brengen met behulp van een door het software gegenereerd drukverloop-werkblad. Ook kunnen eventuele sterke stijgingen van de drukken tussen twee meetpunten ten opzichte van de andere metingen worden waargenomen en kunnen de noodzakelijke aanpassingen worden gedaan. DATA GEDREVEN BENADERING Een dergelijk wetenschappelijke benadering van het spuitgietproces vereist het zorgvuldig documenteren en vastlegging van alle data, die door de uitgevoerde metingen gegenereerd worden. Op basis Processing toe te passen daarvan worden alle variabelen met behulp van deze software geoptimaliseerd om zo tot een hebben verwerkers een systematische tool in handen om voorspelbaar, efficiënt en robuust proces te komen. dit te bereiken. Met de internationalisering van de markt is ook de concurrentiestrijd binnen de sector sterk In het derde en tevens laatste VOLGENDE AFLEVERING toegenomen. Om succesvol deel van deze serie zal uitgebreid worden ingegaan op de op de markt te functioneren zijn betrouwbare processen drie laatste stappen die doorlopen moeten worden om de ma- en een consistente productkwaliteit onontbeerlijk. Door trijskwalificatieprocedure met de principes van het Scientific succes af te ronden. n OVER DE AUTEUR Robert Maes is de oprichter en de stuwende kracht achter Maes Insights. Dit bedrijf levert consultancy, opleidingen en software aan de kunststofindustrie om bedrijfsprocessen te optimaliseren. Men richt zich daarbij op zowel de technische als de menselijke kant: een verbeterslag qua ontwikkelings- en productieproces zal immers door de werkvloer geïmplementeerd moeten worden.

6 36 Kunststof Magazine nummer 6, september 2015 Laatste deel van een drieluik over het opzetten van een robuust spuitgietproces DE LAATSTE DRIE STAPPEN VAN DE MATRIJS- KWALIFICATIEPROCEDURE Een robuust productieproces is de sleutel tot een succesvol spuitgietproduct. Procesoptimalisatie begint echter met weten wat er gebeurt. Verschillende tools zijn ontwikkeld die gebruikt kunnen worden om dit inzicht te verschaffen. In deze driedelige serie wordt beschreven hoe, met behulp van wetenschappelijke software, zowel het ontwerp als de ontwikkeling van productieprocessen naar een hoger niveau kan worden getild. Door Robert Maes en Karen Laird In deze aflevering, waarmee de artikelenreeks over dit onderwerp wordt afgesloten, kijken we naar de laatste drie stappen van de matrijskwalificatieprocedure, die met behulp van het Nautilus softwarepakket doorlopen dienen te worden. Nautilus is een zeer compleet softwarepakket op dit gebied, dat het spuitgieten vanuit een wetenschappelijk perspectief binnen bereik brengt. Deze matrijskwalificatiesoftware bestaat uit een aantal werkbladen die het mogelijk maken om verschillende aspecten van het spuitgietproces stap voor stap te benaderen en te optimaliseren. In de software worden zes stappen onderscheiden, die doorlopen moeten worden om een matrijskwalificatieprocedure volledig uit te voeren. De eerste drie stappen het analyseren van de viscositeit en het stroomgedrag, een analyse Opzetten van een robuust spuitgietproces Deel 3 van de vulconstantheid en van het drukverloop zijn uitgebreid besproken in deel twee van deze serie. Dit artikel gaat over het bepalen van het zogeheten cosmetische procesvenster, de benodigde nadruktijd en de koeltijden. OPSTELLEN VAN HET COSMETISCHE PROCES- VENSTER De vierde stap van de matrijskwalificatieprocedure, die uitgevoerd wordt met behulp van de Nautilus software, betreft het bepalen van het cosmetische procesvenster. Het doel hiervan is om de grenswaarden van de parameters vast te stellen waarbinnen producten worden geproduceerd die esthe- STAP 4: LAAT ZIEN BINNEN WELKE GRENZEN DE MATRIJS IN STAAT IS COSMETISCH ACCEPTABELE PRODUCTEN TE MAKEN HOE GROTER HET PROCESVENSTER, DES TE BETER DE CONSISTENTIE. tisch aan de eisen voldoen. Let Het procesvenster wordt verkregen door in een grafiek deze wel, het gaat hierbij niet om de maatnauwkeurigheid, maar om twee variabelen tegen elkaar af het uiterlijk van de producten. te zetten, waarbij de temperatuur op de x-as geplaatst wordt De procesvariabelen, die hierbij gebruikt worden, zijn de en de hoogte van de nadruk op hoogte van de nadruk en de de y-as. Vervolgens wordt net zo temperatuur van de smelt of lang met deze parameters gevarieerd tot de uiterste punten de matrijs, afhankelijk van het soort materiaal. Omdat van de vier mogelijke combinaties (lage temperatuur lage bij amorfe materialen sprake is van een smelttraject in druk; lage temperatuur hoge plaats van een smeltpunt druk; hoge temperatuur hoge heeft bij dit soort materialen druk; hoge temperatuur lage de temperatuur van de smelt druk), waarbinnen nog acceptabele producten geproduceerd in de cilinder een grotere invloed op het procesvenster worden, bepaald zijn. Deze dan de matrijstemperatuur; vier punten vormen de uiterste bij kristallijne materialen is dit grenzen van het op te stellen juist andersom. Het effect van procesvenster. Het proces moet de hoogte van de nadruk is in bij voorkeur ingesteld worden beide gevallen even groot. in het centrum van het venster,

7 nummer 6, september 2015 Kunststof Magazine 37 om ruimte te laten voor de natuurlijke variaties die binnen het proces voorkomen. Buiten dit venster zullen producten geproduceerd worden die qua uiterlijk niet aan de eisen voldoen. Zichtbare problemen zoals inval of bramen doen zich dan voor, of spanningen bouwen zich op in het materiaal die tot vervorming of kromtrekken kunnen leiden, of tot falen van het materiaal. Het doel is om tot een zo breed mogelijk procesvenster te komen. Bij een te smal venster kan het voorkomen dat natuurlijke variaties inherent aan het proces er voor kunnen zorgen dat de parameters buiten de ingestelde waarden komen, met als resultaat producten die niet aan de (esthetische) eisen voldoen. Een robuust proces is een proces waarbij het procesvenster groot genoeg is om ook alle natuurlijke variaties die zich tijdens het proces kunnen voordoen, op te vangen. ANALYSE NADRUKTIJD Tijdens de vijfde stap van de te doorlopen matrijskwalificatieprocedure wordt de tijd bepaald die nodig is om de aanspuiting na het vullen van de matrijs te laten dichtvriezen. Immers, bij het spuitgieten wordt de polymeersmelt via een inspuitopening in de matrijs gespoten. Hierbij loopt de matrijsbinnendruk op. Als de holte nagenoeg gevuld is, wordt vervolgens overgescha- keld op nadruk. De nadrukfase bestaat uit een pack -fase, die relatief kort duurt en een zogeheten houd -fase. Tijdens de packfase loopt de druk sterk op, waarna deze tijdens de houdfase constant gehouden wordt. De houdfase houdt aan tot de aanspuitingen dichtgevroren zijn. Hierbij is een bepaalde sluitkracht nodig, om de matrijs dicht te houden. Waarom is deze nadruk nodig? Tijdens deze fase stijgt de viscositeit van de smelt en EEN ROBUUST PROCES IS EEN PROCES WAARBIJ HET PROCESVENSTER GROOT GENOEG IS OM OOK ALLE NATUURLIJKE VARIATIES, DIE ZICH TIJDENS HET PROCES KUNNEN VOORDOEN, OP TE VANGEN daalt de temperatuur de polymeersmelt koelt af, en zal, afhankelijk van de materiaalsoort, een bepaalde mate van STAP 5: LAAT DE TIJD ZIEN DIE NODIG IS OM DE AANSPUITING NA HET VULLEN VAN DE MATRIJS TE LATEN DICHTVRIEZEN. OMDAT HET PRODUCTGEWICHT CONSTANT IS, ZAL DE CONSISTENTIE VERBETEREN. krimp vertonen. De nadrukfase, ook wel de navulfase genoemd, dient om de krimp van het ingespoten polymeer tijdens het afkoelen op te vangen. Door de druk aan te houden worden de krimpholtes, die ontstaan bij het afkoelen, nagevuld zodat de holte in de matrijs volledig gevuld blijft. Vervolgens stolt de smelt, vriest de aanspuiting dicht en kan er geen polymeer in of uit de matrijs vloeien. De matrijsbinnendruk wordt geleidelijk teruggebracht naar nul. Nadruk is dus nodig om ervoor te zorgen dat het product volgespoten wordt, om op die manier producten met een constant gewicht te produceren. Wanneer deze nadruk niet lang genoeg Eén van de bedrijven die bezig is met de overstap naar het spuitgieten vanuit wetenschappelijk perspectief is Timmerije, in Neede. Wij hebben het Nautilus softwarepakket ongeveer een jaar geleden aangeschaft, vertelt André van Oostenbrugge, manager T&I bij Timmerije. Wij hebben in de markt rondgekeken, maar dit was eigenlijk het enige pakket dat zo mooi compleet was, van basisstappen tot en met de DOE-module. Het is niet complex, eenvoudig in het gebruik en maakt het mogelijk om wat er precies gebeurt tijdens de proefspuiting in het oog te houden. Hij merkt op dat één van de belangrijkste hindernissen voor het implementeren en gebruik van de nieuwe software is het creëren van draagvlak. Mensen veranderen niet graag en zien het nut er niet van in om zo te gaan werken, vertelt hij. Dit nut wordt pas duidelijk bij het gebruik. Met deze software staat alles gedocumenteerd; dat is het grote verschil. Je werkt niet op gevoel maar op basis van data. Het programma laat je meteen zien tijdens de proefspuiting hoe de procesinstellingen de maatvoering van het product beïnvloeden. Daardoor wordt de oorzaak van een afwijking ook veel sneller opgespoord. Volgens Van Oostenbrugge neemt het doorlopen van alle studies aan het begin weliswaar iets meer tijd in beslag maar dat betaalt zich al snel uit. Je gaat van productgestuurd produceren naar procesgestuurd produceren, legt hij uit. De voorspelbaarheid neemt toe en dat is winst. Je krijgt een stabiel proces en heel belangrijk je begrijpt het beter. Je ziet waarom je iets doet.

8 38 Kunststof Magazine nummer 6, september 2015 wordt aangehouden zal de matrijs niet geheel nagevuld worden en zullen producten worden geproduceerd, die bijvoorbeeld last hebben van inval of krimp. Een ander probleem dat zich voordoet wanneer de houdfase niet lang genoeg aangehouden wordt, is dat de smelt die onder druk staat in de matrijs terugloopt uit de matrijsholte. Met andere woorden, de producten die uit de matrijs komen zullen steeds een ander gewicht hebben. echter af te koelen zodra het in contact komt met de wanden Het is dus van belang om na van de matrijs. te gaan hoe lang de nadruktijd De matrijs blijft dicht tot de moet duren, om shot na shot ingestelde koeltijd voorbij is, producten van hetzelfde gewicht waarna de matrijs openloopt en te verkrijgen. Dit kan uitgezet het product uitgeworpen wordt. worden in een grafiek, door Een product dat uitgeworpen het productgewicht af te zetten wordt voordat het voldoende tegen de lengte van de houdfase. Op een gegeven moment dens het uitwerpen. Een te gekoeld is, zal vervormen tij- Sinds kort is de Scientific Molding app verkrijgbaar voor Android en ios. Met de app kunnen alle zes grafieken gegenereerd worden. Ook kunnen alle benodigde berekeningen uitgevoerd worden. De app werd onlangs tijdens de NPE in Orlando, Florida, gelanceerd. Nautilus software wordt in Europa vertegenwoordigd door Maes Insights. Neem voor meer informatie contact op met Robert Maes, telefoon ; zal blijken bij welke nadruktijd lange koeltijd is evenwel een de shots producten opleveren verspilling van machinetijd. Een met een constant gewicht. Dit optimale koeltijd levert producten waarvan de maatvoering en wordt de gate seal -tijd genoemd het moment waarop de kwaliteit constant blijft. Dit wordt aanspuitingen dichtvriezen en bepaald door een aantal shots het gewicht niet meer kan veranderen. Wanneer deze bepaald koeltijden, om deze vervolgens te spuitgieten bij verschillende is, kan ook de benodigde sluitkracht berekend worden. te kijken hoe de maatvoering uit te zetten in een grafiek om Aangeraden wordt de nadrukfase ongeveer een seconde aan belangrijkste dimensies uitgezet verandert. Hierbij worden de te houden na het bevriezen van als functie van de koeltijd. de aanspuitingen. Het bereiken van de optimale KOELTIJDENANALYSE koeltijd is met name van belang, De zesde en laatste stap die omdat de cyclustijd voor een doorlopen moet worden is het groot deel bepaald wordt door de berekenen van de koeltijd. De benodigde koeltijd. Winst in de ingestelde koeltijd begint na de cyclustijd betekent meer efficiency en een hogere nadrukfase. De smelt begint productiviteit. MATRIJSKWALIFICATIE EN DAN? De informatie, die verkregen wordt bij het doorlopen van deze zes stappen, dient om het spuitgietproces te optimaliseren. De analyses die zijn uitgevoerd geven de grenzen van de variaties in het proces aan: binnen de waarden, die gevonden zijn voor deze matrijs, zal het proces producten opleveren die esthetisch acceptabel zijn; daarbuiten niet. Het is daarnaast zaak om te bepalen hoe deze het spuitgietproces kunnen beïnvloeden. Daartoe biedt deze software een Design of Experiment (DOE)-module, die specifiek op spuitgieten is gericht. Hiermee kan in kaart worden gebracht welk effect de verschillende procesinstellingen hebben op het spuitgietproces en op het uiteindelijke productresultaat. Als de gevoeligheid van de productkwaliteit voor de procesinstellingen eenmaal bekend is, kunnen ook toleranties waar- STAP 6: KOELTIJDANALYSE OVER DE AUTEUR GEEFT INZICHT IN HET EFFECT VAN DE KOELTIJD, WAARDOOR DE PROCES- EFFICIËNTIE ZAL VERBETEREN. binnen zich verschillende procesparameters mogen bewegen, gefundeerd en met grotere zekerheid worden vastgesteld. Het kost weliswaar tijd drie tot vier uur in totaal, aldus Suhas Kulkarni, de ontwikkelaar van deze software om een dergelijke procedure uit te voeren. Uiteindelijk loont de investering echter, doordat het proces vooraf geoptimaliseerd is, in plaats van tijdens productie. Bovendien worden beslissingen genomen op basis van data, in plaats van gevoel. Met de toenemende wereldwijde concurrentie, prijsdruk en de komst van innovatieve technieken moeten vandaag de dag verwerkers zich profileren met kennis en kwaliteit. Door het spuitgietproces wetenschappelijk te benaderen en te optimaliseren door toepassing van de principes van Scientific Molding hebben spuitgieters een degelijke tool in handen waarmee het spuitgieten geen kunst wordt, maar een kunde. n Robert Maes is de oprichter en de stuwende kracht achter Maes Insights. Dit bedrijf levert consultancy, opleidingen en software aan de kunststofindustrie om bedrijfsprocessen te optimaliseren. Men richt zich daarbij op zowel de technische als de menselijke kant: een verbeterslag qua ontwikkelings- en productieproces zal immers door de werkvloer geïmplementeerd moeten worden.