Wie das RJG eDart PCI’s Spritzgießbetrieb transformierte
Die Spritzgusstechnologie hat sich seit der Patentierung der ersten Spritzgussmaschine durch die Gebrüder Hyatt im Jahr 1872 stark weiterentwickelt. Ihr ursprüngliches Kolbendesign wurde 1946 verbessert, als James Hendry die erste Schnecken-Spritzgussmaschine entwickelte.
Erst mit dem Computerzeitalter begannen sich weitere Fortschritte im Spritzgussverfahren abzuzeichnen. Heutige Kunststoffspritzgießer müssen mit wissenschaftlichen Spritzgussprinzipien und -prozessen an der Spitze bleiben, um den Anforderungen an Qualität, Konsistenz, Effizienz, Produktion und Kosteneinsparungen gerecht zu werden.
Eine der Methoden, wie PCI im Wettbewerb mit seinen großen OEMs bestehen konnte, war die Einführung des RJG eDart®-Systems für fortschrittliche Prozesskontrolle. Kurz gesagt hilft das eDart-System Kunststoffspritzgießern dabei, ihren Prozess zu stabilisieren, um höchste Qualität bei gleichzeitig reduzierten Kosten sicherzustellen.
Im Verlauf dieses Q&A mit Kurt Behrendt, dem Leiter der Technik bei PCI, werden wir weitere Details zum eDart Apex System für fortschrittliche Prozesskontrolle und dessen Auswirkungen auf den Spritzgussbetrieb von PCI besprechen.
Wann erkannte PCI erstmals den Bedarf an RJG eDart-Systemen für die fortschrittliche Prozesskontrolle in der Spritzgussfertigung?
Der Beginn lag in einer zweifachen Herausforderung, beide getrieben durch Kundenanforderungen, die zur Integration des RJG eDart-Systems in unsere Spritzgussmaschinen führten. Erstens hatten wir einen Kunden, der große Mengen an SPC-Daten und CPK-Studien für einige seiner wichtigsten Teile verlangte. Zweitens gab es ein hochvolumiges, kritisches Bauteil, das gelegentlich Blasenbildungen zeigte, deren Ursache wir nicht herausfinden konnten.
Als Reaktion auf diese Herausforderungen haben wir im September 2009 unsere ersten beiden RJG eDart-Systeme angeschafft. Innerhalb der ersten beiden Jahre haben wir rasch weitere Systeme und die Sensoren zu unseren Werkzeugstandards hinzugefügt.
Wann hat PCI alle Pressen mit RJG ausgestattet?
2010 startete PCI eine zweijährige Initiative, um die RJG eDart-Kompatibilität bei allen Pressen zu integrieren. Zusätzlich wurden ab 2011 die Spezifikationen für alle neuen Pressen so angepasst, dass sie mit fest verdrahteten und direkt an der Presse montierten E-Dart-Systemen geliefert werden.
Warum war die Integration des Prozesskontrollsystems auf allen Pressen eine wichtige Initiative für PCI?
PCI strebt sehr hohe Auslastungsraten der Pressen an. Eine hohe Auslastung erfordert eine flexible, agile Flotte von Pressen sowie eine fundierte Basis im wissenschaftlichen Spritzguss. Die E-Dart-Systeme brachten zusätzliche Kontrolle und Flexibilität, um hochpräzise Prozesse mit Drucksensoren im Werkzeug abbilden und steuern zu können. Während PCI weiterhin mehr Pressen und Werkzeuge mit eDart-Systemen und Drucksensoren ausstattete, erreichten wir schnell eine kritische Masse, sodass eine unternehmensweite Umstellung unumgänglich wurde. Geschlossene Prozessregelkreise sind nun ein fester Bestandteil unserer Unternehmenskultur.
Wie haben die RJG eDart-Systeme die Spritzgussprozesse von PCI verändert?
PCI hat sich immer auf die Entwicklung von wissenschaftlichen Spritzgussprozessen konzentriert. RJG hat diesen Ansatz durch eine zweite Ebene der Prozesskontrolle mittels „decoupled molding“ erweitert. Traditionell war unsere Prozessoptimierungssequenz darauf ausgelegt, einen Satz Maschinenparameter zu entwickeln, der ein robustes Prozessfenster ermöglicht. Die eDart-Systeme von RJG ermöglichen eine Maschinensteuerung, basierend auf dem Kunststoffdruck im Werkzeug. Als geschlossener Regelkreis können unsere Maschinen nun Schwankungen im Kunststoffdruck ausgleichen, die durch Viskositätsänderungen aus unterschiedlichen Harzzusammensetzungen entstehen. Das Halten und Steuern des Kunststoffdrucks ist ein entscheidender Faktor für ein konsistentes Produkt. Die Herstellung gleichbleibender Produkte bringt erheblichen Mehrwert sowohl für die Qualitätskontrolle als auch für die Flexibilität, da der Prozess auf das Werkzeug und nicht auf eine bestimmte Spritzgussmaschine abgestimmt ist. Unsere Ingenieure und Techniker können denselben Prozess über mehrere Produktionsläufe, Maschinen und Materialchargen hinweg überwachen, steuern und beibehalten.
Was sind die wichtigsten Vorteile für die Kunden?
Der Hauptvorteil für PCI-Kunden ist die Qualität – oder mit anderen Worten: ein bemerkenswert konsistentes Produkt. Durch die Kopplung von Maschinen- und eDart-Steuerung können wir einen stabilen, geschlossenen Regelkreis etablieren, der einen konstanten Kunststoffdruck sicherstellt und Abweichungen am Bauteil minimiert. Dieses hohe Maß an Kontrolle beinhaltet auch die Option, Teile aufgrund von Maschinen- und eDart-Alarmgrenzwerten automatisch auszuschleusen. Das Ergebnis sind äußerst gleichmäßige Qualitätsteile für den Versand und weniger Ausschussmaterial für das Recycling.
PCI-Kunden profitieren außerdem von pünktlicher Lieferung. Die eDart-Systeme von RJG ermöglichen uns, Prozesse auf das Werkzeug und nicht auf die Maschine abzustimmen. Dadurch kann PCI diese Prozesse auf eine größere Zahl an Pressen übertragen und gleichzeitig das gleiche Prozessregelungsniveau beibehalten. Diese Konsistenz führt zu mehr verfügbaren Pressen, um den sich ständig ändernden Kundenbedarf zu erfüllen.
Warum produziert PCI mit den RJG eDart-Systemen bessere Teile?
Die Einführung des RJG eDart-Systems hat einen grundlegenden Wandel im Management der Bauteilkonsistenz über verschiedene Materialchargen bei reduziertem Ausschuss und geringerer Bearbeitungszeit bewirkt. PCI verarbeitet Produkte aus weit über 100 verschiedenen Harztypen, größtenteils technisch anspruchsvolle Kunststoffe mit unterschiedlichen Füllstoffgehalten. Diese Kunststoffe weisen von Natur aus eine große Bandbreite an Viskosität auf, sowohl durch die Beschaffenheit des Harzes als auch durch den Füllstoffgehalt. Wissenschaftlicher Spritzguss begrenzt die Auswirkungen von Viskositätsschwankungen bereits teilweise, aber das RJG eDart-System ermöglicht es PCI, Kunststoffdruckschwankungen innerhalb des Werkzeugs während des Spritzzyklus zu überwachen und zu steuern. Dieses fortschrittliche Maß an Prozesskontrolle bedeutet, dass der Kunststoffdruck in jedem Zyklus reguliert wird. Einen konstanten Kunststoffdruck zu halten ist ein Schlüsselfaktor für ein konsistentes Produkt.
Wie unterstützt RJG die Anforderungen und Arbeit der PCI-Ingenieure?
Eine Führungsrolle bei Innovation und Technologie in allen PCI-Bereichen einzunehmen, ist ein zentraler Bestandteil unserer DNA. Daher steht Prozesskontrolle im Mittelpunkt der Arbeit unserer Ingenieure, die in vielerlei Hinsicht auf RJG setzen. Zum einen ist das RJG eDart-Prozessmapping bei PCI Voraussetzung für jede neue Werkzeugqualifikation. Ein RJG-Trainer besucht PCI jedes Quartal, um Schulungen aufzufrischen und unsere Prozesseure zu auditieren. Unsere Ingenieure nutzen diese Gelegenheiten häufig, um ihre Kenntnisse über Drucküberwachung und -regelung im Werkzeug weiterzuentwickeln. Sie können die Position der Drucksensoren bei neuen Werkzeugen eigenständig spezifizieren, für schwierige Anwendungen bietet RJG aber auch Unterstützung an. Schließlich können unsere Ingenieure sich auf eine Schuss-für-Schuss Historie verlassen, die im eDart-System gespeichert wird und zur Fehlerbehebung und Ursachenanalyse dient.
Hat die RJG eDart-Technologie bei unterschiedlichen Teilearten oder -größen einen größeren oder geringeren Einfluss?
Wir haben festgestellt, dass die RJG eDart-Technologie für alle Teilegrößen anwendbar ist. Besonders vorteilhaft ist sie bei großen Teilen, die in Massenkunststoffen mit hohem Schrumpfungsgrad gefertigt werden. Sie ist aber auch für kleine, kritische Komponenten in hochgefüllten technischen Kunststoffen äußerst sinnvoll. Als goldene Regel gilt: PCI entwickelt jedes Werkzeug für die Drucküberwachung im Werkzeug. Unsere Kunden erwarten ein konsistentes Produkt, und die geschlossene Prozessregelung mittels eDart ist die Lösung dafür.
Welche Schulungsprotokolle gibt es für PCI-Mitarbeiter, die die Technologie nutzen?
RJG verfügt über eine hervorragende Schulungsinfrastruktur, die für den Erfolg eines Verarbeiters mit diesen Produkten entscheidend ist. Die RJG-Systeme sind keine einfache Lösung per Knopfdruck, sondern ein technologisches Werkzeug, das bei maximaler Nutzung dramatische Ergebnisse für den Verarbeiter liefern kann.
Um RJG besonders effektiv einzusetzen, ist es notwendig, dass die Mitarbeiter in der Produktion das Potenzial des Systems verstehen. Wir nutzen Online-, interne und externe Präsenzschulungen, die von RJG angeboten werden. Die Online-Optionen sind hervorragende Einführungskurse für unsere Einstiegs-Spritzgießer. Das externe Präsenztraining richtet sich an angehende Master Molder und findet praxisnah in den RJG-Trainingszentren statt. Die interne Option haben wir gemeinsam mit unserem RJG-Trainer entwickelt, um einen stufenweisen Wissensaufbau während der verschiedenen Phasen der RJG-Kompetenz zu ermöglichen.
Der Trainer verbringt 3-4 Tage mehrmals im Jahr vor Ort in unserer Einrichtung und hilft dabei, unsere Techniker in RJG- und wissenschaftlichen Spritzgießprinzipien zu unterrichten und auszubilden. Dies ist eine sehr wertvolle Gelegenheit für unser Produktionspersonal und etwas, worauf sich jeder freut.
Sind in den kommenden Monaten weitere technologische Fortschritte oder Verbesserungen für PCI geplant?
Wir sind daran interessiert, KI (künstliche Intelligenz) und maschinelles Lernen mit RJG zu kombinieren, um unsere Prozesssteuerung in Echtzeit zu verbessern. Wir haben absolutes Vertrauen darin, dass die RJG-Systeme die Fertigungsvariablen beherrschen werden. Dennoch möchten wir den nächsten Schritt gehen, um proaktiv die Variablen insgesamt zu reduzieren. Dieser Ansatz erfordert eine weiterentwickelte Fähigkeit, die RJG-Ausgaben zu analysieren und Aktionspläne zu erstellen, um die in den Spritzgießprozessen vorhandenen Variablen anzugehen.
