Regelungsstrategie für das Kaskadenspritzgießen mit servoelektrisch angetriebenen Heißkanalnadeln
Das Kaskadenspritzgießen ist das bevorzugte Verfahren bei der Herstellung von Bauteilen mit langen Fließweglängen ohne sichtbare Bindenähte. Zum Ausgleich von Prozessfluktuationen, wie der Verarbeitung unterschiedlicher Materialchargen, wurde im Projekt KaskaRe eine Werkzeuginnendruckregelung für das Kaskadenspritzgießen entwickelt. Dabei wird die Druckübertragung in die Kavität an jedem Anschnitt reguliert, indem die Druckübertragung mittels variabler Öffnungshübe der Heißkanalverschlussnadeln eingestellt wird.
Zur Steigerung der Regelgüte wurden in einem ersten Schritt die Geometrien der Nadelführung und der Verschlussnadel numerisch optimiert und damit der Zusammenhang zwischen Öffnungshub und Fließwiederstand linearisiert (Abb. 1). Der Optimierung lag ein physikalisches Prozessmodell zur Beschreibung des Systemverhaltens zugrunde. Durch die verbesserte Regelgüte aufgrund des gleichmäßigen Einflusses der Nadelbewegungen auf die Regelgüte kann die Prozesskonstanz weiter gesteigert werden.
Für die Entwicklung der Werkzeuginnendruckregelung für das Kaskadenspritzgießen wurde zunächst die Prozessführung konzipiert. Aufgrund des Füllens über mehrere Anschnitte kann auch die Druckübertragung in die Kavität an jedem der Gates individuell beeinflusst werden. Mittels Spritzgießsimulationen wurde der Einfluss individueller Nadelbewegungen auf die Druck- und Temperaturverteilung in der Kavität analysiert. Da die Nadelbewegungen aufgrund der Materialabkühlung im Zuge des sequentiellen Füllens die Prozessbedingungen nur in düsennahen Bereichen beeinflussen, werden für die Regelung alle Nadeln gleichermaßen bewegt. Durch die Anwendung der Regelung kann die Prozesskonstanz beim Kaskadenspritzgießen gesteigert werden.
© IKVProjektdaten und Förderung
Wir danken dem BMWE für die Förderung des IGF-Projekts (Förderkennzeichen 22805 N) und den Projektpartnern für die Zusammenarbeit.
Projektlaufzeit: 01.03.2023 – 31.07.2025
Förderung:
