Dielektrische Analysedaten (DEA) vom Werkzeug

Verstehen, was im Werkzeug passiert

Abweichungen in den Eigenschaften und im Verhalten von Rohstoffen sind unvermeidlich. Darüber hinaus sind die Einflussfaktoren bestenfalls zufällig und können von schwankender Feuchtigkeit und Umgebungstemperatur bis hin zur Alterung von Rohstoffen und Lagerbedingungen reichen.

Die Stärke von sensXPERT liegt in seiner einzigartigen Fähigkeit, diese vielen komplexen Variablen intelligent und in Echtzeit zu überwachen und anzupassen. Ausgangspunkt ist die von sensXPERT entwickelte Dielektrische Analyse (DEA), die durch den sensXPERT Dielektrischen Sensor realisiert wird.

Der Sensor wird direkt in das Werkzeug eingebaut und bietet eine verbesserte Empfindlichkeit und die Möglichkeit, eine größere Bandbreite an Materialeigenschaften zu messen. Die Elektrode des Sensors steht nämlich in direktem Kontakt mit dem Material in der Form und überträgt ein elektrisches Wechselfeld. Dadurch werden die Moleküle des Materials in Bewegung gesetzt. Mit dem Aushärten oder Verfestigen des Materials nimmt diese Bewegung ab, während die „mechanische Viskosität“ zunimmt. Dies ermöglicht es dem dielektrischen Sensor, Veränderungen in den Materialeigenschaften zu bewerten. Diese Echtzeitdaten werden dann mit vorhandenen materialwissenschaftlichen Informationen kombiniert, um Maschinenlernmodelle zu erstellen.

Letztlich können diese Maschinenlernmodelle Qualitätsindikatoren wie den Aushärtungsgrad, den Kristallisationsgrad, eine Glasübergangstemperatur, das Fließverhalten oder andere relevante thermische und mechanische Eigenschaften des verarbeiteten Polymers berechnen. Mit diesen Informationen revolutioniert sensXPERT die Art und Weise, wie Sie Ihren Fertigungsprozess steuern, indem Sie ihn dynamisch auf mögliche Abweichungen anpassen können.

Relevante Herausforderungen der Branche

Um das wahre Potenzial der dielektrischen Analyse im Werkzeug zu verstehen, muss man diese im Kontext der verschiedenen Herausforderungen der Branche betrachten. Im Folgenden finden Sie einige Herausforderungen und Probleme, die Sie vielleicht kennen:

HERAUSFORDERUNG 01

Mangel an Transparenz

Derzeit verlässt sich die Kunststoffindustrie in hohem Maße auf die übliche Mischung aus Materialcharakterisierung, Modellierung und Prozesssimulation. Ganz zu schweigen von dem zusätzlichen Bedarf an erfahrenen Mitarbeitern, die diese Informationen in einem realen Fertigungsszenario umsetzen können. Eine Qualitätskontrolle der hergestellten Teile ist erst nach ihrer Herstellung möglich, d. h. was während des Herstellungsprozesses im Inneren des Werkzeugs geschieht, ist nicht sichtbar. Das bedeutet längere Zykluszeiten mit eingebauten Sicherheitszugaben, überflüssigen Ausschuss und unnötigen Energieverbrauch. Dieser Mangel an Transparenz erschwert es auch, die Ursache von Produktionsfehlern festzustellen, wodurch die Wiederinbetriebnahme einer Fertigungslinie länger dauert.

HERAUSFORDERUNG 02

Qualitätsschwankungen

Bei der Verarbeitung von Rohmaterial kann nicht erwartet werden, dass es sich gleichbleibend und vorhersehbar verhält – selbst wenn das Material aus derselben Charge stammt! In der Tat gibt es viele unvorhersehbare Einflussfaktoren, die das Materialverhalten während der Herstellung beeinflussen können, z. B. Feuchtigkeit, Alterung, Lagerbedingungen, jahreszeitliche Veränderungen usw. Mit der derzeitigen Praxis, sich auf Simulationen des Materialverhaltens zu verlassen, können unmöglich alle diese unvorhersehbaren Einflussfaktoren berücksichtigt werden. Das Ergebnis ist in der Regel, dass die Realität nicht den Erwartungen entspricht. Oder in anderen Worten: Der Fertigungsprozess in Echtzeit stimmt nicht überein mit der Simulation desselbigen. Diese unvorhergesehenen Abweichungen können zu Schwankungen in der Fertigungsqualität, mehr Ausschuss und einem Anstieg der damit verbundenen Kosten führen.

HERAUSFORDERUNG 03

Die „Black Box“ der Fertigung

Wie zuvor erwähnt, wird vor dem eigentlichen Fertigungsprozess eine Simulation des Materialverhaltens vorgenommen. Die Qualität der hergestellten Teile kann erst nach der Bearbeitung beurteilt werden. Was also dazwischen passiert, ist im Wesentlichen eine „Black Box“. Der Prozess im Werkzeug ist für die Außenwelt unsichtbar und es gibt keine Möglichkeit zu erfahren, was in Echtzeit geschieht – es gibt nur Annahmen, die auf Simulationen basieren. Dieser Mangel an Informationen über das Materialverhalten im Werkzeug bedeutet, dass die Hersteller nicht in der Lage sind, Abweichungen zu erkennen und daher nur begrenzte Maßnahmen zur Optimierung des Fertigungsprozesses ergreifen können. Selbst wenn der Herstellungsprozess gleich bleibt, besteht also immer das Risiko, dass Teile gefertigt werden, die nicht den spezifischen Anforderungen der Qualitätskontrolle entsprechen.

Vorteile der Dielektrischen Analysedaten im Werkzeug

VORTEIL 01

Einblick in das Materialverhalten

Trotz der vielen unbekannten und unvorhersehbaren Faktoren, die sich auf das Materialverhalten auswirken, kann sensXPERT Ihnen jetzt helfen, diese Veränderungen zu erkennen und zu überwachen – dank Echtzeitdaten durch dielektrische Sensoren im Werkzeug. Diese bisher unsichtbaren Abweichungen im Materialverhalten im Werkzeug können nun in Echtzeit in der zugehörigen sensXPERT Web App visualisiert werden.

VORTEIL 02

Dynamische & adaptive Prozesssteuerung

Materialabweichungen innerhalb des Werkzeugs sind unvermeidlich, aber mittels der dielektrischen Analysedaten von sensXPERT können Sie deren Auswirkungen minimieren. Zusammen mit anderen Daten werden diese Daten in Maschinenlernmodelle eingespeist, die den optimalen Aushärtungs- oder Kristallisationspunkt und andere wichtige Parameter genau vorhersagen können. Mit diesen Erkenntnissen können Sie ein neues Maß an dynamischer und anpassungsfähiger Kontrolle über Ihren Fertigungsprozess erlangen.

VORTEIL 03

Qualitätskontrolle für jedes hergestellte Teil

Anhand der sensXPERT-Sensoren im Werkzeug lässt sich genau erkennen, was mit dem Material während der Aushärtungs- oder Kristallisationsphase geschieht. Bei einer unerwarteten Abweichung im Materialverhalten können Sie dank dieser neuen Transparenz schnell reagieren. Sie können Ihren Prozess dynamisch anpassen, um sicherzustellen, dass die Qualität des gefertigten Teils Ihren Anforderungen entspricht, unabhängig von etwaigen Abweichungen. Im Gegensatz zu dem, was nach dem Prozess geschieht, findet diese neue Art der Qualitätskontrolle direkt im Werkzeug statt – für jedes gefertigte Teil und in Echtzeit!

VORTEIL 04

Verringerung der Zykluszeiten

Die Erfassung einer so großen Menge von Echtzeitdaten während des Fertigungsprozesses hat erhebliche Auswirkungen auf die Zykluszeiten. So können die Maschinenlernmodelle von sensXPERT den Aushärtungs- oder Kristallisationsgrad für jedes einzelne gefertigte Teil vorhersagen. Anders als in der Vergangenheit, als die Hersteller sich auf „Sicherheitspuffer“ in der Zykluszeit verlassen mussten, ermöglicht dies jetzt eine präzise Steuerung des Formgebungsprozesses ohne Qualitätseinbußen. sensXPERT kann dadurch die derzeitigen Zykluszeiten um bis zu 30 % reduzieren!

VORTEIL 05

Verringerung der Ausschussrate

Die dielektrischen Analysedaten von sensXPERT können dazu beitragen, die Menge an fehlerhaften Teilen um bis zu 50 % zu reduzieren. Durch die Kombination von Echtzeit-Fertigungsdaten mit materialwissenschaftlichen Informationen ermöglicht sensXPERT Ihnen, den Prozess mit absoluter Sicherheit dynamisch zu steuern und anzupassen. Unter anderem sind Sie in der Lage, eine gleichbleibende Fertigungsqualität aufrechtzuerhalten, unabhängig von potenziellen Abweichungen im Werkzeug – und damit die Ausschussmenge radikal zu verringern!

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