AT527827B1 - Verfahren zum Bestimmen einer Vernetzungszeit - Google Patents
Verfahren zum Bestimmen einer VernetzungszeitInfo
- Publication number
- AT527827B1 AT527827B1 ATA50262/2024A AT502622024A AT527827B1 AT 527827 B1 AT527827 B1 AT 527827B1 AT 502622024 A AT502622024 A AT 502622024A AT 527827 B1 AT527827 B1 AT 527827B1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- crosslinking
- time
- degree
- signal
- determined
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/0288—Controlling heating or curing of polymers during moulding, e.g. by measuring temperatures or properties of the polymer and regulating the process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C45/7653—Measuring, controlling or regulating mould clamping forces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C45/80—Measuring, controlling or regulating of relative position of mould parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76003—Measured parameter
- B29C2945/76013—Force
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76003—Measured parameter
- B29C2945/76066—Time
- B29C2945/76076—Time duration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76003—Measured parameter
- B29C2945/76083—Position
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76003—Measured parameter
- B29C2945/76137—Degree of crosslinking, solidification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76177—Location of measurement
- B29C2945/76254—Mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76344—Phase or stage of measurement
- B29C2945/76414—Solidification, setting phase
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76494—Controlled parameter
- B29C2945/76551—Time
- B29C2945/76561—Time duration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76494—Controlled parameter
- B29C2945/76622—Degree of crosslinking, solidification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2945/00—Indexing scheme relating to injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould
- B29C2945/76—Measuring, controlling or regulating
- B29C2945/76822—Phase or stage of control
- B29C2945/76892—Solidification, setting phase
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Verfahren zum Bestimmen einer für das Erreichen eines vorgegebenen Vernetzungsgrades erforderlichen Vernetzungszeit und/oder zum Visualisieren eines zeitlichen Verlaufs eines Vernetzungsgrads wenigstens eines vernetzenden Materials in einem durch Aufbringen einer Schließkraft unter mechanischer Spannung stehenden Formwerkzeug einer Formgebungsmaschine unter Verwendung wenigstens eines Sensors der Formgebungsmaschine, durch welchen wenigstens ein zeitabhängiges Signal erfasst wird, welches für eine durch die fortschreitende Vernetzung verursachte Änderung der mechanischen Spannung über die Zeit charakteristisch ist und durch einen vorgegebenen Zusammenhang zwischen der mechanischen Spannung und des Vernetzungsgrades die für das Erreichen des vorgegebenen Vernetzungsgrades erforderliche Vernetzungszeit bestimmt wird und/oder der zeitliche Verlauf des Vernetzungsgrads visualisiert wird.
Description
Ss N
[0001] Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer für das Erreichen eines vorgegebenen Vernetzungsgrades erforderlichen Vernetzungszeit und/oder zum Visualisieren eines zeitlichen Verlaufs eines Vernetzungsgrads wenigstens eines vernetzenden Materials und eine Formgebungsmaschine mit zumindest einer Recheneinheit, die für die Durchführung eines solchen Verfahrens konfiguriert ist.
[0002] Bei solchen vernetzenden Materialien handelt es sich zum Beispiel um Elastomere (beispielsweise Flüssigsilikon oder Kautschuk) oder Duroplaste. Wird einem vernetzenden Material zum Beispiel in Form von Wärme Energie zugeführt, so beginnt die Vernetzungsreaktion. Der Fortschritt der Vernetzung kann mit dem Vernetzungsgrad quantifiziert werden.
[0003] Es sind mehrere Verfahren zum Bestimmen des Vernetzungsgrads und der Vernetzungszeit bekannt. Dabei kann unterschieden werden zwischen Inline-Verfahren an der Formgebungsmaschine selbst und Verfahren, welche lediglich in einem Labor durchgeführt werden können.
[0004] Die Messung der Vernetzungszeit im Labor kann beispielsweise mit der dynamischen Differentialkalorimetrie oder Differentialthermoanalyse vorgenommen werden. Dabei wird das zu vernetzende Material in einen verkapselten Behälter gegeben und durch ein definiertes Temperaturprofil Wärme zugeführt. Verglichen wird die aufgenommene oder abgegebene Wärmemenge der Probe mit einem zweiten verkapselten Behälter, welcher jedoch leer ist. Auf Basis der exothermen oder endothermen Wärmemengendifferenz kann der Vernetzungsgrad oder zeitlich aufgelöst die Vernetzungszeit bestimmt werden.
[0005] Weiters können die druckdynamischen Eigenschaften von vernetzenden Materialien verwendet werden, um die Vernetzungszeit zu bestimmen. Dabei wird die Probe eingespannt und einmalig oder oszillierend mit einer Kraft beaufschlagt. Ausgewertet wird zum Beispiel die Elastizität des zu vernetzenden Materials, welche mit zunehmendem Vernetzungsgrad steigt.
[0006] Diese Methoden haben den Nachteil, dass sie nicht inline verwendet werden können. Mit "inline“ ist das Bestimmen des Vernetzungsgrades während der Produktion in der Formgebungsmaschine gemeint.
[0007] In WO 2010/005375 wird die Inline-Bestimmung der Vernetzungszeit mit Hilfe von Ultraschall beschrieben. Dabei wird die Laufzeit von Ultraschallsignalen durch die Probe gemessen. Aufgrund der Dichteänderung beim Vernetzungsvorgang kann somit auf die Vernetzungszeit rückgeschlossen werden. Hier wirkt sich der Effekt der Dichteänderung auf die Laufzeit des Ultraschallsignals aus.
[0008] WO 2024/003027 A1 beschreibt ein Verfahren zur Vernetzungszeitbestimmung auf Basis eines Werkzeuginnendrucks. Infolge der Dichteänderung und der damit verbundenen volumetrischen Änderung des vernetzenden Materials während des Vernetzungsvorgangs ändert sich auch der Werkzeuginnendruck und damit die lokal auftretende Kraft auf den Werkzeuginnendrucksensor. Mathematisch wird die Vernetzungszeit durch zweimalige Ableitung des Werkzeuginnendrucks mit anschließender Bestimmung eines ausgezeichneten oder mehrerer ausgezeichneter Punkte durchgeführt. Ausgezeichnete Punkte können ein Nulldurchgang, Maximum, Minimum etc. sein.
[0009] Nachteilig bei diesem Verfahren ist die lokale Messung des Werkzeuginnendrucks. Handelt es sich um ein Bauteil mit unterschiedlichen Wanddicken so ergeben sich auch lokal unterschiedliche Vernetzungszeiten. Generell ist die lokale Werkzeuginnendruckmessung für Fluide und Schmelzen gut geeignet, da sich Druckunterschiede nahezu ausgleichen, solange das Material flüssig ist. Nach dem schichtweisen Aushärten oder Vernetzen können sich jedoch stark unterschiedliche Flächenpressungen und lokale Krafteinwirkungen ergeben, welche erhebliche Messfehler hinsichtlich Vernetzungszeitbestimmung zur Folge haben. Die zusätzlichen Kosten eines Werkzeuginnendrucksensors sowie etwaiger Auswerteeinheiten mögen als weiterer Nachteil hier nicht unerwähnt bleiben.
A ‚hes AT 527 827 B1 2025-07-15
Ss N
[0010] Es ist eine Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, welches die oben diskutierten Nachteile vermeidet.
[0011] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und/oder des Anspruchs 2.
[0012] Bei einem solchen Verfahren zum Bestimmen einer für das Erreichen eines vorgegebenen Vernetzungsgrades erforderlichen Vernetzungszeit oder umgekehrt (umgekehrt bedeutet: die Bestimmung, welcher Vernetzungsgrad zu einer vorgegebenen Vernetzungszeit vorliegt) wenigstens eines vernetzenden Materials in einem durch Aufbringen einer Schließkraft unter mechanischer Spannung stehenden Formwerkzeug einer Formgebungsmaschine wird unter Verwendung wenigstens eines Sensors der Formgebungsmaschine, durch welchen wenigstens ein zeitabhängiges Signal erfasst wird, welches für eine durch die fortschreitende Vernetzung verursachte Änderung der mechanischen Spannung über die Zeit charakteristisch ist und durch einen Zusammenhang zwischen der mechanischen Spannung und dem Vernetzungsgrad die für das Erreichen des vorgegebenen Vernetzungsgrades erforderliche Vernetzungszeit bestimmt wird, oder umgekehrt (d. h. die Bestimmung, welcher Vernetzungsgrad zu einer vorgegebenen Vernetzungszeit vorliegt).
[0013] Bei einem Verfahren zum Bestimmen und/oder Visualisieren eines zeitlichen Verlaufs eines Vernetzungsgrads wenigstens eines vernetzenden Materials in einem durch Aufbringen einer Schließkraft unter mechanischer Spannung stehenden Formwerkzeug einer Formgebungsmaschine unter Verwendung wenigstens eines Sensors der Formgebungsmaschine, durch welchen wenigstens ein zeitabhängiges Signal erfasst wird, welches für eine durch die fortschreitende Vernetzung verursachte Änderung der mechanischen Spannung über die Zeit charakteristisch ist, wobei durch einen Zusammenhang zwischen der mechanischen Spannung und dem Vernetzungsgrad der zeitliche Verlauf des Vernetzungsgrads oder daraus abgeleiteter Größen bestimmt und/oder visualisiert wird.
[0014] Der Zusammenhang kann beispielsweise daraus vorgegeben sein, dass bei einem Erreichen eines Plateaus der zeitlichen Änderung der mechanischen Spannung ein Vernetzungsgrad von 100 % als gegeben angesehen wird, ein Zusammenhang zwischen mechanischer Spannung und Vernetzungsgrad vor dem Erreichen des Plateaus muss nicht bekannt sein, auch wenn er prinzipiell ermittelbar ist, für den Bereich vor dem Erreichen des Plateaus kann ein gewünschter Zusammenhang - der Einfachheit halber ein linearer Zusammenhang - angenommen werden.
[0015] Der Vernetzungsgrad kann überwacht und/oder gespeichert werden.
[0016] Durch die in der Offenbarung gelehrten Verfahren ist die Bestimmung und/oder Visualisierung des zeitlichen Verlaufs des Vernetzungsgrades von vernetzenden Materialien direkt in der Formgebungsmaschine möglich. Insbesondere kann eine optimale Vernetzungszeit bestimmt werden. Optimal bedeutet in diesem Fall so lange wie notwendig, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften des Endprodukts aus dem vernetzten Material zu erhalten, jedoch nicht unnötig länger, da sich dadurch bei einer zyklisch arbeitenden Formgebungsmaschine die Zykluszeit verlängert und damit die Produktivität sinkt und der spezifische Energieverbrauch pro Bauteil steigt.
[0017] Schutz wird auch begehrt für eine Formgebungsmaschine, mit zumindest einer Recheneinheit, die für die Durchführung einer dieser Verfahren konfiguriert ist.
[0018] Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
[0019] Die grundsätzliche Idee der Vernetzungsgradbestimmung basiert auf einer Dichteänderung beim Vernetzen eines vernetzenden Materials in einer Formkavität eines durch eine aufgebrachte Schließkraft unter mechanischer Spannung stehenden Formwerkzeugs einer Formgebungsmaschine.
[0020] Während der und durch die Vernetzung ergibt sich eine zusätzliche mechanische Verspannung des Formwerkzeugs sowie der Formgebungsmaschine. Diese Anderung der Verspannung wird messtechnisch erfasst. Daraus kann der zeitliche Verlauf der Anderung des Vernet-
A ‚hes AT 527 827 B1 2025-07-15
Ss N
zungsgrades und als ausgewählter Punkt auch die Vernetzungszeit berechnet werden.
[0021] Bei der Herstellung von Silikon- oder Kautschukbauteilen mit Hilfe von Spritzgießmaschinen wird, wie beim Thermoplastspritzguss zuerst das Formwerkzeug geschlossen, danach Schließkraft aufgebaut und das System der Spritzgießmaschine verspannt, bevor das zu vernetzenden Material eingespritzt wird und unter Wärmeeintrag vernetzt.
[0022] Die Vernetzungsreaktion des zu vernetzenden Materials hat eine Dichteänderung und Volumenänderung zur Folge. Diese volumetrische Ausdehnung des Materials bewirkt in Folge eine zusätzliche Verspannung des Systems, welche zum Beispiel entweder durch Dehnungsmesssensoren, Abstandssensoren oder indirekt über die entstehende Schließkraftüberhöhung gemessen werden kann. Schließkraftsensoren können auf dem Prinzip der Dehnungsmessung (zum Beispiel Dehnungsmessstreifen) aufgebaut sein.
[0023] Die Formgebungsmaschine kann bei aufgebrachter Schließkraft als vorgespannte mechanische Feder betrachtet werden, da alle wesentlichen Bauteile, welche zum Aufbringen der Schließkraft benötigt werden (mit Ausnahme von Hydrauliköl bei hydraulischen Spritzgießmaschinen) aus Stahl oder Stahlguss hergestellt sind und so dimensioniert werden, dass sie im linear-elastischen Bereich belastet werden. Dieser lineare Zusammenhang zwischen Dehnung, Kraft und Federsteifigkeit wird durch das Hook’sche Gesetz beschrieben.
[0024] Die räumliche Änderung der Kavität in Maschinenlängsrichtung während des Produktionsvorganges wird als Werkzeugatmung bezeichnet. Als Maschinenlängsrichtung wird bei Formgebungsmaschinen die Richtung der Schließ- oder OÖffnungsbewegung des Formwerkzeugs bezeichnet.
[0025] Die Berechnung der Werkzeugatmung wird in AT 514 856 B1 detailliert beschrieben. Sie umfasst im Wesentlichen folgende Schritte (vgl. Figur 1):
[0026] Bestimmung der Referenzkurven:
[0027] Vor der Produktion ist eine Referenzkurvenbestimmung notwendig. Im Zuge dieser Referenzkurvenermittlung werden mehrere Schließkraftverläufe bei unterschiedlich hohen Schließkräften im Trockenlauf gespeichert und verarbeitet. Der Unterschied zwischen Trockenlauf und Produktion ist lediglich das Einspritzen von Material in die Formkavität. Beim Trockenlauf werden somit alle Maschinenbewegungen mit Ausnahme der Einspritzbewegung durchgeführt. Die Federsteifigkeit k des Systems wird aus der Änderung der Schließkraft dividiert durch die Änderung der Formposition berechnet.
RK-F
X2 7 X41
k=
[0028] Die Schließkräfte F1 und F2 werden über einen Schließkraftsensor ermittelt, die Formpositionen x1 und xz können bei Formgebungsmaschinen mit Kniehebel aus den Stellungen des Antriebsmotors umgerechnet mit der Kniehebelkinematik ermittelt werden. Bei hydraulischen Maschinen wird der Formweg gemessen, welcher aufgrund der Bauweise der Spritzgießmaschine näherungsweise die gesamte Dehnung der Formgebungsmaschine und des Werkzeugbereichs erfasst.
[0029] Für präzisere Ergebnisse können weitere Wertepaare von Schließkraft und Formposition verwendet werden, woraus mittels linearer Regression die Steifigkeit ermittelt wird.
[0030] Ermittlung der Schließkraftdifferenz:
[0031] Der Schließkraftverlauf F(t) der Produktion unterscheidet sich vom Schließkraftverlauf der Referenzkurve Frer(t) im Idealfall lediglich durch die aus dem Produktionsvorgang resultierende Schließkraftveränderung. Die Ursache für diese Schließkraftänderung ist die durch die Einspritzbewegung verursachte Werkzeugatmung Axamung(t). Diese kann somit aus der Schließkraftänderung unter Verwendung der Federsteifigkeit k zu
F(t) nn F,ef(£)
AXatmung (t) = I
berechnet werden.
[0032] Reduzieren zusätzlicher Einflüsse: Zusätzlich wird der Schließkraftverlauf vor allem durch Temperaturänderungen aber auch durch dynamische Kräfte beeinflusst. Die durch die Temperaturänderungen im Werkzeugatmungssignal als Drift auftretende Einflüsse werden zyklisch zum Zeitpunkt Beginn Einspritzen hinsichtlich einem Offset abgeglichen, indem die Referenzkurven mit unterschiedlichen Schließkräften so interpoliert werden, dass die interpolierte Referenzkurven zum Zeitpunkt Beginn Einspritzen exakt den gleichen Schließkraftwert verglichen mit der Schließkraftkurve der Produktion aufweist.
F(£) Roffset () Fref €) k
[0033] Ein Vorteil der oben beschriebenen indirekten Messung der Werkzeugatmung ergibt sich dadurch, dass die Schließkraft oder Schließkraftüberhöhung in allen wesentlichen Teilen für den Schließkraftaufbau gemessen werden kann. Aus diesem Grund kann auf direkte Werkzeugatmungsmessung mit Werkzeugsensorik verzichtet und maschinenseitig verbaute Sensorik verwendet werden. Weiters ist die Sensorik der Schließkraftmessung wesentlich günstiger als die direkte Wegmesssensorik mit entsprechend gleicher Genauigkeit.
AXatmung (t) =
[0034] Durch die beschriebene Ermittlung der Werkzeugatmung, insbesondere der Reduktion von Störgrößen mittels Referenzkurven, wird die Auswirkung des Vernetzungsvorgangs auf die Werkzeugatmung isoliert ermittelt, wodurch eine einfache mathematische Bestimmung in Folge möglich ist.
[0035] Aus dem Werkzeugatmungssignal kann die Vernetzungszeit bestimmt werden, indem mathematisch der Beginn des Plateaus ermittelt wird (siehe Figur 2).
[0036] Die mathematische Berechnung der Vernetzungszeit umfasst in einem einfachen Ausführungsbeispiel zwei Schritte:
- Ermitteln des Maximums der Werkzeugatmung - Berechnen jener Zeit bei der das Werkzeugatmungssignal einen vorgegebenen Wert (hier als Beispiel 90 %) des Maximums erreicht hat
[0037] Die Prozentangabe des Maximums kann durch einen Benutzer parametriert werden.
[0038] Aber auch andere mathematische Auswertungen könnten verwendet werden, wie zum Beispiel:
- die erste und/oder zweite Ableitung der Werkzeugatmung
- Methoden welche Modelle nach dem least-square-Prinzip in die Daten fitten
- Neuronale Netzwerke
[0039] Der Vorteil eines Werkzeugatmungssignals gegenüber einem Forminnendrucksignal ist, dass das Werkzeugatmungssignal eine integrale Information der Auswirkungen des Vernetzungsvorganges des gesamten Bauteils liefert. Im Gegensatz dazu stellt der Forminnendruck eine lokale Information dar, welche durch die Stützwirkung fehlerbehaftet ist.
[0040] Durch die Berechnungsmethode der Werkzeugatmung mit Hilfe von Referenzkurven wird der Effekt der Vernetzung isoliert ermittelt und kann dadurch einfach ausgewertet werden - lediglich eine Maximumberechnung ist erforderlich.
[0041] Das Verfahren ermöglicht eine Ermittlung und Visualisierung einer Kennzahl aus dem Werkzeugatmungssignal, auch über mehrere Zyklen der Formgebungsmaschine hinweg. Dieses kann in weiterer Folge zur Prozessanalyse und/oder -überwachung herangezogen werden Zum Beispiel kann das Maximum des Plateaus als PD-Wert (Wert eines Prozessdaten-Protokolls) abgespeichert und überwacht werden.
[0042] Bevorzugte Formgebungsmaschinen sind Spritzgießmaschinen und Formpressen.
A ‚hes AT 527 827 B1 2025-07-15
Ss N
[0043] Die Figuren zeigen:
[0044] Figur 1 zeigt eine mögliche Berechnung der Werkzeugatmung. In der oberen Darstellung sind die Schließkraftverläufe der interpolierten Referenzkurve (strichliert) und der Produktion (durchgezogen) dargestellt. Die Differenz der beiden Schließkraftverläufe (schraffiert) resultiert aus der Werkzeugatmung, welche in der unteren Darstellung über die Steifigkeit rückgerechnet dargestellt ist.
[0045] Figur 2 zeigt eine Visualisierung des zeitlichen Verlaufs der Werkzeugatmung und die Bestimmung der Vernetzungszeit.
[0046] Die Figuren 3a und 3b zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem eine Ermittlung und Visualisierung einer aus dem Werkzeugatmungssignal abgeleiteten Kennzahl (hier: integrale Werkzeugatmung als Maß für die Vernetzungsgeschwindigkeit, welche mit der Wärmemenge korreliert) erfolgt, welche eine charakteristische Größe für die Materialeigenschaften darstellt.
[0047] Figur 3a zeigt das Werkzeugatmungssignal, hervorgerufen durch den Vernetzungsvorgang eines Formgebungszyklus, wobei hier die integrale Werkzeugatmung IV2s in der Zeit vom Umschaltpunkt bis 2s nach dem Umschaltpunkt (schraffierte Fläche) berechnet wird, welche als Maß für die Vernetzungsgeschwindigkeit interpretiert werden kann. Die Vernetzungsgeschwindigkeit korreliert mit dem Wärmemenge.
[0048] In Figur 3b ist die integrale Vernetzungszeit IV2s für mehrere Formgebungszyklen aufgetragen. Diese Prozessdaten können mit einer oberen Überwachungsgrenze OG und einer unteren Überwachungsgrenze UG überwacht und/oder visualisiert werden. Durch die Überwachung können für die Formteilqualität relevante Veränderungen im Prozess frühzeitig erkannt werden und in Folge Ausschussteile automatisch aussortiert werden.
Claims (12)
1. Verfahren zum Bestimmen einer für das Erreichen eines vorgegebenen Vernetzungsgrades erforderlichen Vernetzungszeit, oder umgekehrt, wenigstens eines vernetzenden Materials in einem durch Aufbringen einer Schließkraft unter mechanischer Spannung stehenden Formwerkzeug einer Formgebungsmaschine unter Verwendung wenigstens eines Sensors der Formgebungsmaschine, durch welchen wenigstens ein zeitabhängiges Signal erfasst wird, welches für eine durch die fortschreitende Vernetzung verursachte Änderung der mechanischen Spannung über die Zeit charakteristisch ist, wobei durch einen Zusammenhang zwischen der mechanischen Spannung und dem Vernetzungsgrad die für das Erreichen des vorgegebenen Vernetzungsgrades erforderliche Vernetzungszeit bestimmt wird, oder umgekehrt.
2. Verfahren zum Bestimmen und/oder Visualisieren eines zeitlichen Verlaufs eines Vernetzungsgrads wenigstens eines vernetzenden Materials in einem durch Aufbringen einer Schließkraft unter mechanischer Spannung stehenden Formwerkzeug einer Formgebungsmaschine unter Verwendung wenigstens eines Sensors der Formgebungsmaschine, durch welchen wenigstens ein zeitabhängiges Signal erfasst wird, welches für eine durch die fortschreitende Vernetzung verursachte Änderung der mechanischen Spannung über die Zeit charakteristisch ist, wobei durch einen Zusammenhang zwischen der mechanischen Spannung und dem Vernetzungsgrad der zeitliche Verlauf des Vernetzungsgrads oder daraus abgeleiteter Größen bestimmt und/oder visualisiert wird.
3. Verfahren nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, wobei ein Werkzeugatmungssignal des Formwerkzeugs als das wenigstens eine zeitabhängige Signal, welches für eine durch die fortschreitende Vernetzung verursachte Änderung der mechanischen Spannung über die Zeit charakteristisch ist, verwendet wird.
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene Vernetzungsgrad so gewählt wird, dass beim Erreichen des vorgegebenen Vernetzungsgrads eine optimale Vernetzungszeit in dem Sinne vorliegt, dass ohne unnötige weitere Zufuhr von Energie und/oder ohne unnötige Verlängerung einer Herstellungszeit gewünschte physikalische Eigenschaften des vernetzten Materials erhalten werden.
5. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der vorgegebene Zusammenhang in elektronischer Form in einer Steuerung der Formgebungsmaschine hinterlegt ist.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine zeitabhängige Signal, welches für eine durch die fortschreitende Vernetzung verursachte Änderung der mechanischen Spannung über die Zeit charakteristisch ist, unter ausschließlicher Verwendung eines oder mehrerer Sensoren der Formgebungsmaschine erfasst wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Bestimmung der Vernetzungszeit durch: - Ermitteln des Maximums eines zeitlichen Verlaufs einer Werkzeugatmung und - Bestimmen oder Berechnen jener Zeit bei der das Werkzeugatmungssignal einen vorgegebenen Wert, vorzugsweise in Form eines vorgegebenen Anteils oder Prozentwerts, des Maximums erreicht hat erfolgt.
8. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als zeitabhängige Signale, welche für eine durch die fortschreitende Vernetzung verursachte Änderung der mechanischen Spannung über die Zeit charakteristisch sind, ein Schließkraftsignal und ein Formhöhensignal verwendet werden.
9. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der für das Erreichen des vorgegebenen Vernetzungsgrades erforderlichen Vernetzungszeit und/oder ein Aufbereiten eines für das Visualisieren des zeitlichen Verlaufs des Vernet-
zungsgrads erforderlichen Visualisierungssignals durch eine Recheneinheit der Formgebungsmaschine erfolgt und bevorzugt das Visualisieren an einem Monitor einer Maschinensteuerung der Formgebungsmaschine und/oder einem mit der Maschinensteuerung direkt oder indirekt über eine Cloud verbindbaren Computer und/oder einer mobilen Recheneinheit erfolgt.
10. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Ermittlung und Visualisierung einer aus dem Werkzeugatmungssignal abgeleiteten Kennzahl erfolgt, welche eine charakteristische Größe für die Materialeigenschaften darstellt.
11. Verfahren zur Herstellung wenigstens eines Bauteils aus wenigstens einem vernetzenden Material in einer zyklisch arbeitenden Formgebungsmaschine, wobei während der Herstellung des wenigstens einen Bauteils in wenigstens einem Zyklus der Formgebungsmaschine durch ein Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche - eine für das Erreichen eines vorgegebenen Vernetzungsgrades erforderliche Vernet-
zungszeit bestimmt wird, und/oder - ein zeitlicher Verlauf des Vernetzungsgrads bestimmt und/oder visualisiert wird.
12. Formgebungsmaschine, insbesondere Spritzgießmaschine, mit zumindest einer Recheneinheit, die für die Durchführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche konfiguriert ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50262/2024A AT527827B1 (de) | 2024-03-25 | 2024-03-25 | Verfahren zum Bestimmen einer Vernetzungszeit |
| DE102025110311.9A DE102025110311A1 (de) | 2024-03-25 | 2025-03-18 | Verfahren zum Bestimmen einer Vernetzungszeit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50262/2024A AT527827B1 (de) | 2024-03-25 | 2024-03-25 | Verfahren zum Bestimmen einer Vernetzungszeit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| AT527827B1 true AT527827B1 (de) | 2025-07-15 |
| AT527827A4 AT527827A4 (de) | 2025-07-15 |
Family
ID=96344652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA50262/2024A AT527827B1 (de) | 2024-03-25 | 2024-03-25 | Verfahren zum Bestimmen einer Vernetzungszeit |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT527827B1 (de) |
| DE (1) | DE102025110311A1 (de) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5497660A (en) * | 1978-01-18 | 1979-08-01 | Hitachi Ltd | Monitoring of degree of resin cure and its device |
| DE3932960A1 (de) * | 1989-10-03 | 1991-04-11 | Battenfeld Gmbh | Verfahren zur herstellung von formteilen aus plastifizierbaren kunststoff-formmassen durch spritzgiessen |
| US5174933A (en) * | 1989-12-07 | 1992-12-29 | Mazda Motor Corporation | Method of and apparatus for producing a product with a coating layer |
| DE3782040T2 (de) * | 1987-02-16 | 1993-04-15 | Consiglio Nazionale Ricerche | Vorrichtung und verfahren zum regeln der vernetzung von elastomeren in einer form. |
| DE4141996A1 (de) * | 1991-12-19 | 1993-06-24 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur ueberwachung und/oder regelung eines formgebungsprozesses fuer vernetzende formmaterialien |
| DE102011115591A1 (de) * | 2011-10-11 | 2013-04-11 | Kraussmaffei Technologies Gmbh | Verfahren zum Beschichten eines Formteils |
-
2024
- 2024-03-25 AT ATA50262/2024A patent/AT527827B1/de active
-
2025
- 2025-03-18 DE DE102025110311.9A patent/DE102025110311A1/de active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5497660A (en) * | 1978-01-18 | 1979-08-01 | Hitachi Ltd | Monitoring of degree of resin cure and its device |
| DE3782040T2 (de) * | 1987-02-16 | 1993-04-15 | Consiglio Nazionale Ricerche | Vorrichtung und verfahren zum regeln der vernetzung von elastomeren in einer form. |
| DE3932960A1 (de) * | 1989-10-03 | 1991-04-11 | Battenfeld Gmbh | Verfahren zur herstellung von formteilen aus plastifizierbaren kunststoff-formmassen durch spritzgiessen |
| US5174933A (en) * | 1989-12-07 | 1992-12-29 | Mazda Motor Corporation | Method of and apparatus for producing a product with a coating layer |
| DE4141996A1 (de) * | 1991-12-19 | 1993-06-24 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur ueberwachung und/oder regelung eines formgebungsprozesses fuer vernetzende formmaterialien |
| DE102011115591A1 (de) * | 2011-10-11 | 2013-04-11 | Kraussmaffei Technologies Gmbh | Verfahren zum Beschichten eines Formteils |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102025110311A1 (de) | 2025-09-25 |
| AT527827A4 (de) | 2025-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69622483T2 (de) | Verfahren zum Simulieren des Verhalten von Harz beim Druckgiessen | |
| DE69402877T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur statistischen echtzeitprozessüberwachung eines standpressvorganges | |
| EP3250425B1 (de) | Verschleissprognose bei bremsbelägen | |
| DE102019125587B4 (de) | Zustandsbestimmungsvorrichtung und zustandsbestimmungsverfahren | |
| DE19723728A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Haft-Gleit-Bewegungen | |
| DE102019124483B4 (de) | Zustandsbestimmungsvorrichtung und zustandsbestimmungsverfahren | |
| DE102007023605B4 (de) | Vorrichtung zum Abschätzen einer Eigenschaft eines urgeformten Bauteils | |
| US4624132A (en) | Rheometer | |
| EP0275825A1 (de) | Verfahren zur Messung von Volumenänderungen von Flüssigkeiten, insbesondere Schwundmessungen an Kunststoffen während der Härtung und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens | |
| Kotsikos et al. | Investigation of the squeeze flow behaviour of sheet moulding compounds (SMC) | |
| WO2011157261A2 (de) | Verfahren zur schwingungsarmen optischen kraftmessung, insbesondere auch bei hohen temperaturen | |
| AT527827B1 (de) | Verfahren zum Bestimmen einer Vernetzungszeit | |
| DE102016207821B4 (de) | Verfahren zum Modellieren von Verzerrung in gegossenen Verbundwerkstoffen | |
| DE19910802A1 (de) | System zur Überwachung der dynamischen Biegeaktivitäten an der Werkzeugausrichtung/Schließhöhe innerhalb einer Preßmaschine | |
| DE102013100411B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Zustandsüberwachung einer Kälteanlage | |
| DE102018006035A1 (de) | Verfahren zur automatisierten Erzeugung von Einstellmarametern und zur Prozessüberwachung bei zyklischen Produktionsprozessen | |
| DE69624929T2 (de) | Verfahren zur bestimmung der axialen belastung in einem länglichen element | |
| WO2018011092A1 (de) | Werkstoffprobe, verfahren zum festlegen einer probengeometrie, verfahren zum ermitteln eines werkstoffverhaltens und/oder von werkstoffkennwerten, spannungs-dehnungs-kurve eines werkstoffs und produkt | |
| DE102016112262A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Faserverbundbauteils | |
| DE102016112263B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Faserverbundbauteils | |
| DE2117256A1 (de) | Verfahren zum Auswerten von Versuchen, die nach dem Marshall Verfahren durchge fuhrt wurden, sowie Vorrichtung zur Durch fürhung des Verfahrens | |
| DE102009040672A1 (de) | Verfahren zum Regeln eines hydraulischen Antriebs und Regelungsschaltung für einen hydraulischen Antrieb | |
| EP3894802B1 (de) | Verfahren zum überwachen des zustands eines messaufnehmers | |
| DE102013010308A1 (de) | Verfahren zum Bestimmen der Reaktionsschwindung von Harzen | |
| DE2745463A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum pruefen und ueberwachen der trockendichte eines plattenfoermigen gegenstandes |