Kunststofftechnik (Fach) / Kunststoff-Fertigung 5 (Lektion)

VE12 - VE13

Diese Lektion wurde von simihei erstellt.

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• Was versteht man unter dem Begriff MESSEN? Messen:Gesamtheit aller Tätigkeiten zur Ermittlung eines Größenwertsbzw. Ausführen von geplanten Tätigkeiten zum quantitativen Vergleich der Messgröße mit einer Einheit
• Worin liegt der unterschie zwischen Steuern und Regeln? Steuern: offene Wirkungskette, Regeln, geschlossenes Wirkungskreislauf! Steuern wirkt nur Störgrößen entgegen, auf die sie ausgelegt wurde. sonstige Störeinflüsse werden nicht beseitigtRegeln kann unbekannten Störungen entgegen wirken
• Was versteht man unter Sensor und Aktor? Sensor: Messsystem zur Erfassung von Zuständen eines Prozesses              Umwandlung der zu messenden physikalischen Größe in                        elektrisches Ausgangssignal Aktor: Umwandlung elektrischer Stellsignale in phyiskalische             Prozessstellgrößen
• Skizziere ein Mechatronisches System aus Aktoren, Sensoren, Informationsverarbeitung und Verarbeitungsprozess: S5 VE12
• Warum wird Sensorik in der Kunststofftechnik eingesetzt? Überwachung der Prozesse und dadurch gewährleistung der Produktqualität!
• Was ist das physikalische Grundprinzip eines Thermoelements? Erklärung! Seebeck-Effekt: Zwischen zwei Punkten eines elektrischen Leiters, die unterschiedliche Temperatur aufwesen, entsteht eine elektrische Spannung. GRUND: Erwärmung bewirkt höhere Mobilität der Elektronen, was zu einer Erhöhung der Elektronenkonzentration in kälteren       Bereichen führt. PROBLEM: direkte Messung der Spannung nicht möglich, da sonst Thermospannung des Leiter mit gemessen wird.  LÖSUNG: Kombination zweier Metalle mit unterschiedlichen Materialkoeffizienten  
• Skizziere den Grundlegenden Aufbau eines Thermoelements. S.10 VE12
• Welche Systematischen Messfehler treten bei Messungen mit Thermoelemten in der Werkzeugkavität auf? Temperaturverteilung über Querschnitt muss beachtet werden. Je größer der Querschnitt umso größer die Temperaturdifferenz. Randtemperatur // Temp in der Mitte des Schmelzflusses... Erstarrte Randschicht-> differierende Wärmeleitfähigkeit von Fest und Flüssigphase! Zylinderheizung beeinflusst Messergebnis Typ des Thermoelemts unbekannt ( andere Kennlinie) nicht konstante Temp der Vergleichsstelle Sensor hat andere Temp als Messobjekt . . . . .
• Nenne vor und Nachteile von Thermoelementen Vorteile: Einfache Messung, wenige Parameter müssen bekannt sein Standard-Sensoren - > Große Auswahl, billig, standardisiert Nachteile: bei berührender Messung -> Fehlerverursachung Nur Oberflächentemp messbar_ nur an Randschicht, die aufgrund des Wandkontakts schnell erstarrt!
• Erkläre die Funktionsweise des Widerstandsthermometers sowie Vor und Nachteile: Widerstand ele. Leiter ist temperaturabhängig. Je höher die Temp umso größer der ele. Widerstand! PROBLEM: die Größe des Messfühlers erlaubt keine punktuelle Messung. VOR UND NACHTEILE WIE BEI THERMOELEMENT
• Erkläre das Funktionsprinzip eines Infrarot-Thermometers Grundlage: Stefan-Boltzmann-Gesetz- Jeder Körper, dessen Temp über dem Nullpunkt liegt, sendet Wärmestrahlung aus. Reale Körper strahlen eine um den Faktor ε geringer Intensität aus. Der Faktor ( Emissionsgrad) muss für jeden Werkstoff bekannt sein!
• Skizziere den Schematischen Aufbau eines Pyrometers! S. 19 VE12
• Was sind typische Fehlerquellen beim Infrarotthermometer? geringe Werkstoffkentniss Temperaturabhängige Eigenschaften( Emission, Transmission, Absorption, Reflexion...)  D.h. senkrecht zur Fließrichtung der Schmelze ändern sich die Eigenschaften, da dort auch die Schmelztemp abnimmt -> Überlagerung etc... Druckdichtheit des Fensters Absorptionsspektrum des Sensorfensters Nicht nur die Oberfläche wird gemessen, sonder auch das Innere (0,09mm eindringtiefe) -> Messergebnis ist nur ein integraler Wert!Bei sehr dünnen Bauteilen stört gegenüberliegende Werkzeugwand die Messung
• Vor und Nachteile von Infrarotthermometern: Vorteile: Berührungslose Messung Schnelle Reaktionszeit Kein Einfluss der Werkzeugwand,wenn Bauteilwandstärke ausreichend Oft nach "Kistler-Standard" -> problemloser Einbau, große Auswahl Nachteile Integrale Tempmessung Umfangreiches Zubehör für vollständige Messkette nötig Werkstoffe oft nicht ausreichend charakterisiert
• Welches Ziel verfolgt die Druckmessung beim Spritzgießen? und welche Drücke werden üblicherweise gemessen? Ziel: Druckverlauf in Einspritz und Nachdurckphase zur gezielten             Prozesssteuerung und Qualitätssicherung Gängige Messungen: Hydraulikdruck Druck im Schneckenvorraum Werkzeuginnendruck Säulendehnung
• In welche drei Gruppen können Drucksensoren eingeteilt werden? Nenne eine Sonderform von Drucksensoren: direkt messende Drucksensoren indirekt messende DS Berührungslos messende DS   SPEZIAL: Drucksenor mit integriertem Temperatursensor
• Beim Druckmessen beim Spritzgießen wird häufig der Hydraulikdruck des Spritzaggregats, der Schmelzedruck im Schneckenvorraum und dei Säulendehnung gemessen. Warum? Was ist zu beachten? Druckmessung des Hydraulikdrucks des Spritzaggregats: Aufschluss über die Fließwiderstände im Düse-Angus-System während der Einspritzphase, noch bevor Druckaufnehmer im WZ reagieren Druckmessung Schmelzedrucks  im Schneckenvorraum: Zusätzliche Info über den Stofftransport Zwischen Schneckenvorraum und WZ Messung der Säulendehnung: Aus Säulendehnung wird auf den WZ-Druck geschlossen ermittlung der Auftreibekraft = Zuhaltekraft - Schließkraft
• Erkläre das Piezio- Druckmess Prinzip und nenne Vor und Nachteile: Durch Aufbringen von mechanischen Druck auf einen Piezo-Körper entsteht eine ele. Spannung! Vorteile: unbegrenzte Lebensdauer hohe Dynamik und geinge Linearitätsfehler Nachteile: pieozoelektrische Kristallelemente(Quarz) Ladungsabganbe bei aufgebrachter Kraft extrem gering -> Ladungswandler!
• Skizziere den Aufbau von Diekten Druckmess-Sensoren Bild S 30 VE12
• Worin liegt der Vorteil der direkten Druckmessung und welche Bedeutung hat die Randschicht auf die Messung? Vorteile: sehr präzise Messung und praktisch keine Ausfälle Ideale Positionierung in der Kavität Sensorfront kann der Kavität angepasst werden Robuster und einfacher Einbau Einfluss der Randschicht: Erstarrte Randschicht verhindert das Eindrinen in den Spalt zwischen Sensor&Bohrung RS verursacht Messfehler; Biegebalkeneffekt: Schmelze drückt auf RS -> Energieaufnahme aufgrund der Durchbiegung der RS)
• Wie unterscheidet sich die indirekte Druckmessung von der Direkten? Nenne Vor und Nachteile! Bei der indirekten Druckmessung wird der Sensor über einen Ausweferstift, oder Messstift mit einer Kraft beaufschlagt und nicht der Sensor selbst?!?!...   Vorteile Einfache Nachrüstung der Werkzeuge ideal bei Platzmangel Nachteile maximale Kraft muss beachtet werden Messungenauigkeiten infoge verschmutzter Auswerferstifte
• Nenne je 2 Konstante Messabweichungen und Einbau&Wartungsfehler bei der indirekten Druckmessung konstante Messabweichung: Biegen&Reibung Deformation Einbau&Wartungsfehler: Falsche Position Vermutzung&Reibung
• Worauf beruht die berührungslose Druckmessung? Nutzung der Dehnung des Stahls um auf Werkzeuginnendruck zurückzuschließen
• Die Sensorpositionierung hat einen Einfluss auf das Messergebnis bei der Druckmessung im Werkzeug. Nenne Einflussfaktoren bzw. sinnvolle Positionierungsmöglichkeiten: Angussnah: Druckkurve mit aussagekräftiger Information Positionierung im Anguss vermeiden: nach Versiegeln kein Kavitätendrucksignal mehr vorhanden Sensor wenn möglich am dicksten Querschnitt einbauen Werkzeuge mit großem Verhältnis Länge/Breite -> zusätzlicher Sensor am Dließwegende / Druckdifferenz) Positionierung gegenüber Anguss/Anschnitt: Ungenaue Messung, da zusätzlich Querkräfte Messung beeinflussen
• Skizziere den Werkzeuginnendruckverlauf schematisch je nach Abstande des Sensors zum Anguss: Bild S.39 VE12
• Nenne typische Messgrößen bei der Extrusion: Füllgewicht Messung nachgeschalteter Größen z.B. Abzugsgeschwindigkeit Massetemp Durck im Schneckenvorraum Schneckenposition Schnreckendrehzahl
• Wie kann bei der Extrusion beispielsweise eine Durchsatz-Regelung realisiert werden? Warum spielt dies eine Rolle? Vor allem bei Coextrusion ist konst. Massedurchsatz entscheidend für Dicken der einzelnen Schichten. Schwankung -> reduzierte Qualität Verfahren: Einstellen des Massendurchsatztes mit Schmelzepumpe. Die Drehzahld der Zahnradpumpe stellt Massendurchsatz ein. Vorgeschaltene druck oder Drehzahlregler sorgen für annähernd konst. Drücke im Eintrittskanal der Pumpe
• Wie kann eine Metergewichtsregelung bei der Rohr-Extrusion realisiert werden? Waage mit Niveauschalter misst Einfüllgewicht Über Regelung wird Abzugsgeschwindigkeit so eingestellt, dass das Metergewicht der Rohre- trotz evtl Schwankungen- gleich bleibt!
• Wo findet bei der Blasfolienextrusion typischerweise ein Regel/Steuereingriff statt? Nenne dabei möglich Ausführungen der Sensorik/Aktorik! Spezielle Probleme bei der Blasfolienextrusion? Dickenverteilung der Blasfolie am Schlauchumfang mögliche Asuführung: Radioaktive β-StrahlerIR-Messgeräte, Kapazizative Messgeräte Regelung: Automatische Austrittsspaltänderung oder Wandtempädnerung Folienbreite Mess. der Folienbreite mit Lichtschranken nach Flachlegung Einstellung der Breite über Aufblasverhältnis und Durchmesser des Kalibrierkorbs Regelung der Abzugsgeschwindigkeit Messung der Abzugskraft um konstante Längsverstreckung zu erreichen Größtes Prob: große Totzeit zwischen Stelleingriff und Messwertänderung-> schwer stabil zu halten evtl weitere Regelung nötig...
• Nenne typische Messgrößen beim Spritzgießen: Säulendehnung Wandtemperatur Massetemperatur Werkzeugdruck Hydraulikdruck Öltemperatur Schneckenposition
• Seziell beim Mehrfach-Kavitäten Spritzgießen, welches Ziel verfolgt dabei die Regelung? Welche Regelungsmöglichkeit steht dabei prinzipiell zur Verfügung? balanciertes, zeitgleiches Füllen alles Kavitäten! Lösung: Anpassung der Heißkanaltemp mittels Werkzeuginnendruckverlauf BEISPIEL:Werkzeuginnendruckanstieg zu früh -> Kavität wird zu schnell gefüllt-> Schmelzviskosität erhöhen -> Düsentemp verringern Werkzeuginnendruckanstieg zu spät -> Kavität wird zu langsam gefüllt    -> Viskosität verringern -> Düsentemp erhähen
• Was ist das Konzept der Variothermen Prozessführung? skizziere den Werkzeugwandtemperaturverlauf über die Zykluszeit! konturnahe Temperierkanäle ( kurze Wege) geringe thermische Massen bewegen ( schnelle Tempwechsel) zwei getrennte Wasserkreise mit unterschiedlichen Temperaturen nur ein Temperierkreis im Werkzeug S.30 VE13
• Welchen Vorteil bietet die hochdynamische Temperierung in Bezug in Bezug auf die Morphologie und der Zykluszeiten? Stadnardprozess: WZ 100°C deutliche Randschichtausbildung ca. 27 sec Erhöhung der WerkzeugtemP WZ 140°C Vermeidung der schwachen Randschicht Zykluszeit über 50 sec Hochdynamische Temperierung: WZ zwischen 70 und 150°C gleichförmige Morphologie zykluszeitneutral ( < 20 sec) sichere Entformung bei geringer Temperatur!!
• Welche Möglichkeiten gibt es zur Beeinflussung der KS-Viskosität? BILD! Schergeschwindigkeit über Fließeigenschaften   Moleküllmasse Druck Füllstoffe   Weichmacher Temp
• Warum gibt es Qualitätssicherung? Produkthaftun EG-Richtlinien Wettbewerbsvorteil Gestiegenes Qualitätsbewusstsein
• Welche Aufgaben hat das Qualitätsmanagement? Qualitätsplanung: Festlegung der Qualitätsziele und notwendigen Ausführungsprozesse sowie der zugehörigen Ressource zur Erfüllung der Qualitätsziele Qualitätslenkung:  Erfüllung der Qualitätsanforderungen Qualitätsverbesserung:  Erhöhunh der Fähigkeit zur Erfüllung der Qualitätsanforderung Qualitätssicherung: Erzeugen von Vertrauen,dass Anfoderungen erfüllt werden
• Wofür steht die Abkürzung TQM? total quality management
• Nenne die wesentlichen Prinzipien der TQM: QUALITÄT ist Kundenbezogen und wird getrieben von der Erkenntnis, dass die Kundenerwartung das Wichtigste überhaupt ist! braucht Menschen, die ständig Beitrag zur Verbesserung leisten heißt, dass von allen Abteil. des Betriebs Verbeserungen kommen stellt Vorbeugen und Problemlösen an vorderste Stelle bindet alle Mitarbeiter in die Entscheidungs- und Durchführprozesse verantwortlich mit ein
• Nenne und erkläre die 4 TQM Elemente: Qualitätsmanagementhandbuchbeinhaltet alle Aufgaben und Verantwortlichen im Unternehmen QualitätsauditVerfahren zur Beurteilung der Wirksamkeit der QS durch unabhängige systematische Untersuchung QualitätszirkelGruppe von Mitarbeitern mit dem Ziel: Arbeits- und Produktqualität zu verbessern Dokumentation und Aufzeichnungenbelegt die Effizienz des Systems

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