Qualitätssicherung im Spritzguss

Sichere Produktion: Qualitätssicherung für den Metallpulverspritzguss

Ressourcenschonende Produktion und Minimierung des Ausschusses sparen jedem Unternehmen Zeit und Geld. Hohe Qualität schafft Sicherheit und ermöglicht eine lange Lebensdauer der Bauteile. Für den Metallpulverspritzguss gibt es am Fraunhofer IFAM neue interessante Ergebnisse zur Erfüllung dieser Ansprüche.

Auf dem Weg zur Null-Fehler-Produktion

Inzwischen ist der Metallpulverspritzguss, eine reife Fertigungstechnologie zur Herstellung von Großserien. Deshalb ist es für die Industrie von großer Bedeutung, den Ausschuss in allen Prozessstufen (Feedstock, Spritzguss, Entbindern/Sintern) zu minimieren. Auf dem Weg zu einer Null-Fehler-Produktion werden

  • Zusammenhänge zwischen Feedstock-Homogenität, Rheologie und der Möglichkeit verlässlicher Simulation des Formfüllvorgangs erarbeitet, um damit schneller produktionsbereite Werkzeuge herstellen zu können
  • neuronale Netze eingesetzt, um defekte Bauteile bereits direkt nach dem Spritzgießen auszusondern
  • direkt im Prozess Wechselwirkungen von Sinteratmosphäre, Binderbestandteilen und den metallischen Pulvern zur zuverlässigen Einstellung von Werkstoffeigenschaften und zur Optimierung der Sinterzyklen analysiert

Einsatz von neuronalen Netzen beim Spritzguss

Die Maßhaltigkeit und Qualität des gesinterten Bauteils hängen stark von der Auswahl der Prozessparameter in jedem vorhergehenden Prozessschritt ab. Abweichungen in den Spritzgießparametern führen zu Maßabweichungen und im schlimmsten Fall zu Bauteildefekten wie Rissen, Verzug oder Hohlräumen, die erst nach dem Sintern erkennbar werden. Ziel ist es, bereits während des Spritzgießprozesses Informationen über die Qualität der Bauteile und den Einfluss abweichender Prozessparameter zu erhalten.

  • Ein möglicher Lösungsansatz ist eine synchron mit dem Fertigungstakt abgegebene Qualitätsaussage mit vollständiger Dokumentation aller relevanten Informationen. Dies wird mithilfe neuronaler Prozessregelungssysteme entwickelt. Diese erlauben es, auch sehr komplexe Zusammenhänge in einem selbstlernenden und sich immer weiter verbessernden System zu regeln.

    Mit diesem instrumentierten Spritzgusswerkzeug ist die Prüfung und Vorhersage folgender Eigenschaften möglich:

    Entmischungsneigung an der Fließfront
  • Bindenahtempfindlichkeit
  • Maximale Fließweglänge (bis zu 510 mm)
  • Druck- und Temperaturabfall über die Fließweglänge
  • Chargenhomogenität
  • Wiederholgenauigkeit der Einspritzparameter