Einspritzzeit

**Zykluszeit** ist die gesamte Zeit, die eine Spritzgießmaschine benötigt, um ein Teil zu produzieren, gemessen vom Werkzeug-Schließen bis zum nächsten Schließen. Sie ist der wichtigste wirtschaftliche Indikator des Prozesses: Jede eingesparte Sekunde multipliziert sich mit der Kavitätenzahl und dem Jahresvolumen. ## Phasen des Zyklus 1. Werkzeug schließen und Schließdruck aufbringen 2. Einspritzen (dynamisches Füllen der Kavität) 3. Nachdruck (Drucknachhaltung) 4. Kühlen und Plastifizieren parallel 5. Werkzeug öffnen 6. Teil entformen und Roboterbewegung ## Typische Werte pro Teil - Kleine Teile (<10 g): 5 – 15 s - Mittlere Deckel und Behälter: 8 – 25 s - Große Gehäuse (>200 g): 25 – 60 s - Technische Teile mit Einlegern: 30 – 90 s Das Kühlen macht meist 50 – 70 % der Gesamtzykluszeit aus. ## Einflussgrößen auf die Zykluszeit Wandstärke (quadratischer Zusammenhang mit der Kühlung), Harzart (teilkristallin > amorph), Auslegung der Kühlkanäle, Einspritzprofil, Roboter-/EOAT-Effizienz und Totzeit durch schweres Entformen. ## Reduzierung der Zykluszeit Konturnahe Kühlung optimieren, Einspritzgeschwindigkeitsprofil anpassen, Kavitäten balancieren, Heißkanal mit Nadelverschluss, Plastifizieren parallel zum Öffnen, unnötige Roboterbewegungen eliminieren.

**Füllzeit (Fill Time)** ist die Dauer zwischen dem Start der Schneckenbewegung und dem Umschaltpunkt, in der die Kavität auf 95 – 99 % gefüllt wird. Sie ist einer der **empfindlichsten Indikatoren** für die Stabilität des Spritzgießprozesses. ## Warum wichtig - **Wiederholbarkeit**: Schwankungen <2 % weisen auf stabilen Prozess hin - **Dosierung**: konstante Zeit sichert konstantes Volumen - **Diagnose**: Änderungen offenbaren Verschleiß der Rückstromsperre, Viskositätsänderungen oder Engstellen ## Typische Werte - Kleine Teile (<10 g): 0,3 – 1 s - Mittlere Teile (10 – 100 g): 1 – 3 s - Große Teile (>100 g): 2 – 6 s - Technische Teile mit Feindetail: 1 – 4 s ## Programmierte vs. tatsächliche Zeit - **Programmiert**: ideal nach Geschwindigkeitsprofil und Volumen - **Tatsächlich**: real; kann **länger** sein, wenn der Druck sättigt (Geschwindigkeit sinkt) - Typische Differenz: <5 % im stabilen Prozess ## Überwachung - Automatische Erfassung in der Maschine (die meisten) - Externe Wegsensoren an der Schnecke (High-End) - Statistisches Histogramm in der SPC - Alarme: ±5 % oder ±10 % je nach Kritikalität ## Variationsdiagnose - **Allmählicher Anstieg** (Wochen): Rückstromsperre verschleißt, progressive Leckage - **Plötzlicher Anstieg**: Gate blockiert, Verunreinigung, Chargenwechsel - **Allmählicher Rückgang**: Werkzeugtemperatur steigt, Harz nimmt Feuchte auf - **Zufällige Schwankungen**: inkonsistente Feuchte, ungleichmäßige Neuware-/Regrind-Mischung ## Optimierung Die **kürzeste Zeit ohne Defekte** suchen (Jetting, Splay, Brennspuren). Jede gesparte Zehntelsekunde multipliziert sich über Tausende Zyklen. Faustregel: Füllzeit = (dünnste Wand) / (kritische Fließgeschwindigkeit des Harzes).

**Einspritzdruck (Injection Pressure)** ist der Druck, den die Schnecke beim dynamischen Füllen bis zum Umschaltpunkt auf die Schmelze ausübt. Er ist **Ergebnis** des Prozesses, kein Sollwert: er steigt so weit, wie nötig, um die programmierte Einspritzgeschwindigkeit zu halten. ## Druckarten - **Plastisch (Ppsi)**: tatsächlicher Druck am Material, in bar - **Hydraulisch (Hpsi)**: Öldruck im Hydraulikzylinder - Beziehung: **Ppsi = Hpsi × Intensivierungsverhältnis** (typisch 10:1 bis 15:1 je nach Schneckendurchmesser) ## Typische Werte je Harz - Standardharze (PE, PP): 400 – 1200 bar plastisch - Technische Harze (ABS, PC, PA): 700 – 1800 bar - Faserverstärkt: 1000 – 2200 bar - Hochviskose Harze (PEEK, PSU): bis 2500 bar - Moderne Maschinen: max. 2400 bar ## Warum wichtig Sättigt der Druck (Maschinenmaximum), sinkt die Geschwindigkeit und das Teil füllt langsamer → kalte Schmelze, kalte Bindenähte, Kurzschuss. **So konstruieren, dass keine Sättigung auftritt**: Gates, Runner, Wandstärke vergrößern oder Fließweg verkürzen. ## Diagnose - Reproduzierbare Spitzen: stabiler Prozess - Steigende Spitzen: verschlissene Rückstromsperre, Kontamination, teilweise blockierter Anspritzpunkt - Fallende Spitzen: Werkzeugtemperatur steigt, Anspritzpunkt verschleißt ## Optimierung Massetemperatur erhöhen, Gates erweitern, höher fließendes Harz (höherer MFI) wählen, oder auf Maschine mit höherem Druck wechseln (bei gut konstruierten Werkzeugen selten nötig).

**Einspritzgeschwindigkeit (Injection Speed)** ist die lineare Geschwindigkeit, mit der die Schnecke beim Füllen vorrückt, programmiert in mm/s (oder Volumenstrom cm³/s). Sie ist **einer der Parameter, die die Füllqualität bestimmen**, neben Temperatur und Nachdruck. ## Warum wichtig Die Geschwindigkeit bestimmt: - **Füllzeit**: 0,3 – 3 s bei technischen Teilen - **Scherung** im Material (schneller → mehr Scherung → niedrigere effektive Viskosität) - **Sichtbare Marken**: Jetting (zu hohe Geschwindigkeit am Punktanguss), Fließmarken (zu langsam oder unterbrochen) - **Molekulare Orientierung** und Eigenspannung ## Mehrstufenprofil Moderne Maschinen erlauben 5 – 10 Geschwindigkeitsstufen über den Schneckenweg: 1. Langsam am Gate-Eintritt (gegen Jetting) 2. Schnell in weiten Kavitäten 3. Langsam an kritischen Entlüftungsstellen (gegen Lufteinschluss) 4. Langsam am Fließwegende für sanften Übergang zum Nachdruck ## Typische Werte - Standardharze, Standardwand: 50 – 150 mm/s - Technische Teile mit Detail: 30 – 80 mm/s - Sehr dünne Wände (<0,8 mm): 200 – 500 mm/s (hochdynamische Servo-Maschinen) - Scherempfindliche Harze (PVC, PMMA): moderate Geschwindigkeit ## Optimierung Moldflow- / Moldex3D-Analyse zur Profil-Definition, iterative Abstimmung mit Short-Shot-Studien, und Massetemperatur-Überwachung am Füllende (Anstieg <5 – 10 °C aus Über-Scherung). ## Häufige Probleme Jetting bei hoher Geschwindigkeit an Punktangüssen, Fließmarken bei zu niedriger Geschwindigkeit, Brennspuren durch eingeschlossene Luft am Ende und Delamination, wenn die Fließfront teilweise abkühlt.

Werte, die aus dem Spritzgießprozess resultieren und nicht direkt im Steuerfeld eingestellt werden können, wie Einspritzzeit und Spitzendruck.