Zykluszeit

**Kühlzeit (Cooling Time)** ist die Phase des Spritzgießzyklus, in der das bereits nachgedrückte Teil so weit abkühlt, bis es ohne Verformung entformt werden kann. Sie macht typisch **50 – 70 % der gesamten Zykluszeit** aus und ist daher das erste Optimierungsziel. ## Näherungsrechnung Die klassische Ballman-&-Shusman-Formel skaliert quadratisch mit der Wandstärke: > **t_cool ≈ (s² / α·π²) · ln[(4/π) · (T_melt − T_mold)/(T_eject − T_mold)]** Mit **s** = Wandstärke (m), **α** = Temperaturleitfähigkeit (m²/s), **T_melt / T_mold / T_eject** = Temperaturen (°C). Praktisch: **doppelte Wandstärke vervierfacht die Kühlzeit**. ## Typische Werte - Wand 1 mm: 2 – 5 s - Wand 2 mm: 8 – 15 s - Wand 3 mm: 18 – 30 s - Wand 4 mm: 30 – 50 s ## Einflussgrößen - Werkzeugtemperatur (kälter → schneller, bis zur Kondensationsgrenze) - Temperaturleitfähigkeit des Harzes (PE und PP langsamer als ABS oder PS) - Auslegung der Kühlkanäle (Abstand, Balance, Durchfluss) - Kühlmittel (Wasser + Glykol, konturnahe Kühlung) - Wandstärke (dominanter Faktor) ## Optimierung Konturnahe Kühlkanäle entlang der 3D-Geometrie (per DMLS), Wandstärken im CAD reduzieren, getrennte Temperiergeräte pro Kreislauf und Werkzeugtemperaturüberwachung mit eingebetteten Thermoelementen.

**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).

**Einspritzzeit (Injection Time / Fill Time)** ist die Zeit, die die Schnecke benötigt, um von der Ausgangsposition bis zum Umschaltpunkt zu fahren und damit die dynamische Füllphase auszuführen. Sie ergibt sich aus dem programmierten Geschwindigkeitsprofil und dem Schussvolumen. ## Typische Werte - Kleine Teile (<10 g): 0,3 – 0,8 s - Mittlere Teile (10 – 100 g): 0,8 – 2,5 s - Große Teile (>100 g) oder dünne Wände: 2 – 5 s - Dicke technische Teile: 3 – 8 s ## Warum wichtig Eine reproduzierbare Einspritzzeit ist ein **Stabilitätssignal**. Schwankungen weisen auf: - Verschlissene Rückstromsperre (schlechte Dichtung, Rückfluss) - Viskositätsänderung des Harzes (Feuchte, Temperatur) - Variable Engstelle an Gates (Degradation, Verunreinigung) - Reale Geschwindigkeit erreicht die Soll nicht (Drucksättigung) ## Programmierte vs. tatsächliche Zeit Die programmierte Zeit ist Soll laut Profil; die tatsächliche kann größer sein, wenn der Druck sättigt (Geschwindigkeit sinkt). Echtzeit-Überwachung ist im Scientific Molding zentral. ## Optimierung - Konstante Volumenstrom-Füllung erfordert Geschwindigkeitsanpassung pro Stufe - So schnell wie möglich einspritzen ohne Defekte (Jetting, Splay, Brennspuren) - Kurze Zeiten verkürzen den Zyklus, erzeugen aber mehr Scherung und Orientierung ## Variations-Diagnose Histogramm der Einspritzzeit über 100 Schüsse aufnehmen. Abweichung >5 % deutet auf Probleme: - Steigender Trend: Rückstromsperre verschleißt - Zufällige Sprünge: Feuchteschwankung im Harz - Plötzlicher Anstieg: teilweise Blockade an einem Anspritzpunkt

**Spritzgießzyklus (Molding Cycle)** ist die vollständige Phasenfolge zur Herstellung eines spritzgegossenen Teils, vom Schließen des Werkzeugs bis zum nächsten Öffnen. Jede Phase bringt eine Zeit ein und gemeinsam bestimmen sie die Produktivität der Maschine. ## Phasen des Zyklus 1. **Werkzeug schließen** und Schließkraft aufbringen 2. **Einspritzen**: die Schnecke fördert die Schmelze gemäß Geschwindigkeitsprofil in die Kavität 3. **Nachdruck (Hold)**: konstanter Druck zum Ausgleich der Schwindung während der Anfangskühlung 4. **Kühlen + Plastifizieren**: die Schnecke dreht und bereitet den nächsten Schuss vor, während das Teil abkühlt 5. **Werkzeug öffnen** 6. **Entformen** und Roboter- / EOAT-Bewegung ## Typische Zeiten - Schließen und Öffnen: 0,5 – 2 s - Einspritzen: 0,3 – 5 s je nach Schussvolumen - Nachdruck: 2 – 10 s - Kühlen: 4 – 40 s (meist dominante Phase, 50 – 70 % des Zyklus) - Entformen + Roboter: 0,5 – 3 s ## Optimierung Konturnahe Kühlkanäle, mehrstufiges Einspritzprofil, Plastifizieren parallel zum Öffnen, Nadelverschluss-Heißkanal für sauberen Verschluss und Eliminierung von Totzeiten auf der Roboterseite. ## Unterschied zur Zykluszeit "Spritzgießzyklus" beschreibt die Phasen; "Zykluszeit" ist der numerische Gesamtwert in Sekunden, der im OEE der Zelle berichtet wird.

Zeit, die benötigt wird, um sicherzustellen, dass ein Formteil fertig und funktional ist, einschließlich nachfolgender Operationen.