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Auf der Webseite des VDA-QMC – des Qualitäts-Management-Centers des Verbandes der Automobilindustrie – wird behauptet, dass Qualität Vertrauen, Beharrlichkeit, Miteinander, Nachhaltigkeit, Ausdauer und Individualität benötige. Doch braucht Qualität wirklich „weiche Faktoren“? Sind es nicht die harten Fakten, die Technologie, die über die Qualität eines Produktes entscheiden: die Eigenschaften der Rohstoffe, die Präzision von Werkzeug und Maschine, der Prozess und die Maßhaltigkeit?

Die Sicherung der Qualität beginnt bei der Produktentwicklung. Dr. Marco Wacker, CTO bei Oechsler, nennt als einen der Haupteinflussfaktoren die kunststoffgerechte Konstruktion eines Teils. Es geht um spritzgussgerechtes Konstruieren, das Berücksichtigen der prozess- und werkzeugtechnischen Möglichkeiten schon bei der Teilegeometrie und -funktion sowie der Toleranzen. Und dazu bedarf es eines sehr frühen, intensiven Austausches zwischen allen Disziplinen. Miteinander reden – von Anfang an. Im Laufe der Entstehung des fertigen Produktes immer wieder offen miteinander zu kommunizieren ist einer der wichtigsten Faktoren für gute Qualität.

Qualität beginnt bei der Idee eines Produktes

Der Schritt vom Produkt zum Werkzeug ist ein weiterer wichtiger Punkt. Kosten sparen sollte man zu diesem Zeitpunkt möglichst wenig – zu viel hängt davon ab. Denn wenn das Werkzeug den Produktionsprozess – das Einspritzen, das Abkühlen und Entformen – nicht ideal unterstützt, ergeben sich zwangsläufig schlechte Teilequalitäten. „Der Werkzeugkonstrukteur muss verstehen, wie sich die plastische Seele des Kunststoffes beim Füll- und Ausformprozess in der Kavität verhält“, so Hans-Heinrich Behrens, selbständiger Spritzguss-Prozess-Berater. Die Diskussion um Angusspunkte, Fließwege, Einspritzdrücke und Werkzeugtechnologie muss disziplinübergreifend geführt werden. Die Validierung des Werkzeugs kann dann durch zeitsparende Computertomographie-Analysen erleichtert werden, um die Serienfertigung in kürzerer Frist aufnehmen zu können.
Zurück zum Prozess: Mit der richtigen Konstruktion des Werkzeugs ist nur ein weiterer Meilenstein geschafft. „Den größten Einfluss auf die Teilequalität hat sicherlich die Tatsache, dass der Prozess auf der einen Maschine optimiert und validiert wird, um schließlich die Produkte auf völlig anderen Maschinen herzustellen“, sieht Christopherus Bader, Geschäftsführer von Priamus, eine Schwierigkeit. Und weiter: „Der Verarbeiter ist mit sich ständig ändernden Bedingungen von Material, Maschine und Umgebung konfrontiert. Alles verändert sich, nichts bleibt konstant.“

Woher erhalten Verarbeiter das Know-how, mit diesen Herausforderungen umzugehen? Denn „einen Wettbewerbsvorsprung hat nur derjenige, der die geforderte Qualität langfristig zu einem günstigen Preis produzieren und garantieren kann“, weiß Bader um die Situation seiner Anwender. Die End-of-Line Prüfungen der fertigen Produkte werden häufig mit dem Abnehmer direkt abgestimmt. „Geprüft wird neben den Funktionen oft auch die Maßhaltigkeit beziehungsweise das sogenannte SPC-Maß“, erzählt Dr. Wacker. Einen Wettbewerbsvorsprung könne er sich als Verarbeiter aber bei den Innendruck-sensoren oder der Thermografie erarbeiten. Hier lässt sich aus den Messdaten nicht immer ein direkter Bezug zum zeichnungskonformen Bauteil herstellen, sondern die Interpretation sowie der Abgleich der Daten muss gekonnt sein.

Denn um die Technik richtig einsetzen und Daten richtig interpretieren zu können, ist das Fachwissen der Bediener gefragt. Als Skandal bezeichnet Behrens in diesem Zusammenhang die Ausbildung: „Da Institute und Bildungsstätten aufgrund fehlenden praxistauglichen Prozesswissens dazu nicht in der Lage sind, muss sich der Spritzgießer das notwendige Know-how selbst erarbeiten. Den Ausbildungsberuf Spritzgießer gibt es nicht und die heute praktizierte Ausbildung findet leider auch nicht auf dem Stand der aktuellen Technik statt. So bleiben wir unter unseren Möglichkeiten.“ Hilfestellung gibt es daher vielfach durch Messtechnik-Ausrüster und Maschinenhersteller. Der Trend zu möglichst einfachen Bedienoberflächen ist branchenweit deutlich feststellbar. Wichtig dabei jedoch, dass den Systemen die notwendige Flexibilität nicht genommen wird. So muss in der Messtechnik muss vom Einrichten und Abmustern über die Prozessvalidierung bis hin zur Produktion die notwendige Funktionalität bereitgestellt werden. „Darüber hinaus sind Schulung und Training selbstverständlich, der Verarbeiter muss sich sein Know-how nicht selbst erarbeiten“, beruhigt Bader.

Der Mensch bestimmt die Qualität

Trotzdem ist die Bedeutung des Faktors Mensch in der Kette der qualitätsbestimmenden Faktoren ein wichtiges Glied. Dr. Wacker sieht hier einen direkten Zusammenhang: „Bereits in der Produktentwicklung werden die späteren Kosten zur Einhaltung der definierten Bauteilqualität und der Toleranzen festgelegt. Je höher die Anforderungen an die Präzision eines Bauteils sind, umso höher ist der Einfluss derer, die an der Maschine einen robusten Prozess zur Einhaltung der Qualitätsanforderungen ein- und sicherstellen müssen.“ Ein weiteres Indiz dafür, dass eine gute Qualität nicht alleine mit Standardisierungen, Technologie und Automation erreicht werden kann, ist die Tatsache, dass viele Produktionen, die in Länder mit niedrigeren Lohnkosten verlagert wurden, wieder zurückgeholt werden. Als Grund für diese Entscheidung geben zwei Drittel der Unternehmen die Qualität der Produkte an (Link zur Studie online: siehe Kasten infoDIRECT). „Es gilt, einen Kompromiss zu finden zwischen gutem Mitarbeiter Know-how einerseits, und standardisierten, objektiven Qualitätskonzepten andererseits“, resümiert Bader.

Material und Prozess beherrschen

Aber auch der Rohstoff und die Maschinen- und Werkzeugtechnologie spielen eine wichtige Rolle. Denn viele Präzisions-Spritzgußteile wären ohne die zur Verfügung stehende ausgereifte und ausgefeilte Technik nicht zu produzieren. Das entscheidende Thema ist der Prozess an sich: „Der Prozess der Maschine endet im Prinzip an der Schneckenspitze! Wer Wiederholgenauigkeit am Formteil will, muss mit Sensorik aus dem Werkzeug heraus den Maschinenprozess aktiv regeln und nicht nur passiv überwachen. Eine Kommunikation zwischen Werkzeug und Maschine muss aufgebaut werden. Die Dynamik zwischen der Schneckenspitze der Maschine und dem Fließweg-Ende des Formteiles muss verstanden und beherrscht werden“, beschreibt Behrens die Herausforderung vor der jeder Spritzgießer steht. Es gilt die Viskosität des Materials zu beherrschen. Auf den Punkt bringt es Bader: „Man muss den Prozess und die Schmelze beherrschen, nicht das Metall darum herum. Eine konstante Maschine macht noch lange kein konstantes Teil!“ Verarbeiter, die den Prozess in dieser Beziehung, beherrschen, sind auch für die Zukunft gut aufgestellt, denn die Chargenschwankungen der Rohstoffe werden tendenziell aufgrund der Zumischung von Recyclingware, Füllstoffen und weiteren Additiven zunehmen.

 

Erhöhte Marktchancen

Fachwissen gleicht veränderliche Rahmenbedingungen aus
Der Mensch und sein Fachwissen spielen in der Qualitätssicherung von Kunststoffteilen deshalb eine Schlüsselrolle,  weil die Rahmenbedingungen der Formgebung beständig variabel sind. Rohstoffschwankungen, veränderte Umgebungsbedingungen, unterschiedliche Maschinen – all das hat Einfluss auf den Schmelzeprozess im Werkzeug. Die Viskosität des plastifizierten Rohmaterials zu beherrschen, ist Ziel der Qualitätsbemühungen. Dabei auf die veränderlichen Rahmenbedingungen, die Daten der Messtechnik und der Teileprüfung richtig zu reagieren, ist Aufgabe des gut ausgebildeten Maschinenbedieners, der „seinen Prozess“ beherrschen muss.

 

„Für nachhaltige Qualität muss das Miteinander mit Ausdauer und Beharrlichkeit eingefordert werden.“
Dr. Marco Wacker, CTO, Oechsler

„Ich wünsche mir eine kostenlose Leitrechner-Schnittstelle an jeder Spritzgießmaschine.“
Christopherus Bader, Geschäftsführer, Priamus

„Spritzgießen ist Druck und Temperatur. Der wichtige Prozess findet in der Kavität statt.“
Hans-Heinrich Behrens, Spritzguss-Schulung

 

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Christine Koblmiller