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SPC-Lösung mit Mehrfachwerkzeug-Unterstützung

Qualität ins Nest gelegt

Vor dem Hintergrund hoher Stückzahlen werden in der Kunststoffindustrie vorwiegend Mehrfachwerkzeuge eingesetzt, für welche die Qualitätssicherung als sogenannte nestorientierte Fertigung eine besondere Herausforderung darstellt. Für die statistische Steuerung dieser komplexen Fertigungsprozesse bietet das deutsche Systemhaus Böhme & Weihs eine Softwarelösung mit Mehrfachwerkzeug-Unterstützung an.

Pro Zyklus, auch als Schuss bezeichnet, werden in einem Mehrfachwerkzeug bis zu 100 Teile produziert. Im Werkzeug befinden sich mehrere Hohlräume zur Aufnahme der Kunststoff-Formmasse: die sogenannten Formnester oder Kavitäten. So effektiv und effizient der Einsatz von Mehrfachwerkzeugen auch ist, so schwierig ist es, ihre Funktion zuverlässig zu überwachen. Denn je höher die Zahl der Formnester, desto komplizierter die Handhabung des Prozesses. Vor allem dann, wenn hohe Maßhaltigkeit mit engen Toleranzen gefordert ist. Das Problem: Die parallele Fertigung einer Vielzahl von Formteilen in einem Mehrfachwerkzeug mit zum Beispiel 64 Kavitäten entspricht praktisch 64 einzelnen Produktionsprozessen. Streng genommen müssten deshalb für die Qualitätsüberwachung auch 64 einzelne Regelkarten eingesetzt werden – ein in der Praxis jedoch unwirtschaftliches Vorgehen. Stattdessen beschränkt sich das Qualitätsmanagement meist auf eine einzige Regelkarte. Die Organisation erfolgt also, als würde man mit 64-fachen Stichproben arbeiten – entsprechend der Kavitätsanzahl im Mehrfachwerkzeug. Diese ‚zusammengefasste‘ Regelkarte zeigt dem Prüfer jedoch lediglich die Unterschiede der einzelnen Nester, nicht aber der Formteile selbst.

Sortierte und unsortierte Prüfungen

Als Voraussetzung für eine kavitätsbezogene Auswertung müssen die Prüfwerte so erfasst werden, dass sie eindeutig einem bestimmten Formnest zugeordnet werden können. Die Qualitätsmanagement-Software CASQ-IT von Böhme & Weihs unterstützt diesen Ansatz sowohl als ’sortierte‘ als auch als ‚unsortierte‘ Prüfung. Bei der sortierten Prüfung werden die Formteile vor Aufnahme der Messwerte entsprechend ihrer Kavitätenkennung sortiert – zum Beispiel in einer durchnummerierten Aufnahmevorrichtung. Bei der unsortierten Auswertung werden die Formteile während der Prüfung des jeweils ersten Messwerts ihren Kavitäten zugeordnet. Der Werker greift dazu willkürlich in die Menge der aus einem Mehrfachwerkzeug-Zyklus stammenden Formteile und entnimmt ein Teil aus irgendeinem Nest. Er prüft das vorgegebene Merkmal an diesem Teil und legt es – passend zur Nestnummer – in einen Sortierständer. Diesen Vorgang wiederholt er mit allen Teilen des Schusses, bis die Aufnahmen des Sortierständers entsprechend der Nesterzahl des Mehrfachwerkzeugs vollständig belegt sind. Durch diese Vorgehensweise sind nun alle Formteile nach Nestern geordnet – die zweite Prüfung kann also sortiert erfolgen. Dazu nimmt der Prüfer, angefangen mit dem Teil aus Nest 1, jedes Teil aus dem Ständer und gibt den zweiten Messwert ohne vorherige Angabe der Nestnummer ein. Denn nun ist bekannt, aus welcher Kavität das Formteil stammt. Ist das zweite Merkmal komplett durchgeprüft, wiederholt sich der gesamte Vorgang für jedes weitere Merkmal. Nachdem sämtliche Teile durchgeprüft sind, erfolgt die Übergabe der Messergebnisse an den Server. Die nestorientierte Prüfung ist damit abgeschlossen.

Nestverschlüsse unter der Lupe

Da die Software bei beiden Vorgehensweisen etwaig vorgenommene Nestverschlüsse berücksichtigt, geht beim Sortieren keine Zeit verloren – wie sonst üblich, wenn nicht alle Kavitäten eines Mehrfachwerkzeugs genutzt werden. Zudem kann das IT-gestützte Sortieren auch bei Nestverschlüssen als Bestandteil des Messvorgangs erfolgen. Denn die eigentlich unbeabsichtigte Betrachtung allein der Kavitätenunterschiede birgt das Risiko, eine scheinbar fehlende Prozessfähigkeit vorzuspiegeln – obwohl der Prozessfähigkeits- oder CPK-Wert in Wirklichkeit völlig in Ordnung sein kann. Umgehen lässt sich eine solche Fehleinschätzung nur dann, wenn es gelingt, jedes einzelne Formnest individuell zu analysieren und den CPK-Wert für jede Kavität separat zu bestimmen. Mit anderen Worten: Die beim Beispiel-Mehrfachwerkzeug mit seinen 64 Kavitäten vorliegende Regelkarte muss sich in 64 einzelne Regelkarten für jede Kavität unterteilen lassen. Diese Aufteilung lässt sich im Programm mit wenigen Klicks vornehmen. Eingebettet ist diese integrierte Nesterauswertung in das Modul SPC der Software-Lösung.



Bild: Fotolia / Torbz

Vielseitige Interpretation von Regelkarten

Die Regelkarte – die auch etwaige Nestverschlüsse darstellt – bietet für die Nesterauswertung zahlreiche Darstellungsmöglichkeiten. So lassen sich die Histogramme der einzelnen Kavitäten beispielsweise durch einen einfachen Mausklick nach Lage oder CPK-Wert sortieren. Per Doppelklick wiederum wird die Anzeige der X/S-Karte oder XQUER/S-Karte zum Nest eingeblendet, um Messwerte auf einen Blick mit der Standardabweichung in Korrelation setzen zu können. So wird der Prozessverlauf des gesamten Werkzeugs auf einen Blick erkennbar, wobei jederzeit – etwa bei ungünstiger CPK-Anzeige – per Klick in die Detailprozesse der einzelnen Kavitäten gewechselt werden kann. Das erlaubt beispielsweise den Vergleich der CPK-Verläufe der einzelnen Kavitäten. Mit dieser Analysemethode ist es häufig möglich, bei ungünstiger Mittelwertlage der Nester und somit schlechter CPK-Bewertung durch die Gesamtregelkarte für jede Kavitätsregelkarte die Fähigkeit einzeln nachzuweisen.

Analysewerkzeuge zur Prozessverbesserung

Neben der integrierten Auswertung von Nestwerkzeugen bietet das System weitere Analysewerkzeuge zur Prozessverbesserung. Dazu zählen zum Beispiel Funktionen für die Bewertung von Verschleiß, Sonderverteilungen, Werkzeugwechsel oder ‚Ausreißer‘ und Instabilitäten. Dabei werden alle Prozessbesonderheiten bis hinunter in die einzelnen Kavitäten in Echtzeit analysiert. Die Dokumentation erfolgt nach ISO/TS 16949 sowie VDA und Odette.



Die Regelkarte des Qualitätssystems bietet für die Nesterauswertung die Möglichkeit, die Histogramme der einzelnen Kavitäten nach Lage oder CPK-Wert zu sortieren. Bei Bedarf lässt sich die Anzeige der X/S-Karte oder XQUER/S-Karte zum Nest einblenden
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