Zustandsüberwachung des tribomechanischen Systems Massezylinder/Plastifizierschnecke in der Kunststoffverarbeitung

Aufgrund der hohen Temperaturen und Drücken in der Kunststoffverarbeitung gibt es bis heute keine effiziente Möglichkeit den Verschleiß verschiedener Komponenten von Plastifiziereinheiten (eingesetzt beim Spritzgießen und der Extrusion) während des Betriebes zu messen. Zwischen dem Schneckensteg der rotierenden Plastifizierschnecke und der Massezylinderinnenwand ist ein Spalt (ca. 100 µm) vorhanden. In diesem Spalt befindet sich aufgeschmolzene Kunststoffschmelze, die den direkten Kontakt der beiden Komponenten verhindern soll. Durch verschiedene Verschleißmechanismen (Abrasion, Adhäsion und Korrosion) kommt es zum Verschleiß des Schneckenstegs und des Massezylinders. Daraus resultiert eine Erhöhung des Spaltmaßes, was in weiterer Folge zu Leckströmungen entgegen der Förderrichtung führt und somit den Materialdurchsatz verringert. Zur Messung des Spaltmaßes wurde eine ultraschallbasierte Messmethode entwickelt die es erlaubt ohne langwierige Produktionsunterbrechungen den Verschleißstatus zu ermitteln. Das entwickelte System erlaubt es auch die Schließzeiten der sogenannten Rückstromsperre beim Spritzgießen zu messen. Die Rückstromsperre an der Schneckenspitze verhindert - beim Einspritzen des Kunststoffes in das Spritzgießwerkzeug - das Rückfliessen der Schmelze zurück in den Schneckenkanal. Eine Erhöhung der Schließdauer während des Produktionsbetriebes deutet auf einen Verschleiß einzelner Komponenten der Rückstromsperre hin. Das entwickelte System reduziert die Stillstandszeit der Spritzgießmaschine für die Verschleißermittlung von Stunden bzw. Tagen (in Abhängigkeit der Maschinengröße) auf wenige Minuten.