Werkzeuginnendruckmessung für mehr Prozesseffizienz im Spritzguss

Der Werkzeuginnendruck stellt einen wichtigen Parameter in der Prozessüberwachung beim Kunststoff-Spritzgießen dar. Im Sinne einer umfassenden Werkzeugüberwachung sind Drucksensoren daher nicht mehr wegzudenken. Die Verwendung von hochwertigen piezoelektrischen Sensoren unterstützt das Erreichen einer optimalen Prozessqualität und steigert die Teilequalität nachhaltig.

Funktionsprinzip und Anwendungen von Werkzeuginnendrucksensoren

Werkzeuginnendrucksensoren ermöglichen es, den auftretenden Forminnendruck in der Kavität mittels des piezoelektrischen Effektes in eine messbare Ladung umzuwandeln. Die Sensoren sind mit hochpräzisen Quarzkristallen (SiO₂ bzw. α-Quarz) ausgestattet, welche unter Einwirkung von Druck, respektive Kraft, eine Ladung freigeben. Diese Ladung gibt, verstärkt durch einen Ladungsverstärker, eine genaue Information über den am Sensor anliegenden Druck und ermöglicht es, den genauen Werkzeuginnendruck im Spritzgussprozess zu kontrollieren. Die Wahl des Einbauortes im Werkzeug ist dabei abhängig von der Anwendung. Beispielsweise wird zur allgemeinen Überwachung und Prozessoptimierung der Sensor möglichst angussnah oder an einer dicken Wandstärke platziert. Weitere typische Anwendungen sind Festigkeitsüberwachungen und Überwachung bzw. Regelung von Viskosität, Kompression oder Schwindung.

Direkte und indirekte Werkzeuginnendrucksensoren

Abhängig von der Anwendung unterscheidet man bei Drucksensoren zwischen direkten und indirekten Sensoren, bzw. der direkten und indirekten Druckmessung.

E 6740 – Werkzeuginnendrucksensor zur direkten Messung von Meusburger

Bei der direkten Messung wird der Drucksensor direkt in die Kavität eingebracht und ermöglicht es, den Werkzeuginnendruck – ohne Umwege – im jeweiligen Bereich zu messen. Unter Beaufschlagung von Druck gibt der Sensor eine elektrische Ladung in der Maßeinheit pC (Pikocoulomb) ab, welche durch die angegebene Sensor-Empfindlichkeit (pC/bar) in eine entsprechende Druckänderung (bar) umgewandelt werden kann.

E 6750 – Werkzeuginnendrucksensor zur indirekten Messung von Meusburger

Die indirekte Messung des Werkzeuginnendrucks erfolgt über einen Kraftsensor, welcher außerhalb der Kavität liegt und indirekt mit einer Kraft angesteuert wird. Anders als bei den direkten Sensoren wird der Werkzeuginnendruck über einen Auswerferstift als Kraft an den Sensor übermittelt.  Unter Einwirkung der Kraft gibt der Sensor eine elektrische Ladung ab, welche durch die angegebene Sensor-Empfindlichkeit (pC/N) in eine Kraftänderung (N) umgewandelt werden kann. Zusammen mit der Fläche des Auswerfers kann in weiterer Folge die auftretende Druckänderung berechnet werden.