Ziel der Entwicklung
Die bestehende Vorgehensweise bei der Einfärbung von Kunststoffen ist ein zeit- und kostenintensiver Prozess. Für das Ermitteln eines passenden Farbrezepts sind oft mehrere Iterationen mit den Schritten Rezepterstellung, Musterfertigung und Farbmessung im Labor notwendig. Selbst bei erfolgreicher Rezeptierung fehlt häufig eine durchgehende Kontrolle der Formteilfarbe mit der Möglichkeit zur Korrektur bei Chargenschwankungen.
Die Zielsetzung dieses Vorhabens war die Schaffung einer Prinziplösung für eine vollständige Integration der Einfärbung von thermoplastischen Kunststoffen in den Herstellungsprozess beim Spritzgießen. Damit ist gemeint, dass Rezeptierung und Dosierung der Farbe direkt im laufenden Prozess an der Maschine erfolgen können. Eine solche Lösung bringt gegenüber dem aktuellen Stand der Technik mehrere Vorteile mit sich. Zunächst lässt sich damit der notwendige Zeitaufwand für das Einfärben eines Formteils stark verringern. Außerdem ist eine kontinuierliche Kontrolle der Formteilfarbe möglich. Damit können Chargenschwankungen oder Umwelteinflüsse jederzeit ausgeglichen werden.
Vorteile und Lösungen
Es wurde ein Verfahren entwickelt und getestet, welches Farbrezepturen für das Mischen von mehreren Flüssigfarben in der Einzugszone einer Spritzgießmaschine mit Hilfe eines zuvor angelernten Farbmodells berechnen kann. Bei einer Abweichung von Ziel- und Formteilfarbe ermöglicht es dieses Verfahren, das Farbmodell zu aktualisieren und sich durch Anpassung der Dosierung iterativ der Zielfarbe anzunähern.
Für dieses Verfahren wurden zwei Ansätze verfolgt: ein physikalisches Modell basierend auf der Mehrstrahl-Theorie und ein statistisches Modell, basierend auf einem Neuronalen Netz. Mit beiden Ansätzen wurden umfangreiche Untersuchungen zur Genauigkeit der Rezeptierung durchgeführt. Hierbei hat sich gezeigt, dass ein Neuronales Netz für die Dosierung von Flüssigfarbe beim Spritzgießen deutlich besser geeignet ist. Hier konnten die Trainingsdaten im normalen Produktionsumfeld aufgenommen und stetig erweitert werden. Mit zunehmender Datenbasis stieg auch die Prognosegenauigkeit des Modells und es waren weniger Iterationen zur Korrektur notwendig. Im Verlauf des Projektes konnte prinzipiell gezeigt werden, dass Neuronale Netze erfolgreich zur Rezeptierung von Flüssigfarben eingesetzt werden können.
Zielgruppe und Zielmarkt
Mit dem entwickelten Verfahren lässt sich der Zeitaufwand für das Einfärben von Formteilen beim Spritzgießen stark verringern. Außerdem ist eine kontinuierliche Kontrolle der Formteilfarbe möglich. Damit können Chargenschwankungen oder Umwelteinflüsse jederzeit ausgeglichen werden. Das erhöht die Prozesssicherheit.
Speziell für die Branche der Verpackungsindustrie ist diese Lösung sehr interessant, da sie eine durchgehende Qualitätskontrolle bei verringertem Einrichtungsaufwand ermöglicht. Im Hinblick auf den immer starken Trend zur Individualisierung von Produkten und Produktverpackungen punktet die entwickelte Lösung mit einer kurzen Umstellzeit für verschiedene Farbtöne. Das senkt die Ausschussrate der produzierenden Unternehmen.
