Wie Daten zur Formkammerdruckmessung, Prozesssteuerungstechnik und geschultes Personal Spritzgießbetrieben dabei helfen können, gleichbleibend hochwertige Teile aus recycelten, gemahlenen und von der Spezifikation abweichenden Kunststoffen herzustellen.
Das Material stellt einen der größten variablen Kostenfaktoren im Spritzguss dar. Wenn die Kunststoffpreise steigen, die Versorgung unvorhersehbar wird oder Kunden einen höheren Anteil an recyceltem Material verlangen, beginnen Spritzgießer naturgemäß, Alternativen zum hochwertigen Neuplastik zu prüfen.
Zu diesen Alternativen können gehören:
- Eigene Nachmahlung
- Postindustrielles Recyclingmaterial (PIR)
- Recycelte Post-Consumer-Materialien (PCR)
- Harz mit erweiterten Spezifikationen oder in minderwertiger Qualität
- Kostengünstigere alternative Harzsorten
Die richtige Materialstrategie kann den Verbrauch an Neuplastik senken, Nachhaltigkeitsanforderungen erfüllen, die Flexibilität in der Versorgung verbessern und die Kosten senken.
Der Kauf von kostengünstigerem Material ist jedoch nur die halbe Miete.
Veränderungen hinsichtlich Viskosität, Schmelzfluss, Schrumpfung, Füllstoffgehalt, Feuchtigkeit, Verunreinigungen oder der bisherigen Verarbeitungshistorie können sich darauf auswirken, wie die Formkammer befüllt, verdichtet, gehalten und gekühlt wird. Ohne ausreichende Transparenz im Prozess können Materialeinsparungen schnell durch Ausschuss, Nacharbeit, längere Anlaufzeiten, Aussortieren, Stillstandszeiten und Kundenbeschwerden zunichte gemacht werden.
Das Ziel besteht nicht lediglich darin, kostengünstigeres Harz zu kaufen. Vielmehr geht es darum, akzeptable Bauteile zu den niedrigsten tragbaren Gesamtkosten herzustellen.
Ist recyceltes Harz immer günstiger?
Nicht unbedingt.
Der Preis für recycelten Kunststoff hängt vom Polymer, der Qualität, der Farbe, der Herkunft, den Zertifizierungsanforderungen, dem regionalen Angebot sowie den aktuellen Preisen für Neuplastik ab.
Hochwertiges PCR-Material kann aufgrund der für seine Herstellung erforderlichen Schritte – Sammlung, Sortierung, Reinigung, Prüfung, Compoundierung und Rückverfolgbarkeit – genauso viel oder sogar mehr kosten als ein vergleichbares Neuware-Material. Auch die Preisentwicklung kann sich rasch ändern. Im Mai 2026 berichtete S&P Global, dass sich mehrere Referenzpreise für recyceltes PET und Polyethylen von historischen Aufschlägen zu Abschlägen verschoben hatten, da die Preise für Neuware schneller stiegen. [1]
Eigenes Mahlgut, PIR, Kunststoffe mit breitem Spezifikationsbereich sowie bestimmte wiederaufbereitete Typen können möglicherweise besser vorhersehbare Möglichkeiten zur Kosteneinsparung bieten. Die wirtschaftliche Bewertung sollte sich jedoch auf die aktuellen Lieferantenpreise und die Gesamtkosten pro akzeptablem Teil stützen und nicht auf die Annahme, dass jeder recycelte Kunststoff kostengünstiger ist.
Eine Studie aus dem Jahr 2024 zu recyceltem, glasfaserverstärktem PPS ergab Materialeinsparungen von bis zu 44 % im Vergleich zum untersuchten Neu-Material. Die recycelten Typen wiesen zudem Abweichungen hinsichtlich Schmelzindex, Schrumpfung, erforderlicher Verarbeitungskraft und Zugfestigkeit auf, was die Notwendigkeit unterstreicht, sowohl den Preis als auch die Leistungsmerkmale zu bewerten. [2]
Ein Überblick über Regrind-, PIR-, PCR- und Wide-Spec-Materialien
Diese Kategorien sollten nicht als austauschbar betrachtet werden. Jede Kategorie kann eine andere Quelle, einen anderen Verarbeitungsverlauf, einen anderen Konsistenzgrad und andere Qualifikationsanforderungen aufweisen.
Eigene Wiederaufbereitung
Betriebsinterner Mahlgut besteht in der Regel aus bekanntem Formteilabfall, wie beispielsweise Angusskanälen, Angüssen oder Ausschussteilen, der zermahlen und wieder in die Produktion zurückgeführt wird.
Wenn das Material nach Harzsorte, Farbe und Herkunftsort getrennt bleibt, ist es möglicherweise besser vorhersehbar als Material, das aus mehreren externen Quellen stammt. Wiederholte Einwirkung von Hitze und Scherkräften kann jedoch weiterhin die Viskosität und die mechanischen Eigenschaften verändern.
UL Solutions definiert qualifizierten Mahlgut als zurückgewonnenen Formabfall, der im selben Werk wiederverwendet wird. Gemäß UL 746D darf er bis zu 25 % der Trichtermischung ausmachen, sofern die restlichen 75 % aus derselben Neuware bestehen, aus der der Mahlgutabfall stammt. Dies gilt nicht pauschal für alle recycelten Materialien oder Formteile. [3]
Postindustrielles Recyclingmaterial
Postindustrielles Recyclingmaterial (PIR) stammt aus Produktionsabfällen, die den Verbraucher nicht erreicht haben. Dazu können Angussstreifen, Angusskanäle, Verschnittabfälle, Ausschussteile oder Compoundierabfälle gehören.
Ein kontrollierter PIR-Strom aus einer einzigen Quelle kann relativ gleichbleibende Eigenschaften aufweisen. Die Schwankungen können zunehmen, wenn Materialien aus verschiedenen Quellen oder Qualitätsstufen ohne ausreichende Trennung, Prüfung oder Mischung miteinander kombiniert werden.
Recycelte Materialien aus Post-Consumer-Abfällen
Post-Consumer-Recyclingmaterial (PCR) hat einen Verwendungszyklus beim Verbraucher durchlaufen, bevor es gesammelt und zur Wiederverwendung aufbereitet wurde.
PCR kann eine breitere Kombination aus ursprünglichen Harzsorten, Pigmenten, Additiven, Füllstoffen, Verunreinigungen, Feuchtigkeitsbelastung und Verarbeitungshistorien aufweisen. Verarbeiter sollten repräsentative Produktionschargen qualifizieren, anstatt davon auszugehen, dass ein einziger erfolgreicher Versuch die langfristige Eignung belegt.
Harz mit breiten Spezifikationen und Harz mit Abweichungen von den Qualitätsanforderungen
Harz mit erweiterten Spezifikationen oder minderwertiges Harz entspricht in der Regel nicht einer oder mehreren der Hauptspezifikationen eines Herstellers.
Zu den betroffenen Eigenschaften könnten der Schmelzindex, die Dichte, die Schlagzähigkeit, die Farbe, die Additivkonzentration, der Füllstoffgehalt oder das Aussehen der Granulate gehören.
Das Material ist möglicherweise weiterhin für die Anwendung geeignet, doch muss der Verarbeiter wissen, welche Eigenschaft außerhalb der Spezifikation liegt und ob dies Auswirkungen auf die Verarbeitung oder die Leistungsfähigkeit des Fertigteils hat.
Ein niedrigerer Kaufpreis allein ist kein Kriterium für die Eignung des Materials.
Jedes Formteil verfügt über einen Verlauf der Kavitätsdrücke
Jedes Spritzgussteil wird im Inneren des Formhohlraums unter Druck geformt.
Während sich das Material füllt, verdichtet, festigt und abkühlt, entsteht ein Druckprofil, das die Bedingungen widerspiegelt, denen dieses Bauteil ausgesetzt ist. Der Formhohlraumdruck kann Aufschluss geben über:
- Ankunft der Schmelze
- Fortschritt der Befüllung
- Druck bei der Übergabe
- Spitzendruck in der Kavität
- Verpackungseffizienz
- Druckintegral
- Verhalten der Gate-Dichtung
- Druckabfall
- Hohlraumwaage
- Schwankungen von Schuss zu Schuss
Wenn einwandfreie Teile vermessen und mit ihren Formkammerdruckkurven abgeglichen werden, werden diese Kurven zu Prozesssignaturen. Zukünftige Zyklen können dann mit dem freigegebenen Prozess verglichen werden, um Abweichungen zu erkennen, bevor diese zu unkontrolliertem Ausschuss führen oder den Kunden erreichen.
Die Daten zum Formkammerdruck liefern Aufschluss darüber, wo das Bauteil tatsächlich geformt wird, und stellen somit ein aussagekräftiges Prozesssignal zur Bewertung von Füllverhalten, Verdichtung, Schrumpfung, Bauteilgewicht, Abmessungen und füllungsbedingten Fehlern dar. [4]
Wie der Hohlraumdruck die Verwendung unterschiedlicher Materialien unterstützt
Kostengünstigere und recycelte Materialien schaffen nur dann einen Mehrwert, wenn ihre Schwankungen kontrolliert werden können.
Bei gleichen Maschineneinstellungen kann eine Materialcharge mit höherer Viskosität möglicherweise mehr Druck erfordern, um den Formhohlraum zu füllen, gegen Ende des Füllvorgangs einen niedrigeren Druck erzeugen oder das Bauteil weniger effektiv verdichten. Dies kann das Risiko von Füllfehlern, Einfallstellen oder Maßabweichungen erhöhen.
Eine Charge mit niedrigerer Viskosität lässt sich möglicherweise leichter einfüllen, erzeugt einen anderen Druckgradienten oder erhöht das Risiko von Überfüllung, Flash sowie Schwankungen beim Teilegewicht oder beim Schrumpf.
Maschinenseitige Daten sind nach wie vor von entscheidender Bedeutung, doch die Schneckenposition, der Einspritzdruck, die Zylindertemperatur und andere Signale der Spritzgießmaschine geben möglicherweise keinen vollständigen Aufschluss darüber, wie sich das Material im Inneren der Form verhalten hat.
Die Maschinendaten zeigen, was die Druckmaschine geleistet hat.
Die Daten zum Formkammerdruck zeigen, welchen Druck das Material im Inneren der Formkammer ausgesetzt war.
Überwachung und Regelung des Kammerdrucks
Überwachung und Steuerung gewährleisten unterschiedliche Stufen der Prozessfähigkeit.
Überwachung des Kammerdrucks
Durch die Überwachung wird der Formgebungsprozess transparent. Dies ermöglicht es den Verarbeitern:
- Jeden Zyklus anzeigen und vergleichen
- Prozessvorlagen und Alarme einrichten
- Prozessabweichung erkennen
- Überwachung der Hohlraumausgleichswaage
- Verdächtige Teile identifizieren
- Erstellen Sie Produktions- und Qualitätsaufzeichnungen
- Ermitteln Sie, was sich geändert hat
Für Betriebe, die erste Schritte im Bereich der In-Mold-Daten unternehmen, kann die Überwachung durch eine schnellere Fehlerbehebung und eine bessere Eindämmung von Problemen einen erheblichen Mehrwert bieten.
Regelung des Kammerdrucks
Bei der Kavitätsdruckregelung wird die im Kavitätsraum vorgenommene Messung als aktives Prozessregelsignal verwendet.
Bei kompatibler Maschinenintegration und einem ordnungsgemäß entwickelten Prozess kann es für folgende Zwecke eingesetzt werden:
- Übergänge zwischen Prozessphasen auslösen
- Gezielte Bedingungen im Hohlraum aufrechterhalten
- Effektiver auf Viskositätsänderungen reagieren
- Unterschiede zwischen den einzelnen Maschinen verringern
- Verbesserung der Reproduzierbarkeit über verschiedene Materialchargen hinweg
Sensoren liefern die Messwerte. Das Steuerungssystem legt fest, wie diese Messwerte verwendet werden.
Daten zum Druck im Formhohlraum in konkrete Maßnahmen umsetzen
Die Formkammerdrucksensoren von RJG erfassen bei jedem Zyklus die Bedingungen im Inneren der Form.
CoPilot® wandelt dieses Signal in Echtzeitüberwachung, Alarmmeldungen, Prozesssteuerung, Qualitätsentscheidungen und die Aussortierung verdächtiger Teile um.
Der Hub® bündelt Informationen aus vernetzten Systemen in einer anlagenweiten Übersicht zur Fernüberwachung und -analyse. Der Hub Connect integriert Prozess- und Produktionsdaten in ERP- und MES-Workflows und trägt so dazu bei, den manuellen Berichtsaufwand, isolierte Tabellenkalkulationen und Fehler bei der Dateneingabe zu reduzieren.
RJG bietet zudem die iMFLUX® -Technologie für das Spritzgießen mit niedrigem, konstantem Druck an, die den Füllvorgang an wechselnde Material- und Betriebsbedingungen anpasst.
Für Werkzeugerprobungen, die Fehlerbehebung und dringende Maßnahmen zur Qualitätssicherung bietet CoPilot® Go einen schnelleren Zugriff auf Formkammerdruckdaten, ohne dass eine permanente Maschinenschnittstelle erforderlich ist. Das System kann Druckmuster erfassen, die Sortierung verdächtiger Teile in Echtzeit unterstützen und dazu beitragen, Prozesswissen aus der Werkzeugerprobung in die Produktion zu übertragen.
Wie DECOUPLED MOLDING® die Materialflexibilität verbessert
Die DECOUPLED MOLDING®-Methode von RJG unterteilt den Formungsprozess in kontrollierte Phasen, anstatt den Spritzguss als einen einzigen fortlaufenden Vorgang zu betrachten.
Bei einem DECOUPLED MOLDING® III-Verfahren:
- Der Hohlraum wird unter Geschwindigkeitsregelung befüllt.
- Eine zweite Geschwindigkeitsstufe füllt den Hohlraum.
- Die Maschine wechselt in den Haltebetrieb, sobald der ausgewählte Zielwert für den Formkammerdruck erreicht ist.
Diese Unterscheidung gewinnt an Bedeutung, wenn sich die Viskosität des Materials ändert.
Bei einem positionsgesteuerten Verfahren wird die Maschine angewiesen, stets dieselbe Schneckenposition anzusteuern, auch wenn sich das Material unterschiedlich verhält. Ein auf den Formraumdruck basierendes Verfahren konzentriert sich darauf, die erforderlichen Bedingungen im Formraum herzustellen.
Innerhalb eines ordnungsgemäß qualifizierten Material- und Prozessbereichs kann es erforderlich sein, dass die Maschine auf Chargen mit höherer oder niedrigerer Viskosität unterschiedlich reagiert. Die im Formhohlraum herrschenden Bedingungen, die mit einem akzeptablen Bauteil einhergehen, können jedoch konstanter bleiben als die zur Herstellung dieser Bauteile erforderlichen Maschineneinstellungen.
Technologie allein reicht nicht aus
Sensoren und Prozessleitsysteme sorgen für Transparenz und Leistungsfähigkeit. Die Personen, die sie nutzen, müssen zudem Folgendes verstehen:
- Verformungsverhalten
- Materialvorbereitung
- Befüllen, verpacken und lagern
- Druckkurven im Hohlraum
- Qualifizierung von Materialchargen
- Prozessentwicklung
- Alarm- und Sortiergrenzwerte
- Wissenschaftliche Fehlerbehebung
Ohne einen einheitlichen Bearbeitungsstandard kann es vorkommen, dass Techniker auf dieselbe Abweichung je nach Schicht, Maschine und Standort unterschiedlich reagieren.
Die RJG-Schulungen zum Spritzgießen unterstützen Teams dabei, reproduzierbare Prozesse zu entwickeln und die Aussagekraft der Daten zu verstehen. Zu den entsprechenden Angeboten zählen die Schulung „Grundlagen des systematischen Spritzgießens“, der DECOUPLED MOLDING®-Workshop, die Master Molder® I- und II-Schulungen sowie die CoPilot®-Schulung.
RJG bietet zudem E-Learning-Kurse zum Thema Spritzguss an, die Sie in Ihrem eigenen Tempo absolvieren können, darunter „Grundlagen des Spritzgusses“, „Einführung in die Materialhandhabung“, „Einführung in die Fehlerbehebung“, „Lernen Sie Ihren CoPilot kennen“ und „Mathematik für Spritzgießer“.
Mit kostengünstigeren Werkstoffen lassen sich hochwertige Teile herstellen
Unterschiedliche Materialien müssen nicht zwangsläufig zu unterschiedlicher Qualität führen.
Entscheidend ist, zu wissen, was sich geändert hat, und über einen Prozess zu verfügen, der diese Änderung erkennen und bewältigen kann.
Wenn Daten zum Formhohlraumdruck mit geeigneten Werkstoffen, zugelassenen Prozessvorlagen, geeigneten Sensoren, Prozesssteuerungstechnik, DECOUPLED MOLDING®-Verfahren und geschultem Personal kombiniert werden, können Spritzgießer:
- Erweitern Sie die Auswahl an verwendbaren Materialien
- Verarbeiten Sie recycelte Materialien mit größerer Zuversicht
- Verringerung der Abhängigkeit von hochwertigem Neu-Granulat
- Abweichungen früher erkennen
- Reduzierung der Produktion verdächtiger Waren
- Verbesserung der Konsistenz der Teile
- Geringere Gesamtkosten pro einwandfreiem Teil
Das Ergebnis ist nicht lediglich ein kostengünstigeres Material. Es handelt sich um ein leistungsfähigeres Formverfahren, das die Qualität gewährleistet und gleichzeitig Möglichkeiten zur Kostensenkung eröffnet.
Entdecken Sie die Mängel, bevor sie zu Ausschuss werden
Materialschwankungen sind möglicherweise nicht der einzige Faktor, der Ihre Gesamtkosten pro einwandfreiem Teil erhöht.
Unzureichende Materialkontrollen, eingeschränkte Sichtbarkeit der Formen, uneinheitliche Verarbeitungsverfahren, unzureichend genutzte Technologien, Probleme mit der Maschinenleistung sowie Qualifikationslücken bei den Mitarbeitern können sich allesamt auf die Ergebnisse auswirken.
Im Rahmen einer RJG-Lückenanalyse werden Ihre Materialien, Maschinen, Formen, Prozesse, Technologien, Qualitätskontrollen, Kennzahlen und die Kompetenzen Ihrer Mitarbeiter bewertet.
Ihr Team erhält einen nach Prioritäten geordneten Verbesserungsplan, eine Übersicht über die ROI-Chancen, Empfehlungen zu Technologien und Schulungen sowie praktische Anleitungen, die sich auf die Maßnahmen mit dem größten Wirkungspotenzial konzentrieren.
Finden Sie heraus, wo es in Ihrem Betrieb zu Leistungseinbußen kommt und welche Maßnahmen Sie zuerst ergreifen sollten.
Vereinbaren Sie einen Termin für Ihre RJG-Lückenanalyse
Forschung und technische Referenzen
- S&P Global: Recycelte Kunststoffe werden weltweit erstmals zu einem niedrigeren Preis als Neuware gehandelt
- Dollischek et al.: Spritzgießen von postindustriellem, recyceltem, glasfaserverstärktem PPS GF40
- UL Solutions: Prüfung und Zertifizierung von recycelten Kunststoffen sowie Definitionen zu Mahlgut
- RJG: Formkammerdruck – die Daten, die Spritzgießer nicht außer Acht lassen dürfen
- Ahlers et al.: Teilmengenregelung beim Spritzgießen von recycelten Thermoplasten mittels Formraumdruckregelung
