
Brandmarken und Gaseinschlüsse beim Spritzgießen — Entlüftungsdesign, Dieseleffekt und Prozesslösungen
Ein Verfahrensingenieur eines Automobilbeleuchtungszulieferers inspiziert eine Polycarbonat-Linse — 180 mm lang, 4,2 mm dick in der Mitte, auf 2,0 mm an den Rändern verjüngt, angespritzt über einen einzelnen Unterfluranguss auf der Unterseite, mit einem Dom von 15 mm Durchmesser an jeder der vier Befestigungsecken. Jeder 20. bis 30. Schuss produziert eine Linse mit einer braun-schwarzen Verfärbung — etwa 3–5 mm im Durchmesser — am Dom, der am weitesten vom Anguss entfernt ist. Die Verfärbung befindet sich nicht auf der Oberfläche; sie ist im Polymer eingebettet und durch das transparente PC als dunkler Schlieren sichtbar. Die Kundenspezifikation für eine Automobil-Frontbeleuchtungslinse lautet: null Brandmarken — jede sichtbare Verfärbung ist Ausschuss. Bei einer Ausschussrate von 3–4 % verliert das Werkzeug etwa 180 akzeptable Teile pro Schicht. Die annualisierten Kosten der Ausschussteile bei ¥85 pro Teil betragen etwa ¥1,3 Millionen.
Der Ingenieur hat versucht, die Massetemperatur von 300 °C auf 285 °C zu senken — die Brandmarkenhäufigkeit sank von 5 % auf 3 %, verschwand aber nicht. Die Reduzierung der Einspritzgeschwindigkeit von 85 mm/s auf 60 mm/s senkte die Häufigkeit weiter auf 2 %, aber der Fülldruck stieg von 120 MPa auf 155 MPa und näherte sich der Maschinengrenze von 175 MPa, und die Zykluszeit erhöhte sich um 1,8 Sekunden. Die Brandmarken sind immer noch bei 2 % vorhanden — ein Ausschuss alle 50 Schuss.
Die Ursache ist ein Gaseinschluss am zuletzt gefüllten Dom — die vier Eckdome füllen sich zuletzt, und die konvergierenden Fließfronten schließen Luft in der Domkavität ohne Entweichungsweg ein. Die eingeschlossene Luft wird auf etwa 15–25 bar in den letzten Millisekunden der Füllung komprimiert und erhitzt sich adiabatisch auf schätzungsweise 350–500 °C — oberhalb der PC-Zersetzungstemperatur von etwa 340 °C. Das Polymer an der Gaskompressionsgrenze wird thermisch abgebaut und erzeugt die braun-schwarze Verfärbung. Die Entlüftung, die an der Domstirnfläche hätte sein sollen, wurde weggelassen, weil der Werkzeugkonstrukteur den Dom als „Sackloch" betrachtete, das sich ohne Lufteinschluss füllen würde — eine Fehleinschätzung, die eine Moldflow-Analyse vor dem ersten Schuss erkannt hätte.
Was eine Brandmarke ist — und das Gas, das sie verursacht
Eine Brandmarke ist eine lokalisierte Verfärbung — typischerweise braun, schwarz oder silberbraun — auf oder knapp unter der Oberfläche eines Spritzgussteils. Sie entsteht, wenn eingeschlossenes Gas (Luft, flüchtige Bestandteile oder Zersetzungsprodukte) in der Endphase der Kavitätsfüllung auf einen hohen Druck und eine hohe Temperatur komprimiert wird, was eine thermische Zersetzung des Polymers an der Gaskompressionsgrenzfläche verursacht.
Eine Brandmarke ist nicht:
- Eine Schlierenmarkierung durch Feuchtigkeit oder Scherdegradation (obwohl beide Gas involvieren)
- Ein Hotspot durch eine lokale Heißkanal-Temperaturabweichung
- Kontamination durch abgebautes Material, das in einem Totraum im Zylinder sitzt
Brandmarken werden immer von eingeschlossenem Gas begleitet. Finden Sie den Gaseinschluss, und Sie finden die Brandmarke. Beseitigen Sie den Gaseinschluss — durch Entlüftung, Verschiebung oder langsamere Füllung — und Sie beseitigen die Brandmarke.
Das eingeschlossene Gas kann aus vier Quellen stammen:
| Gasquelle | Typisches Volumen | Diagnostisches Merkmal |
|---|---|---|
| In der Kavität eingeschlossene Luft | 1–5 cm³ pro Schuss | Brandmarke am zuletzt gefüllten Bereich; Position durch Moldflow konsistent vorhersagbar |
| Flüchtige Bestandteile aus der Schmelze (Restfeuchte, niedermolekulare Fraktionen) | 0,1–2 cm³ pro Schuss | Brandmarke über das Teil verteilt oder an der Fließfront konzentriert; durch Materialtrocknung reduzierbar |
| Zersetzungsgase aus der Zylinderverweilzeit (überhitztes Material, Toträume) | Variabel | Intermittierende Brandmarken; korreliert mit Zyklusunterbrechungen oder Farbwechselrückständen |
| Entlüftungsverstopfung (Fett, Entformungsmittelablagerungen, Schmutz) | Progressive Zunahme | Brandmarken erscheinen nach 500–1.000 Zyklen, verschlimmern sich mit der Zeit, verschwinden nach Werkzeugreinigung |
Die häufigste Quelle — und diejenige, die durch Werkzeugkonstruktion adressiert werden kann — ist in der Kavität eingeschlossene Luft während der Füllung. Eine Kavität ist ein abgedichtetes Volumen mit einem einzigen Eingang (dem Anguss) und keinem Ausgang. Die Luft, die sich vor der Einspritzung in der Kavität befindet, muss irgendwo entweichen. Wenn sie keinen Entweichungsweg hat, wird sie von der einströmenden Schmelze komprimiert und macht etwa 0,1–0,5 % des endgültigen Teilvolumens aus — scheinbar unbedeutend, aber genug, um eine sichtbare Brandmarke zu erzeugen.
Der Dieseleffekt: Adiabatische Kompression von eingeschlossenem Gas
Die Physik, die eingeschlossene Luft in eine Brandmarke verwandelt, ist die adiabatische Kompression — das gleiche Prinzip, das Kraftstoff in einem Dieselmotor entzündet. Wenn ein Gas schnell komprimiert wird, steigt seine Temperatur. Wenn die Kompression schnell genug ist, dass Wärme keine Zeit hat, an das umgebende Metall und den Kunststoff abgeleitet zu werden (d. h. die Kompression ist adiabatisch), ergibt sich der Temperaturanstieg aus:
T₂ = T₁ × (P₂ / P₁)^((γ−1)/γ)
Wobei:
- T₁ = Anfangsgastemperatur (~503 K / 230 °C — Kavitätswandtemperatur für PC)
- P₁ = Anfangsgasdruck (1 bar, atmosphärisch zu Beginn der Füllung)
- P₂ = Endgasdruck (der Kavitätsinnendruck am Ende der Füllung, typischerweise 300–700 bar)
- γ = Verhältnis der spezifischen Wärmen für Luft (1,4)
Für PC, gespritzt bei einem Kavitätsinnendruck von 500 bar mit einer Kavitätswandtemperatur von 90 °C (363 K):
T₂ = 363 × (500/1)^((1,4−1)/1,4) = 363 × 500^0,286 ≈ 363 × 5,93 ≈ 2.153 K (1.880 °C)
Die berechnete adiabatische Temperatur von 1.880 °C übersteigt bei Weitem die Zersetzungstemperatur von Polycarbonat (~340 °C), ABS (~270 °C) und der meisten gängigen Thermoplaste. In der Praxis ist die tatsächliche Gastemperatur niedriger — die Kompression ist nicht perfekt adiabatisch, da ein Teil der Wärme an die Werkzeugwände und die Schmelze abgegeben wird — aber eine eingeschlossene Gasblase kann leicht 350–600 °C erreichen, was ausreicht, um jedes gängige Spritzgießpolymer zu zersetzen.
Das abgebaute Polymer an der Gaskompressionsgrenze ist mechanisch schwach. Es hat eine Kettenspaltung (bei amorphen Materialien wie PC und ABS) oder oxidative Degradation (bei Polyolefinen) erfahren. Das verfärbte Material ist nicht nur ein kosmetischer Defekt — es ist eine lokalisierte Schwächezone mit reduziertem Molekulargewicht, reduzierter Schlagzähigkeit und in extremen Fällen karbonisiertem Material, das von der Teiloberfläche abplatzen und die nachgelagerte Montage kontaminieren kann.
Fünf Ursachen und ihre Abhilfemaßnahmen
Ursache 1: Unzureichende oder fehlende Entlüftung an der Gaseinschlussstelle
Dies ist die Hauptursache für Brandmarken in neuen Werkzeugen. Die Moldflow-Analyse sagt voraus, wo sich der letzte Bereich der Kavität füllt — der „zuletzt gefüllte Bereich" — der immer ein Gaseinschluss ist, wenn er nicht entlüftet ist. Die Entlüftung muss genau an diesem zuletzt gefüllten Punkt liegen. Eine Entlüftung 5 mm vom Gaseinschluss entfernt ist eine Entlüftung, die nicht funktioniert — das Gas ist 5 mm vom Entweichungsweg eingeschlossen, und die Schmelze erreicht die Entlüftung vor dem Gas und versiegelt sie.
Regeln für die Entlüftungsplatzierung:
- Die Entlüftung muss sich genau an der durch die Füllsimulation vorhergesagten Gaseinschlussstelle befinden — nicht benachbart, nicht in der Nähe
- Sekundäre Entlüftungen sollten entlang des Fließwegs an Stellen platziert werden, an denen die Fließfront sich verlangsamt oder konvergiert, wie z. B. an Bindenaht-Treffebenen
- Bei Sacklöchern (Dome, tiefe Rippen, Ecken) kommt die Entlüftung an die Stirnfläche — den tiefsten Punkt der Tasche, gegenüber dem Eingang
- Auswerferstifte können als Entlüftung dienen: ein plangeschliffener Auswerferstift im Gaseinschlussbereich mit 0,01–0,02 mm Umfangsspiel bietet einen natürlichen Entlüftungsweg zur Auswerferplatte
Entlüftungsabmessungen nach Material:
| Material | Entlüftungssteg-Tiefe (mm) | Entlüftungssteg-Breite (mm) | Entlastungskanal-Tiefe (mm) |
|---|---|---|---|
| PE, PP | 0,01–0,015 | 3–6 | 0,5–1,0 |
| PA6, PA66 (ungefüllt) | 0,01–0,015 | 3–6 | 0,5–1,0 |
| ABS | 0,02–0,025 | 4–8 | 0,5–1,0 |
| PS | 0,02–0,03 | 4–8 | 0,5–1,0 |
| PC | 0,03–0,05 | 4–8 | 0,5–1,0 |
| PC/ABS | 0,03–0,04 | 4–8 | 0,5–1,0 |
| POM | 0,02–0,03 | 4–8 | 0,5–1,0 |
| PBT | 0,02–0,03 | 4–8 | 0,5–1,0 |
| PEEK, PPS | 0,03–0,05 | 4–8 | 0,5–1,0 |
| TPE, TPU | 0,01–0,02 | 3–6 | 0,5–1,0 |
Der Entlüftungssteg ist der flache Abschnitt an der Kavitätskante — seine Tiefe bestimmt, ob Gas hindurchgeht (ja) und Kunststoff hindurchgeht (nein, bei korrekter Dimensionierung). Die Stegbreite (3–8 mm) bietet eine kurze, kontrollierte Einschränkung. Hinter dem Steg fällt der Entlüftungskanal auf eine wesentlich tiefere Entlastung (0,5–1,0 mm) ab, die keinen Strömungswiderstand für das Gas bietet und die entweichende Luft nach außen leitet.
Die Stegtiefen-Regel: 0,01 mm unter der Gratbildungsschwelle des Materials. Wenn das Material bei einem Trennebenenspalt von 0,03 mm Grat bildet, sollte die Entlüftungssteg-Tiefe 0,02 mm betragen — tief genug, um Gas durchzulassen, flach genug, um das Eindringen der Schmelze zu verhindern. Deshalb benötigen niedrigviskose Materialien (PE, PP, PA6) die flachsten Entlüftungen — ihre Gratbildungsschwelle ist niedriger.
Anzahl der Entlüftungen: Es gibt keine feste Anzahl. Jede Gaseinschlussstelle — jeder Bereich, in dem die Füllsimulation konvergierende Fließfronten oder eine Sackloch zeigt — benötigt eine eigene Entlüftung. Ein Werkzeug mit einem Anguss, zwei Kernstiften und vier Domen kann 5–8 Gaseinschlussstellen haben, die jeweils eine eigene Entlüftung benötigen.
Ursache 2: Einspritzgeschwindigkeit zu hoch für die vorhandene Entlüftung
Die Einspritzgeschwindigkeit steuert direkt, wie schnell die Luft in der Kavität komprimiert wird. Eine höhere Einspritzgeschwindigkeit gibt der eingeschlossenen Luft weniger Zeit, durch die Entlüftungen zu entweichen, bevor die Schmelze den Entweichungsweg versiegelt — und erzeugt gleichzeitig eine schnellere Kompressionsrate, was die maximale Gastemperatur erhöht.
Die Beziehung zwischen Einspritzgeschwindigkeit und Brandmarkenbildung ist nichtlinear. Es gibt eine Schwellen-Einspritzgeschwindigkeit, unterhalb derer die vorhandenen Entlüftungen die Kavitätsluft vor dem Eintreffen der Schmelze evakuieren können und oberhalb derer das Gas eingeschlossen und komprimiert wird. Diese Schwelle hängt ab von:
- Der Entlüftungsfläche (Summe aller Entlüftungsquerschnitte)
- Dem Kavitätsvolumen (mehr zu evakuierende Luft = niedrigere Schwellengeschwindigkeit)
- Der Füllzeit (kürzere Füllzeit = schnellere Kompression = höhere Temperatur)
Diagnostischer Test: Führen Sie eine Serie von Schüssen mit schrittweise abnehmender Einspritzgeschwindigkeit durch — beginnen Sie bei der normalen Produktionsgeschwindigkeit, reduzieren Sie um 10 mm/s pro Schritt, alle anderen Parameter konstant halten. Erfassen Sie das Vorhandensein oder Fehlen von Brandmarken bei jeder Geschwindigkeit. Tragen Sie die Brandmarkenhäufigkeit gegen die Einspritzgeschwindigkeit auf. Die Schwelle ist die Geschwindigkeit, bei der die Brandmarkenhäufigkeit auf null fällt. Wenn die Schwellengeschwindigkeit unter der Geschwindigkeit liegt, die zum vollständigen Füllen der Kavität erforderlich ist (d. h. die Schmelze erstarrt vor der vollständigen Füllung), ist die Entlüftung unzureichend, und eine Werkzeugänderung ist erforderlich.
Profilierte Einspritzung: Anstatt eine einzelne niedrige Geschwindigkeit für den gesamten Schuss zu verwenden, nutzen Sie eine profilierte Einspritzung: schnelle Füllung (80–100 mm/s) für die ersten 90–95 % des Kavitätsvolumens, dann eine scharfe Verzögerung auf 20–30 mm/s für die letzten 5–10 % — den Bereich, in dem das Gas komprimiert wird. Die schnelle Füllung für den Großteil des Volumens verhindert vorzeitiges Erstarren; die langsame Füllung für die Endkompression gibt dem eingeschlossenen Gas Zeit, durch die Entlüftungen zu entweichen. Dies ist der Standardansatz für entlüftungslimitierte Werkzeuge, bei denen eine Werkzeugänderung nicht sofort möglich ist.
Ursache 3: Angussposition, die einen nicht entlüftbaren Gaseinschluss erzeugt
Die Angussposition bestimmt das Füllbild, und das Füllbild bestimmt, wo sich Gaseinschlüsse bilden. Ein Anguss, der einen Dom vom offenen Ende füllt (Anguss an der Domwurzel, Strömung geht die Domwand hinauf und trifft am geschlossenen Ende zusammen), erzeugt einen Gaseinschluss am Sacklochende des Doms — der für die Entlüftung zugänglich ist, weil er der Trennebene oder einem Auswerferstift zugewandt ist.
Ein Anguss, der zuerst den Bereich um den Dom füllt und dann den Dom von außen nach innen füllt, erzeugt einen Gaseinschluss an der Basis des Doms — der für die Entlüftung unzugänglich ist, weil er sich innerhalb der Kavität befindet, umgeben von gefülltem Kunststoff. Das Gas ist im Dom eingeschlossen, und es gibt keinen Weg, es zu entlüften.
Die Angusspositions-Regel zur Vermeidung von Gaseinschlüssen: Der Anguss sollte so positioniert werden, dass Gaseinschlüsse an zugänglichen Stellen entstehen — Trennebenenflächen, Auswerferstiftflächen, Schieberflächen oder das Ende von Rippen, die die Trennebene erreichen. Gaseinschlüsse an internen Kavitätsmerkmalen (Dom-Innenräume, die von außen gefüllt werden, tiefe Taschen ohne Trennebenenzugang) sind Entlüftungs-Albträume.
Ursache 4: Materialfeuchtigkeit und Gehalt an flüchtigen Bestandteilen
Unzureichend getrocknetes Material bringt Wasserdampf und niedermolekulare flüchtige Bestandteile in den Schmelzestrom ein. Diese flüchtigen Bestandteile verdampfen bei Massetemperatur und tragen zusätzliches Gasvolumen zur Kavität bei — Gas, das bei der Entlüftungsauslegung nicht berücksichtigt wurde. Eine Kavität, die für 3 cm³ eingeschlossene Luft entlüftet ist, kann für 3 cm³ Luft plus 1 cm³ Wasserdampf aus ungetrocknetem Material unzureichend sein.
Materialtrocknungsanforderungen:
| Material | Trocknungstemperatur (°C) | Trocknungszeit (Stunden) | Zielfeuchtigkeitsgehalt |
|---|---|---|---|
| ABS | 80–85 | 2–4 | <0,05 % |
| PC | 120 | 3–4 | <0,02 % |
| PC/ABS | 90–100 | 3–4 | <0,04 % |
| PA6, PA66 | 80–85 | 4–6 | <0,10 % (ungefüllt), <0,05 % (gefüllt) |
| POM | 80–90 | 2–4 | <0,05 % |
| PBT | 120–140 | 3–5 | <0,02 % |
| PEEK | 150 | 4–6 | <0,02 % |
Ein Materialtrockner, der nicht seinen Nenntaupunkt liefert (typischerweise −30 °C bis −40 °C für technische Kunststoffe), produziert Material mit 0,05–0,10 % Feuchtigkeitsgehalt — das 2- bis 5-fache des Ziels — und fügt der Kavität erhebliches Gasvolumen hinzu. Der diagnostische Test ist eine Feuchtigkeitsmessung des Materials am Einfülltrichter. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt über der Spezifikation liegt, ist der Trockner — nicht die Entlüftung — die Ursache der Brandmarken.
Ursache 5: Toträume und Materialdegradation im Zylinder
Polymer, das in einem Totraum sitzt — einer Ecke des Zylinders, hinter dem Rückstromsperrring, in einem Heißkanal-Totleger — über mehrere Zyklen hinweg, unterliegt einer fortschreitenden thermischen Degradation. Das abgebaute Material ist dunkler, viskoser und trägt Zersetzungsgase. Wenn es sich schließlich löst und mit dem nächsten Schuss in die Kavität gelangt, erzeugt es eine intermittierende Brandmarke — die einmal alle 10–50 Schüsse erscheint, nie an der gleichen Stelle.
Totraum-Brandmarken werden durch ihre Unregelmäßigkeit und Zufälligkeit diagnostiziert. Eine entlüftungsbedingte Brandmarke ist hochkonsistent — gleiche Stelle, gleiche Form, gleiche Häufigkeit (jeder Schuss oder jeder zweite Schuss). Eine Totraum-Brandmarke ist inkonsistent — verschiedene Stellen, verschiedene Stärke, erscheint in Clustern und verschwindet dann für 20 Schüsse.
Korrekturmaßnahme: Zylinder mit einem kommerziellen Reinigungsgranulat spülen (nicht mit dem Produktionsmaterial — abgebautes Material, das in Toträumen festsitzt, wird nicht durch das gleiche Material gelöst, das es verursacht hat). Die Rückstromsperre auf Verschleiß prüfen — eine verschlissene Rückstromsperre erzeugt eine Rezirkulationszone, in der Material stagnieren kann. In Heißkanalsystemen die Verteiler-Totleger prüfen — jeder Kanal ohne Fließweg (ein verstopfter Anguss, eine ungenutzte Düsenposition) ist ein Totraum, der abgebautes Material ansammelt.
Vakuumentlüftung — wenn konventionelle Entlüftung nicht ausreicht
Für Teile, bei denen die Entlüftung durch konventionelle Trennebenen- und Auswerferstiftspiele nicht ausreicht — typischerweise Tiefziehteile, Teile mit großer projizierter Fläche und kurzen Füllzeiten oder transparente Teile mit Nulltoleranz für kosmetische Defekte — ist die vakuumunterstützte Entlüftung die Lösung.
Ein Vakuumentlüftungssystem verbindet die Entlüftungskanäle mit einer Vakuumpumpe, die vor und während der Einspritzung aktiv Luft aus der Kavität evakuiert. Die Kavität wird abgedichtet (alle Entlüftungen sind an den Vakuumkreislauf angeschlossen), ein Vakuum von 500–700 mbar unter Atmosphärendruck wird gezogen, und die Einspritzung wird ausgelöst, wenn der Vakuumsollwert erreicht ist. Der reduzierte Anfangsdruck senkt die maximale Kompressionstemperatur:
Bei einem Anfangsdruck von 0,3 bar (70 % Vakuum) anstelle von 1,0 bar beträgt das Kompressionsverhältnis bei 500 bar 500/0,3 ≈ 1.667 (vs. 500/1,0 = 500), aber der absolute Temperaturanstieg beträgt nur 60 % des atmosphärischen Falls aufgrund der geringeren Ausgangsdichte — es sind weniger Gasmoleküle vorhanden, die komprimiert werden können.
In der Praxis reduziert die Vakuumentlüftung die maximale Temperatur des eingeschlossenen Gases um 40–60 %, was ausreichen kann, um die Gastemperatur unter der Zersetzungsschwelle des Polymers zu halten.
Die Vakuumentlüftung fügt etwa ¥15.000–30.000 zu den Werkzeugkosten hinzu (Vakuumpumpe, Verteiler, Dichtungen, Steuerung) und 1–3 Sekunden zur Zykluszeit (Vakuumaufbau). Sie ist Anwendungen vorbehalten, bei denen die Kosten für Brandmarken-Ausschuss die amortisierten Kosten des Vakuumsystems übersteigen — typischerweise Automobilbeleuchtung, medizinische transparente Komponenten und optische Teile.
Moldflow-Analyse zur Gaseinschluss-Vorhersage
Die Moldflow-Simulation sagt Gaseinschluss-Positionen mit hoher Genauigkeit voraus. Die Füllsimulation verfolgt die vorrückende Fließfront, und jeder Bereich der Kavität, in dem die Fließfront aus mehreren Richtungen konvergiert — eine „Insel" ungefüllter Kavität, umgeben von gefüllter Kavität — wird als Gaseinschluss gekennzeichnet.
Die Simulation erfordert die Modellierung der Entlüftung: Wenn keine Entlüftungen in der Simulation angegeben sind, werden die Gaseinschlüsse unter Annahme von Null-Entlüftung vorhergesagt (alles Gas wird eingeschlossen). Wenn Entlüftungen an bestimmten Stellen mit bestimmten Abmessungen angegeben sind, berechnet die Simulation, wie viel Gas durch jede Entlüftung entweicht und ob das verbleibende eingeschlossene Gas ausreicht, um eine Brandmarke zu erzeugen.
Der Standard-Workflow vor der Produktion:
- Füllsimulation ohne Entlüftungen ausführen → alle Gaseinschluss-Positionen identifizieren
- Entlüftungen an jeder Gaseinschluss-Position hinzufügen → Simulation mit entlüfteten Randbedingungen erneut ausführen
- Sicherstellen, dass keine unentlüfteten Gaseinschlüsse verbleiben
- Falls unentlüftete Gaseinschlüsse bestehen bleiben (unzugängliche Stellen), die Angussposition anpassen, um das Füllbild zu verschieben, oder Auswerferstift-Entlüftungen an den Gaseinschluss-Positionen hinzufügen
Eine DFM-Prüfung, die die Gaseinschluss-Analyse einschließt, identifiziert Brandmarken-Risiken, bevor Stahl geschnitten wird. Die Kosten für das Hinzufügen einer Entlüftung während der Werkzeugkonstruktion betragen die Kosten einer eingearbeiteten Nut — etwa ¥200–500 pro Entlüftung. Die Kosten für das Hinzufügen derselben Entlüftung durch Änderung eines fertigen Werkzeugs — Demontage, Nachbearbeitung, Remontage, Requalifizierung — betragen ¥3.000–8.000 pro Entlüftung plus 2–5 Tage Stillstand.
Der Automobilbeleuchtungs-Ingenieur, der mit 3–4 % Brandmarken-Ausschuss bei der PC-Linse begann, identifizierte schließlich durch systematische Diagnose zwei Ursachen. Erstens bestätigte eine Moldflow-Analyse des bestehenden Füllbildes vier Gaseinschlüsse an den vier Eckdomen — jeder Dom füllte sich von außen nach innen und schloss Luft an der Domstirnfläche ohne Entlüftungsweg ein. Zweitens wurde festgestellt, dass der Materialtrockner einen Taupunkt von −22 °C anstelle der spezifizierten −40 °C lieferte — verschlissenes Trockenmittel — und PC mit 0,04 % Feuchtigkeit anstelle des Ziels von <0,02 % produzierte, wodurch dem eingeschlossenen Luftvolumen Wasserdampf zugefügt und das Gasvolumen an jedem Dom um schätzungsweise 30 % erhöht wurde.
Die Korrekturmaßnahmen: An der Stirnfläche jedes Doms wurden Auswerferstift-Entlüftungen hinzugefügt (die vorhandenen Auswerferstifte wurden plangeschliffen, um einen 0,03 mm umlaufenden Entlüftungsweg zur Auswerferplatte zu schaffen — eine ¥2.000-Änderung pro Stift, die keine Werkzeugdemontage über das Entfernen der Auswerferstifte zum Schleifen hinaus erforderte). Das Trockenmittel des Trockners wurde ersetzt (¥3.000), wodurch der Taupunkt von −40 °C wiederhergestellt und die Materialfeuchtigkeit auf 0,015 % gebracht wurde.
Nach beiden Korrekturen sank die Brandmarkenhäufigkeit von 3–4 % auf null — keine Brandmarken in einem 5.000-Schuss-Validierungslauf. Die jährlichen Ausschusskosten von ¥1,3 Millionen wurden eliminiert. Die Einspritzgeschwindigkeit wurde auf 85 mm/s, die Massetemperatur auf 300 °C und die Zykluszeit auf ihren ursprünglichen Wert zurückgesetzt.
Brandmarken sind ein Gasproblem. Wenn das Gas nicht entweichen kann, verbrennt es den Kunststoff. Die Lösung ist im Prinzip immer dieselbe — geben Sie dem Gas einen Weg nach außen — aber die Kunst besteht darin, zu wissen, wo das Gas eingeschlossen ist und ob die Entlüftung an dieser Stelle ohne Werkzeugänderung hinzugefügt werden kann. Die Moldflow-Analyse macht die erste Frage beantwortbar; die Werkzeugkonstruktion macht die zweite Frage umsetzbar.