Werkzeugstandzeit und Instandhaltungsstrategie beim Spritzgießen
In einem Spritzgießbetrieb wird ein Formwerkzeug für ein PC-Gehäuse mit 16 Kavitäten seit 18 Monaten im Dreischichtbetrieb gefahren. Die Werkzeugkonstruktion sah 500.000 Schuss ohne größere Instandhaltung vor. Aktuell treten nach 380.000 Schuss verstärkt Gratbildung an zwei Kavitäten, Maßabweichungen von 0,08 mm an der Dichtfläche und vereinzelte Auswerferabdrücke auf. Die Qualitätsabteilung hat eine Nacharbeit von 4 % der Teile festgestellt. Die Instandhaltung schlägt vor, das Werkzeug sofort zu überholen, was 12.000 € und 5 Produktionstage kosten würde. Alternativ könnte man mit reduzierter Kavitätenzahl (8 statt 16) weiterproduzieren, wodurch die Stückkosten um 0,35 € steigen. Der Kunde hat eine Lieferfrist von 10 Tagen für 60.000 Teile. Der Werkzeugbau meldet, dass eine Überholung bei 400.000 Schuss zwingend erforderlich wird, um Folgeschäden zu vermeiden.
1. Bewerten Sie die Situation aus Sicht der Werkzeuginstandhaltung. Welche Ursachen sind für die Gratbildung und Maßabweichungen wahrscheinlich, und welche Risiken entstehen bei weiterem Betrieb?
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Die Symptome Gratbildung an zwei Kavitäten, Maßabweichungen an der Dichtfläche und Auswerferabdrücke deuten auf mehrere verschleißbedingte Ursachen hin:
- Gratbildung: Der Formschluss zwischen den Kavitäten ist nicht mehr gegeben. Ursachen können Verschleiß der Trennebene, Setzungserscheinungen im Werkzeug oder eine Überlastung der Schließkraft sein. Bei 16 Kavitäten und 380.000 Schuss ist ein Verschleiß der Dichtflächen plausibel. Grat führt zu Nacharbeit und kann die Werkzeugtrennung weiter schädigen.
- Maßabweichungen: Die Dichtfläche ist einem hohen Druck und thermischer Wechselbelastung ausgesetzt. Ein Verschleiß oder eine Verformung der Einsätze kann die Maßhaltigkeit beeinträchtigen. Auch eine ungleichmäßige Temperierung kann zu Verzug führen.
- Auswerferabdrücke: Diese entstehen durch zu hohen Auswerferdruck, verschlissene Auswerferstifte oder unzureichende Entformung. Sie können auf eine Überlastung des Werkzeugs hindeuten.
Risiken bei weiterem Betrieb: Die Gratbildung kann zu einem Fressen der Trennebene führen und die Schließkraft erhöhen, was die Maschine belastet. Maßabweichungen führen zu Ausschuss und Reklamationen. Auswerferabdrücke können zu Funktionsstörungen beim Kunden führen. Bei 400.000 Schuss drohen Folgeschäden, die die Überholungskosten deutlich erhöhen. Die Qualitätskosten durch 4 % Nacharbeit sind bereits ein Warnsignal. Die Antwort muss die Ursachen und Risiken systematisch verknüpfen und die Dringlichkeit der Überholung begründen.
2. Vergleichen Sie die beiden Alternativen (sofortige Überholung vs. Weiterproduktion mit 8 Kavitäten) unter Berücksichtigung der Lieferfrist und der Kosten. Welche Entscheidung empfehlen Sie?
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Alternative 1: Sofortige Überholung
- Kosten: 12.000 €.
- Produktionsausfall: 5 Tage. Bei einer Lieferfrist von 10 Tagen und einem Bedarf von 60.000 Teilen bedeutet das eine drastische Reduzierung der verfügbaren Produktionszeit. Es muss geprüft werden, ob die 60.000 Teile in den verbleibenden 5 Tagen produziert werden können. Bei 16 Kavitäten und einer Zykluszeit von beispielsweise 20 s könnten pro Tag theoretisch 16 × 3600/20 × 24 = 69.120 Teile hergestellt werden, also ausreichend. Allerdings ist die Anlaufphase nach der Überholung zu berücksichtigen. Die Lieferfrist ist knapp, aber machbar, wenn die Überholung sofort beginnt und die Produktion danach priorisiert wird.
- Qualität: Nach der Überholung ist die Gratbildung beseitigt, die Maßhaltigkeit wiederhergestellt. Die Nacharbeit entfällt.
- Risiko: Verzögerung bei der Überholung könnte die Lieferfrist gefährden.
Alternative 2: Weiterproduktion mit 8 Kavitäten
- Kosten: 0,35 €/Stück mehr. Bei 60.000 Teilen sind das 21.000 € Mehrkosten. Zusätzlich bleiben die 4 % Nacharbeit bestehen, was weitere Kosten verursacht. Die Gratbildung und Maßabweichungen werden nicht behoben, sondern nur auf weniger Kavitäten verteilt. Das Risiko von Folgeschäden am Werkzeug bleibt.
- Lieferfrist: Die Produktion kann sofort weiterlaufen, die 60.000 Teile sind in der Frist herstellbar. Allerdings ist die Ausschussquote höher.
- Qualität: Die Probleme bleiben bestehen, der Kunde erhält möglicherweise fehlerhafte Teile.
Empfehlung: Die sofortige Überholung ist wirtschaftlich und qualitativ vorzuziehen. Die Mehrkosten von 21.000 € bei Alternative 2 übersteigen die Überholungskosten von 12.000 € deutlich. Zudem wird das Werkzeug nachhaltig geschützt. Die Lieferfrist ist bei sofortigem Beginn der Überholung und anschließender Priorisierung einzuhalten. Es sollte ein Notfallplan (z. B. Ersatzwerkzeug oder externe Fertigung) für den Fall von Verzögerungen erstellt werden. Die Antwort muss die Kosten, die Lieferfrist und die Qualitätsrisiken gegeneinander abwägen und eine klare Empfehlung aussprechen.