Jak Odebrać Formę? 2 Wejście DoE (Dragon of Engineering)

Jak Odebrać Formę 2

Ostatnio pisałem jak dobrze odebrać “serwis” wykonania formy wtryskowej. W dzisiejszym wpisie tenisowych aluzji ciąg dalszy, zwłaszcza że nie milkną echa po wydarzeniach z kortów Madrytu, Roland Garros 2023 w toku, a grono podwórkowych i wioskowych znawców i wyznawców tenisa nieustannie się powiększa.

W ostatnim wpisie opisywałem jak temat odbioru zacząć. Dziś postaram się napisać jak całą tę sprawę doprowadzić do końca.

Pierwszym etapem odbioru narzędzia jest sprawdzenie działania formy pod kątem wyglądu wypraski i występowania zauważalnych wad produktu. Jeśli część się nie dolewa, na powierzchni są wciągi, albo po prostu się nam, lub komuś innemu po prostu nie podoba, to nie ma co brać suwmiarki do ręki. Jeśli części nie są akceptowalne pod względem estetycznym, wymiary nie będą miały znaczenia. Dopiero wolne do widocznych wad wypraski sprawdza się pod względem zgodności wymiarów. O tym właśnie tutaj, dziś będzie mowa – o drugim etapie odbioru formy, czyli ocenie zgodności wymiarowej wyprasek.

Chuck – najczęściej spotykane imię na polskiej wtryskowni

W początkach mojej studenckiej kariery bardzo modny był politechniczny suchar o tym, że gdy Chuck Norris patrzy na równanie to “x” ze strachu sam się mu ujawnia. Dwadzieścia lat temu to nawet śmieszne było, ale dziś gdy ktoś to powtarza i do tego mówi to na poważnie to się po prostu smutno robi.

Z jednej strony “Strażnik Teksasu” ma rację. Gdy się przyjrzymy przykładowemu wykresowi pVT dla tworzyw, to zobaczymy raczej liniowe relacje. Objętość rośnie liniowo w stosunku do wzrostu temperatury i spada w dość przewidywalny sposób przy rosnącym ciśnieniu.

Wykres pVT
Wykres pVT dla tworzywa POLYMAN E/HI (źródło)

Z drugiej strony “x”, czyli wymiar naszej wypraski przestaje już być taki oczywisty, gdy produkujemy elementy znacząco różniące się od patyczków do lodów. “Wszystko jest połączone.” Wymiary naszego wyrobu też, i to że możemy przewidzieć jak zmieni się długość całej wypraski wcale nie znaczy, że będziemy wiedzieli jak zmieni się średnica któregoś otworów, wysokość kołka, czy konkretna cecha SPC.

DoE

Nie ma zatem wyjścia – trzeba po prostu próbę zrobić i wymiar zmierzyć. Tylko jak to zrobić i się nie narobić, a najlepiej jeszcze zarobić? Od razu powiem, że tak w ogóle to nie wiem, ale w przypadku prób wtryskiwania to przydatne jest planowanie eksperymentu – czyli DoE.

Jeśli planujesz sprawdzić jaki wpływ ma zmiana ciśnienia docisku na długość tego patyczka do lodów, który wtryskujesz, to to już jest DoE. Do oceny wyników wystarczy Ci karta i ołówek, a co najwyżej wykres w Excelu.

Wynik jednowymiarowego DoE
Wynik DoE dla jednego parametru i jednej cechy jakościowej

Gdybyś jednak chciał jeszcze ocenić wpływ temperatury formy, to sprawa się już trochę komplikuje (patrz rys. poniżej). Komplikuje się jeszcze bardziej bardziej, gdybyś zażyczył sobie jednocześnie badać wpływ tych parametrów na szerokość patyczka.

Wynik DoE w Moldex3D
Przykładowy wynik symulacji DoE dla dwóch parametrów w programie Moldex3D (źródło)

Jeśli jednak nie wtryskujesz patyczków i masz kilkanaście wymiarów do sprawdzenia?

Dlatego obecnie większość analiz wyników DoE jest wykonywana przez programy komputerowe, które generują wszystkie informacje i wykresy w ciągu kilku sekund.

Ja korzystam z programu STASA QC.

Tego typu narzędzia są w stanie:

  • podać plan prób – czyli tzw. macierz DoE, a jest z czego wybierać (kwadraty łacińskie, tablice ortogonalne, plany kompozycyjne itd.),
  • wyznaczyć parametry mające największy wpływ na badane cechy jakościowe (czyli na wymiary),
  • podać optymalne wartości parametrów procesu,
  • ocenić obecną i przyszłą zdolność procesu w odniesieniu do badanych cech.

Chuck vs Bruce

W “Drodze Smoka” z 1972 roku zawsze wygrywa ten drugi. Chuck jest wielki, “obrośnięty mięśniami” lat doświadczenia na wtryskowni. Urywa głowy kopniakiem z półobrotu. Bruce nie ma tyle siły, ale zna tajemną wiedzę kung-fu (posiada dane). Przegania piętką muchę z nosa nie strzepując pudru.

Bruce po wyznaczeniu okna procesowego, w którym mieszczą się wizualnie akceptowalne wypraski (krok 1. odbioru formy – opisany tutaj), przeprowadza w jego granicach DoE. Program wyrzuca mu wyniki, w których widzi że:

  • optymalny punkt pracy wtryskarki to:
    • 45 s czasu chłodzenia,
    • 40 bar ciśnienia docisku,
    • 50°C temperatury formy (część stała i ruchoma),
    • 10 s czasu docisku,
    • 85°C temperatury na obiegu suwaków.
  • są wymiary, których rozrzut wartości przekracza zadany zakres tolerancji (żółte-rozrzut i zielone-tolerancja paski).
Wyniki DoE w STASA QC
Przykładowy wynik analizy procesu w programie STASA QC

Dodatkowo manipulując suwakami po prawej stronie może określić wpływ parametrów na dane wymiary i ustalić dla nich tolerancje w prociesie. Może też dla danych wartości przeprowadzić symulację wtryskiwania i poznać dozwolone zakresy innych wielkości (ciśnienia wtrysku, wielkości poduszki resztkowej itd.).

Przewidywanie zmian wymiarów na podstawie zmiany parametrów w STASA QC

Napisy końcowe

“Droga Smoka” w odbiorze formy wtryskowej składa się z dwóch następujących po sobie etapów.

  1. Wyznaczenie okna procesowego, w którym wypraski są wolne od wad technologicznych (zazwyczaj chodzi tu o zgodność wizualną).
  2. Wyznaczenie zmienności wymiarów wypraski na podstawie DoE przeprowadzonego w zakresie ww. okna procesowego (najszybciej robi się to z wykorzystaniem oprogramowania).
  3. Porównanie zakresów zmienności z polami tolerancji, a następnie
    • wyznaczenie wartości optymalnych i zakresów tolerancji parametrów wtryskiwania i odbiór formy, lub
    • zlecenie poprawek w narzędziowni.

Niestety tylko nieliczni w Rzeczpospolitej tą drogą podążają. Pozostali na moje pytania o raport kwalifikacyjny formy lub wyniki DoE odpowiadają: “Panie, my formy już ponad 30 lat robimy. Wszystkie działają!”.

Odpowiedź na to może być tylko jedna.

Bogu ufamy. Cała reszta musi dostarczyć jakieś dane.

W. Edwards Deming