Die prozessnahe Qualitätssicherung beschäftigt sich aus dem Blickwinkel des Kunststoffverarbeitungsprozesses mit allen Fragestellungen, die mit der Optimierung und Sicherstellung der Produktqualität verbunden sind. Dies kann grob in vier Teilbereiche gegliedert werden: 

^Bild 1: Prozeßnahe Qualitätssicherung

Analyse des Gesamtsystems Konstruktion/ Auslegung/ Bauteilgestaltung/ Produktanwendung

Die folgenden Fragen sind zu beantworten:

  • Welche Kundenanforderungen bzw. technischen Anforderungen hat das Produkt zu erfüllen?
  • Wie wurden diese konstruktiv und in Spezifikationen umgesetzt?
  • Welche möglichen Fehler können aus der Materialwahl, der Konstruktion (Werkzeug- und Bauteilgestaltung) resultieren?

Methoden zur Bearbeitung dieser Fragen sind:Konstruktions-FMEA, Ishikawa-Diagramm (4-7 M), teilweise QFD

Bild 2: QS in der Prozesskette

Verfahrens-/ prozeßtechnische Analyse

Zur Beurteilung ob im Laufe eines Fertigungsprozesses Fehler auftreten können sind u. a. die folgenden Fragen zu diskutieren:

  • Welche Fehler/Abweichungen treten am Prozeß auf, bzw. können auftreten? (mögliche Einflüsse auf den Prozeß (Umgebung/ Peripherie), Einflüsse der Rohstoffeigenschaften (rheologische, strukturelle Eigenschaften etc.), mögliche Prozeß- und Merkmalsstreuungen)
  • Welche Fehler können während der laufenden Produktion am Produkt auftreten, bzw. treten auf?
  • Welche Reklamationen/Ausschußgründe liegen vor bzw. können vorliegen?

Bei der Beantwortung der drei Fragen ist für jedes zu betrachtende Merkmal dessen Relevanz für den Einsatz des Bauteils und damit für die vom Kunden spezifizierten Eigenschaften zu ermitteln.
Methoden zur Bearbeitung dieser Fragen sind:Prozeß-FMEA, Ishikawa-Diagramm (4-7 M), STVM (Statistische Versuchsmethodik), Mulitiple Regressionsanalyse

Bild 3: Prozess- und Merkmalsstreuung

Prozessoptimierung

Die Prozessoptimierung ist bei Kunststoffverarbeitungsprozessen zumeist ein mehrparametriges Problem, d.h. die Einflüsse der verschiedenen Prozessparameter sind komplex. Ein wesentliches Problem dabei sind häufig auftretende Wechselwirkungseffekte, d.h. die Prozessparameter können nicht unabhängig voneinander betrachtet werden. Es ergeben sich die folgenden Fragen:

  • Welchen Einfluss haben die einzelnen Prozessparameter qualitativ und vor allem quantitativ?
  • Welche Wechselwirkungseffekte treten auf?
  • Wie muss die optimierte Prozesseinstellung aussehen hinsichtlich Produktqualität und Prozesssicherheit?
  • Wie ist die Optimierung mehrerer konkurrierender Qualitätsmerkmale gleichzeitig zu bewerkstelligen?

Methoden zur Bearbeitung dieser Fragen sind: STVM (Statistische Versuchsmethodik), Mulitiple Regressionsanalyse, Polyoptimierung

Bild 4: Entwicklung eines CCD (Central Composite Design)

Statistische und kontinuierliche Prozessüberwachung

Kunststoffverarbeitungsprozesse weisen zumeist auch nach einer erfolgten Prozessoptimierung Schwankungen auf. Diesen Schwankungen muss mit einer geeigneten Prozessüberwachungsstrategie entgegnet werden. Es stellen sich die folgenden Fragen:

  • Wie stark schwankt der Prozess?
  • Ist der Prozess beherrscht und sind Prozess- und Qualitätsfähigkeit gegeben?
  • Wie kann der aktuelle Prozesszustand gesichert und eine kontinuierliche Verbesserung des Prozesses gewährleistet werden?

Methoden zur Bearbeitung dieser Fragen sind:
Chi Quadrat Test, Prozessfähigkeitsindizes, SPC (Statistical Process Control) und CPC (Continuous Process Control)

Dosierzeitverhalten nach Produktionsstillständen

Begriffserläuterungen/ Methodenportfolio für die Prozessnahe Qualitätssicherung

Ishikawa-Diagramm
Grafische Zusammenstellung der Einflüsse auf die Produkteigenschaften oder auf den Prozeß; output-, d. h. merkmalsbezogene Sichtweise
Quality Function Deployment
Erstellung von Vorgaben für Produkt und Prozeß aufgrund von Kundenerwartungen
Fehler-Möglichkeits- und Einfluß-Analyse (FMEA)
FMEAs überprüfen alle Konstruktions- und Planungsüberlegungen auf denkbare Fehler, das sind:
  • mögliche Funktionsbeeinträchtigungen
  • mögliche Ursachen der Beeinträchtigung
  • mögliche Folgen der Beeinträchtigung
Varianten: Konstruktions-FMEA, Prozeß-FMEA
Statistische Versuchsmethodik (STVM)
Ermittlung von quantitativen und qualitativen Zusammenhängen zwischen Prozeßparametern des Herstellprozesses und den Qualitätsmerkmalen des Teiles mit Hilfe nach statistischen Regeln geplanter Versuche
Multiple Regressionsanalyse
Analyse von Versuchsdaten, kontinuierlich erfassten Prozeßdaten oder Bauteilmerkmalen mit Hilfe statistischer Methoden; hier der Methode der kleinsten Fehlerquadrate; Möglichkeiten zur Prozessanalyse, Optimierung, Überwachung
Chi Quadrat Test (Bartlett Test)
Dient der Überprüfung der Prozessberrschung. Die Überprüfung der Prozessberrschung macht eine Aussage über die Konstanz der Prozessstreuung. Sie ist eine wichtige Grundvoraussetzung für die Anwendung verschiedener Methoden zur Prozessüberwachung.
Prozessfähigkeitsindizes
Die Prozess- und Qualitätsfähigkeit ist in Relation zu dem von Kunden geforderten Toleranzgrenzen für das Qualitätsmerkmal zu beurteilen. Es bieten sich die Parameter cp und cpk an.
SPC ... Statistical Process Control
Mit der SPC wird der Prozesszustand durch in größeren Abständen statistisch erfasste Messdaten überwacht und (möglichst selten) eingegriffen, wenn mittels SPC eine Abweichung der Qualität der Bauteile von den geforderten Eigenschaften festgestellt wird
CPC ... Continuous Process Control
Mit Hilfe von multiplen Regressionsmodellen (alternativ auch neuronale Netze, Diskriminanzmodelle etc.) wird auf Basis der aus dem laufenden Prozess entnommenen Daten die Produktqualität beurteilt. Die Datenerfassung erfolgt automatisch, die Modellerstellung und anschließend die Prozessbeurteilung erfolgen computergestützt.


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Weitere Informationen zum Qualitätsmanagement: » Fachinformation Nr.4: Prozesswissen aufbauen und nutzen

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