Minimizing warpage using taguchian methodology and robust optimization

Abstract

Injection moulding, which is considered to be one of the most efficient plastic raw material processing methods in plastic industry regarding to its high production rate when manufacturing parts with complex geometries are taken into account. Warpage, shrinkage, flashing and sink marks can be described as quality characteristics for plastic injection moulding products which are greatly depended on injection moulding parameters.The aim of this study is to investigate the warpage behavior of an injection moulding product made from plastic raw material and improve this quality characteristic by optimizing the injection moulding parameters by using Taguchi methodology and robust optimization approach. For Taguchi methodology, effects of different levels of the selected injection parameters on the warpage behavior is investigated by selecting a suitable orthogonal array, calculating signal to noise ratios and making analysis of variance; 13 different injection parameters with 3 different levels are taken into consideration. By using this information significance and the percentage contribution of each factor is calculated. In order to investigate the parameters' effect more precisely, regression analysis is done and mathematical model for warpage behavior is defined. By using Cplex solver, several different settings are investigated considering the warpage values as well as total cycle time for the process. After determining these settings, several samples are produced in compliance with the results found in this paper in order to observe the improvement in the warpage quality characteristic.

Enjeksiyon kalıplama, karmaşık geometrili parçaların imalatında yüksek üretim oranına sahip olması nedeniyle plastik endüstrisinde en verimli üretim yöntemlerinden biri olarak görülmektedir. Sehim, çekme, çapaklanma ve çöküntü izleri, enjeksiyon makine ayar parametrelerine büyük ölçüde bağlıdır ve plastik enjeksiyon ürünleri için kalite özellikleri olarak tanımlanır.Bu çalışmanın amacı plastik hammadden yapılan bir enjeksiyon kalıplama ürününün sehim davranışını araştırmak ve bu kalite parametresini enjeksiyon makine parametrelerini Taguchi metodolojisini ve gürbüz optimizasyon yaklaşımını kullanarak optimize ederek iyileştirmektir. 3 farklı seviye ile 13 farklı enjeksiyon parametresi göz önüne alınmıştır. Taguchi metodolojisi için; seçilen enjeksiyon parametrelerinin farklı düzeylerinin sehim davranışı üzerindeki etkileri uygun bir dikey sıralama seçilerek, sinyal - gürültü oranları hesaplanarak ve varyans analizi yapılarak incelenmiştir. Bu bilgiler kullanılarak her bir faktörün yüzdesel katkısı ve önemi hesaplanmıştır. İncelenmekte olan parametrelerin etkilerinin daha derinlemesine araştırılması amacı ile regresyon analizi yapılmış ve sonrasında sehim özelliğinin matematiksel modeli bulunmuştur.Cplex programı kullanılarak değişik sehim ve çevrim süresi değerleri için farklı ayarlar bulunmuştur. Bulunan ayarlara göre baskı alınarak bu çalışma sonunda bulunan sonuçlar ile karşılaştırılmış ve sehim özelliğindeki iyileşme gözlenmiştir.