Neue Funktionen & Technologien für wirtschaftliches ...€¦ · preheating phase of the...

Engineering Passion

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Neue Funktionen & Technologien

für wirtschaftliches Spritzgießen Hans Malinowski, KraussMaffei Technologies

2018

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Was bedeutet Industrie 4.0? Industrie 4.0 = Computerisierung der Fertigung

Die erste industrielle Revolution beschreibt

die Technisierung der Fertigung durch den

Einsatz von Wasser- und Dampfenergie

Die zweite industrielle Revolution führte die

Massenproduktion durch Verwendung von

elektrischer Energie ein

Die dritte, digitale industrielle Revolution

beschreibt den Einzug von Elektronik und IT

zur weiteren Automatisierung der Fertigung

Industrie 4.0 = Computerisierung der

Fertigung. “Autonome Produkte” und

“Entscheidungsprozesse in Echtzeit”

1. industrielle

Revolution

(1750)

2. industrielle

Revolution

(1870)

3. industrielle

Revolution

(1960)

4. industrielle

Revolution

(2016)

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Was bedeutet Industrie 4.0? Maschinenbau trifft Informationstechnologie

IT-Unternehmen

Kernkompetenzen: Datenverarbeitung,

-auswertung und Algorithmen zum

Informationsgewinn

Industrie 4.0 /

Smart factory

Maschinenbau

Kernkompetenzen: Mechanik, Fertigung,

Geschäftsprozesse,

Anwendungstechnologien

„Cyber“ „Physisch“

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Plastics 4.0 – unsere Antwort auf Industry 4.0

Intelligent Machines / Integrated Production / Interactive Services



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Intelligent Machines für wirtschaftliches Spritzgießen

Plastics 4.0

Assistent zur Einstellung der Zylindertemperaturen Intelligent Machines

Sollwertvorgabe

Vorschlag für Zylindertemperaturprofil

kann über die Auswahl des Kunststoff-

materials geladen werden,

alternativ zur Einzelwertvorgabe

Die vorgeschlagen Sollwerte können nach

der Berechnung vom Einrichter individuell

angepasst werden

Materialdatenbank mit den häufigsten

Kunststoffmaterialien

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Vorwärmung Timer

Intelligent Machines

Old function: Setting the start point of the preheating phase

of the plasticizing unit and hydraulic system

BEFORE TODAY

Start: 6:00 Start: 6:00 Start: 6:00

Finished:

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Finished:

7:30

0.30

Finished:

7:00

1.00

Production: 8:00

New function of the Weekly Timer: Setting the desired start

of production

Start 6:00 Start 6:30 Start 7:00

Finished:

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Finished:

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Finished:

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0.00

Production: 8:00 Production: 8:00 Production: 8:00 Production: 8:00 Production: 8:00

Until now, machine operators determined the starting point of the

preheating phase of the plasticizing unit and hydraulic system,

usually for all the machines together and independently of how long

they were needed for this phase. Machines that heat up quickly

would spend time idling before the actual start of production.

With the Weekly Timer it is now possible to define the desired start

of production. Since each machine has its own individual time

requirement based on a learning process, it will start at the right

time in order to be ready for use immediately.



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APC plus (Adaptive Prozess Regelung)

Intelligent Machines



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Schwankende

Fließwiderstände

- Entlüftung

- Kühlung & Temperierung

- RSP / Verschlussdüsen

Schwankende

Materialqualität

- Chargenschwankungen

- Zusatzstoffe / Masterbatch

- Rezyklat / Feuchte

Der Faktor Mensch

- Verfügbarkeit

- Qualifikation

- Methode

Übervorsichtige

Einstellungen

- Drücke

- Temperaturen

- Zeiten

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Wechselnde

Klimabedingungen

- Jahreszeiten

- Tag & Nacht

- Temperatur- / Feuchte

Formteilqualität und deren Einflussfaktoren

Potentielle Ursachen für einen instabilen Prozess



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Viskositätsschwankungen und deren Folgen Druckverläufe während des Einspritzprozesses

Kompressions-

phase

Füll-

phase

Nachdruck-

phase

Rückströmsperre

ist geschlossen

Schmelze ist

komprimiert

Umschalt-

punkt

MFI: 11

Viskosität

MFI: 6

MFI: 19

Werkzeuginnendruck

Referenzkurve

Spritzdruck

Referenzkurve



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Die Kompressibilität hängt Kunststoffmaterial ab

Kompressibilität verschiedener Kunststoffe

PP

PC

PA 6

PA6 GF60



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5 1 2 3 4

Kompressibilität verzögert die Formfüllung

Drücke und Geschwindigkeiten beim Einspritzprozess

Spritzdruck

Werkzeuginnendruck

Geschwindigkeit Schnecke

Geschwindigkeit Fließfront

1 2 3 4 5

3

1 & 2

3

5

4

4

5



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Genauere Kaskadensteuerung mit APC plus

Kaskadenspritzgießen mit APC plus

1 2 3 4

A

B 5

Mit APC plus:

Kaskaden öffnen im richtigen Moment,

hinter der Fließfront

A B

Abweichung

5 1 2 3 4

Spritzdruck

Werkzeuginnendruck

Geschwindigkeit Schnecke

Geschwindigkeit Fließfront

Ohne APC plus: Fließfront variiert Schuß zu Schuß,

Kaskaden öffnen abhängig vom Schneckenweg

ohne Kenntnis der tatsächlichen Schmelzefront



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APC plus lernt den Referenzprozess Der Soll-Prozess wird vom Einrichter bestimmt

V

Konstanter

Umschaltpunkt



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Ohne APC Plus werden Viskositäts-Abweichungen nicht erkannt Konventionell: Konstanter Umschaltpunkt (auf Nachdruck)

Konstanter

Umschaltpunkt

V

∆ p

Zu wenig Schmelze-

volumen in der Kavität



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APC plus korrigiert Viskositäts-Abweichungen noch im selben Schuss Adaptive Prozessregelung mit APC plus

∆ p

∆ p

Adaptierter

Umschaltpunkt

V

Perfektes Schmelze-

volumen in der Kavität



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Improved process capability with APC by a factor of 4

Radio cover; mshot= 149,8 g; tcyc= 57,3 s; KM 500-2000/750 CXZ

Higher process stability with APC

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Time in h

Pa

rt w

eig

ht

in g

Part weight without APC

Part weight with APC

Part weight ± 0,20 % Part weight ± 0,05 %

With APC

4 times more stable

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Wettbewerb

APC plus beschleunigt Anfahrprozesse

Wirkungsweise von APC plus

Produktionsstopp Wiederanfahren

3 Minuten

Ohne APC

Mit APC plus



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APC plus kompensiert unterschiedliche Rezyklatanteile

Wirkunsweise von APC plus

20 % Rezyklat

Ohne APC plus Mit APC plus

Anwendung: Flaschenkasten 8 x 2 Liter / Schussgewicht: 2175 g / Material: PE HD / Zykluszeit: 37,7 s

Ohne APC plus Mit APC plus

40 % Rezyklat

Schussgewicht

Umschaltpunkt

Adaption

Adaption



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Adaptive Prozess Regelung

Potentielle Vorteile mit APC plus

Null-Fehler Produktion 0

Materialkosten senken

Leichtes Handling

Energie & Zykluszeit sparen

Ihr Nutzen:

- Deutlich geringere Ausschussraten

- Konstant hohe Bauteilqualität

Ihr Nutzen:

- Enormes Kostensenkungspotential

- Erhöhung des Recyklat-Anteils

Ihr Nutzen:

- Geringere Stillstandskosten

- Einfachere Bedienung und schnelleres Anfahren

Ihr Nutzen:

- Deutlich niedrigere Energiekosten

- Erhöhter Produktionsoutput

COGS

APC

APC plus stabilisiert die Prozesse und maximiert die Gewinne



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Integrated Produktion für wirtschaftliches Spritzgießen

Plastics 4.0



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Integrated Production – Data Management

Process and machine data recording and analysis

Display in MC6

Copy of data

into network

Display via

network

Copy of data to

USB-Stick

(ZE 89.9686)



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Data transmission via Euromap 63 or via DataXplorer Enterprise control level -> Production control level -> Production level

ERP

(SAP) ERP = Enterprise-Resource-Planning

MES = Manufacturing-Execution-System

Enterprise

control level

Production

control level

Production

level

MES Regulation of the

production

Capture of

production data

Machine data

recording

Data transmission

Primary application of Euromap 63 and

DataXplorer

Communication between production

level and production control level

Difference: Type of transmitted data



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That‘s how it works with Euromap 63 Data transmission from production to production control level – example: melt pressure

ERP

(SAP)

Cycle 1

Cycle 2

Cycle 3

E63

Transmission…

of individual actual values

per cycle

as being stored in the actual-

values list of the MC6

One discrete value

Requirement for each IMM

Hardware: ZE 89.9686

Ethernet-interface

Software: ZE 89.9685

Chart:

Max.

Melt pressure

E63 E63

- - -

Enterprise

control level

Production

control level

Production

level



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And that‘s the difference with the DataXplorer Data transmission from production to production control level – example: melt pressure

Cycle 1

Cycle 2

Cycle 3

Chart:

Melt pressure

over time

Transmission…

of total curve progressions

as one file per cycle

as being displayed in the

graphic analysis package of the

MC6

One continuous progress

Requirement of each IMM

Hardware: ZE 89.9686

Ethernet-interface

Device: DataXplorer

Software included

/

ERP

(SAP)

Enterprise

control level

Production

control level

Production

level



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Integrated Production: DataXplorer

Process and machine data logging/recording and analysis

■ Data acquisition and analysis system for

KraussMaffei injection molding machines

■ High quality data for 20 - 520 signals (curves);

■ Data of last 7 days is available on the

machine

■ Automated data evaluation/analysis

Benefits:

Uninterrupted monitoring and documentation

of processes

Tuning and optimization of processes

Easier troubleshooting and diagnosis

Quality data analysis, troubleshooting, and

other evaluations from wherever you are

located and beyond corporate boundaries

Integration in MC6 machine control

Expert tool for ambitious

molders / data documentation



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■ Data can be evaluated with the free

viewer (ibaAnalyzer) and converted

into other data formats

■ Comparison of processes based on

continuous values

■ Further analysis possible with all

current data processing programs

■ Production process can be

documented without interruption

■ Self-defined performance indicators

can be created using analysis rules

■ Optional products of the iba AG offer

automated calculation of performance

indicators for long-term monitoring

Integrated Production: DataXplorer Analysis and documentation



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03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Integrated Production: DataXplorer

Process and machine data logging/recording and analysis

Connecting of relevant process data

with quality data

Saving selected process data within a

QR-Code on each final part

Backtracking individual properties of

each part by scanning QR-Code

Benefits:

Highest transparency

Precise identification of (reject)

parts Traceability

Reduction of costs for product

recalls



08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Anwendungsfall 2 – Track back: Rückverfolgbarkeit

Seite 34



08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Communication of MC6 control with control unit of material supply

Communication via Ethernet interface with OPC-UA Protokoll

Smart control of production start up

Smart control of mold change / stop of production

Smart monitoring of alarms

Integrated Production: Interfaces

Communication of MC6 control with material supply systems



08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Weekly Timer:

- Planned start of production 7:00am

- Machines starts independently starts

preheating at correct time

Automatic adaption:

- Start of drying process at 5:30am

- Gives feedback to machine

Easy (local) scheduling of production

Machine and Feedstock are automatically available on time and simultaneously

Reduced energy consumption due to “perfect timing” in system

No overdried Feedstock – time and bin size perfectly matched to demand

Seite 36

Integrated Production: Data Interfaces

Scenario 1: Smart Production Start Up



08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Batch counter:

- 9.900 parts of 10.000 are produced

- Shot weight and cycle time are known

Automatic adaption:

- Stop of drying more feedstock

- Stops delivering of new feedstock

No need to backhaul feedstock from machine to storage

Easy and fast change of feedstock type

Best in energy efficiency – only needed amount of feedstock is dried

No unnecessary conveying of feedstock

Seite 37


Scenario 2: smart mold change / smart stop of production



08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



MC6 display shows:

- Warning in case of problem with supply

- Gives information of remaining

production time

Automatic calculation:

- Recognizes problem within the

materials handling

- Give information remaining time to

connected molding machine

Problems within the materials handling are shown where the are seen

Shortages in materials handling can be corrected before machine stops

Remaining time for running production is shown

Seite 38


Scenario 3: smart alarms



08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm







08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Interactive Services für wirtschaftliches Spritzgießen

Plastics 4.0



08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 41

Customer

network

Interactive Services Plastics 4.0



08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 42

Customer

network

EUROMAP 77

via OPCua




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 43

Customer

network

Material supply




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

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Seite 44

Customer

network

Material supply

MC6 control „sees“

material supply




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 45

Customer

network




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 46

Customer

network

KM Service Center

for active trouble-

shooting support

VPC connection from

machine to KM server

MUC, only for service

Customer

„confirms“ service

button in the MC6




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 47

Customer

network




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 48

Customer

network

BlueboX user sees

production and MC6 in

customer network

(no access for KM)

Remote manager

Production manager

Data manager

MC6

„sees“

MC6




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 49

Customer

network

BlueboX user sees


customer network

(no access for KM)

Remote manager

Production manager

Data manager

MC6

„sees“

MC6




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 50

Customer

network

MC6 with

DataXplorer




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 51

Customer

network

MC6 with

DataXplorer




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 52

Customer

network

MC6

„sees“

IBA Server

MC6 with

DataXplorer




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 53

Customer

network




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 54

Customer

network

MC6 „sees“

E-service




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 55

Customer

network




08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

11,90

cm 22,94

11,90

0,80 cm



Seite 56 BlueboX user sees


customer network

(no access for KM)

Remote manager

Production manager

Data manager

Customer

network

EUROMAP 77

via OPCua

KM Service Center

for active trouble-

shooting support

Material supply

MC6 control „sees“

material supply

MC6 „sees“

E-service

Customer

„confirms“ service

button in the MC6

VPC connection from

machine to KM server

MUC, only for service MC6

„sees“

MC6

MC6

„sees“

IBA Server

MC6 with

DataXplorer


Engineering Passion

08,60

18,39 cm

04,20

05,28 cm

03,70

05,82 cm

06,00

03,50 cm

08,60

18,39 cm


bringen über Menu:



im Menü über:


erhöhen/verringern


im Menü über:




11,90

cm 24,60

12,00

0,68 cm

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cm 22,94

11,90

0,80 cm



Neue Funktionen & Technologien

für wirtschaftliches Spritzgießen Hans Malinowski, KraussMaffei Technologies

2018

Seite 57

Neue Funktionen & Technologien für wirtschaftliches ...€¦ · preheating phase of the...

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