Extrusion 3-2024

56 kompakt Extrusion 3/2024 ➠ Universität Stuttgart Institut für Kunststofftechnik (IKT) www.ikt.uni-stuttgart.de fältige experimentelle Charakterisierungs- methoden nutzen. Darunter CT-Scans ge- schäumter Granulatkörner, Viskositäts- messungen (IKT) und die Dynamische Lichtstreuung (AOT-TP), die eine detail- lierte experimentelle Untersuchung des Diffusionskoeffizienten der Treibmittel in der Kunststoffschmelze ermöglicht. Sie werden die Grundlagen für eine erste Mo- dellbildung liefern (IKT). Hinzu kommen Messungen der Treibmittel- bzw. Gas-Lös- lichkeit und -Diffusion, Raman-Spektro- skopie (AOT-TP), thermische Analysen und rheometrische Messungen (IKT). Um einen tieferen Einblick in die Struktur- n Das Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart erforscht den Einfluss physikalischer Treibmittel sowie deren Löslichkeit und Diffusion im Kunst- stoff auf die Schmelzeviskosität und das Blasenwachstum bei der Schaumextru- sion. Bisher wurden diese Aspekte bei der rechnerischen Auslegung der Prozesse nicht betrachtet – oder stark vereinfachte Annahmen getroffen. Dadurch war die Simulation des Schäumprozesses nur ein- geschränkt möglich. Projektpartner ist das Institute of Advanced Optical Technolo- gies – Thermophysical Properties (AOT-TP) der Friedrich-Alexander-Universität Erlan- gen-Nürnberg. Die Leistungsfähigkeit von geschäumten Kunststoffen, etwa für Isolationen und tragfähige Leichtbauteile, hängt sehr stark von der Größe und Größenverteilung der Poren ab. Darum ist es sehr wichtig, die Entwicklung und Dynamik der dafür ver- antwortlichen Kenngrößen im Schäum- prozess detailliert zu beherrschen. Das Blasenwachstum in treibmittelbela- denen Kunststoffen hängt von diversen Einflussfaktoren ab – etwa dem Löslich- keits- und Diffusionsverhalten des Treib- mittels, den Fließ- und Dehneigen- schaften der Schmelze und den Betriebs- parametern (zum Beispiel Temperatur- führung, Massedurchsatz, Druckverlauf) während des Verarbeitungsprozesses. Der Einfachheit halber – und weil aussage- kräftige experimentelle Daten noch feh- len – nimmt man einige dieser Parameter immer noch als konstant an. Zum Beispiel den Diffusionskoeffizienten, obwohl die- ser unter anderem stark von der Tempe- ratur und dem Druck abhängt. Dies führt zu zum Teil erheblichen Unwägbarkeiten und Fehleinschätzungen bei der Prozess- auslegung, die durch teure Versuche kor- rigiert werden müssen. Ziel dieses gemeinsamen Forschungsvor- habens ist es daher, den Einfluss der oben genannten Größen auf den Blasenbil- dungsprozess in seiner Komplexität mög- lichst vollumfänglich zu verstehen. Dies soll Verarbeiter künftig in die Lage versetzen, die Eigenschaften von Kunststoffschäu- men realitätsgetreuer vorherzusagen. Dazu werden die Projektpartner systema- tisch den Verarbeitungsprozess in den Blick nehmen (IKT) und entsprechend viel- Das komplexe Schäumverhalten von Kunststoffen endlich ganzheitlich in den Blick genommen Eigenschafts-Beziehungen zu gewinnen, sind zudem Molekulardynamik-Simula- tion geplant, welche einen detaillierten Einblick in die Diffusionseigenschaften und die Fluidstruktur des Systems eröff- nen (AOT-TP). Die Arbeiten werden durch eine öffentli- che Förderung der Deutschen For- schungsgemeinschaft (DFG) ermöglicht (Projektnummer: 510591037). Gasblasen in einem per CT-Scan am IKT vermessenen, geschäumten Granulat- korn. Diese sind sehr wichtig für die Leistungsfähigkeit von geschäumten Kunststoffen. Aber ihre Bildung ist rechnerisch bislang noch schwer vorherzusagen, weil wichtige Kenndaten fehlen. Diese sollen nun ermittelt werden projekt gestartet. Das Herzstück ist dabei die Entwicklung eines radarbasierten Messsystems, das präzise und effizient die Qualität von Kunststoffplatten während des Extrusionsprozesses überwacht. Durch die zerstörungsfreie, berührungs- los arbeitende, 100 Prozent abdeckende und im Hinblick auf Arbeitsschutz gänz- lich gefährdungsfreie Arbeitsweise wird eine Echtzeit-Überwachung realisiert. Sie ermöglicht eine frühestmögliche Detek- tion von außen sichtbaren oder innenlie- genden Defekten, um sofortige Anpas- sungen vornehmen zu können. Zielkun- den sind Hersteller von Endlosprodukten – unabhängig vom Material: sowohl Kunststoff-, als auch Gips-, Holz- und Glasprodukte sind abdeckbar. Während des Projekts wird eine umfassende Ana- n Das Kunststoff-Zentrum SKZ hat zu- sammen mit zwei Partnerunternehmen ein Projekt gestartet, bei dem ein radar- basiertes Messsystem entwickelt werden soll, das die Qualität von Kunststoffplat- ten während des Extrusionsprozesses prä- zise und effizient überwacht. Das Vorhaben wird durch das Bundesministe- rium für Umwelt, Naturschutz und nu- kleare Sicherheit (BMUV) zur Erschließung und Förderung von Potenzialen der Digi- talisierung für mehr Ressourcenschutz und -effizienz gefördert. In Zusammenarbeit mit der TRILITEC GmbH, einem führenden Anbieter radar- basierter Messtechnologien, und der VendOs Industrietechnik GmbH, Spezia- list für industrielle Automatisierung, hat das SKZ ein gemeinsames Entwicklungs- Neues Messsystem zur Qualitätssicherung in der Extrusion eröffnet kurz vor Markteintritt neue Perspektiven 1000 µm