Extrusion 5-2020

Dr.-Ing. Heinz Groß Zahlreiche technische Anforderungen an Schmelze- kühler lassen sich mit konventionellen Fertigungs methoden nur unbefriedigend oder gar nicht bedarfs- gerecht lösen. Die additive Fertigung gibt dagegen zahlreiche konstruktive Freiheiten. Mit einer additiven Fertigung lassen sich Schmelzekühler für jede Anwen- dung maßschneidern, sowohl bezüglich der Größe als auch der technischen Leistungsfähigkeit. Additiv hergestellte Schmelzekühler für die Schaumextrusion verfahren (Selective Laser Melting, [SLM]) können auch Schmel- zekühler gefertigt werden, die für kleine Anlagen im Techni- kum geeignet sind und mit denen bei einem geringen Fließwi- derstand eine große Übertragungsfläche möglich wird. Die Anforderungen, die je nach vorgesehener Anwendung und Größe der Extrusionsanlage an einen Schmelzekühler gestellt werden, können sehr unterschiedlich sein. Idealerweise sollten Schmelzekühler deshalb entsprechend der technischen Not- wendigkeiten individuell ausgelegt werden. Mit konventionel- len Fertigungsmethoden lassen sich solche Anforderungen ins- besondere dann kaum lösen, wenn Aufwand und Kosten der Fertigung nicht ausufern sollen, weil dann meist auf standardi- sierte Komponenten zurückgegriffen werden muss. Dabei ste- hen beispielsweise Rohrsysteme mit strömungsgünstiger Quer- schnittgeometrie nicht zur Verfügung, so dass quadratische, runde oder bestenfalls ovale Rohre in wenigen Baugrößen zum Einsatz kommen. Auch bestehen in der Praxis Schwierigkeiten, die Kühlschlangen mediendicht in das Kühlergehäuse einzubin- den. Elemente eines neuartigen Schmelzekühlerkonzepts Unter Nutzung der erweiterten Fertigungsmöglichkeiten, die das SLM-Verfahren bietet, wurde ein von Grund auf neuartiges Konzept für einen Schmelzekühler entwickelt. Bei einem prinzi- piell gleichbleibenden Grundaufbau können alle für die Leis- tungsfähigkeit eines Schmelzekühlers entscheidenden Parame- S o können spezielle für Schmelzekühler optimierte Kühl- schlangenquerschnitte realisiert werden, die eine große Übertragungsfläche besitzen und dennoch einen geringen Fließwiderstand erzeugen. Es lassen sich auch ohne Probleme strömungsgünstige Querschnittgeometrien herstellen, die in Strömungsrichtung der Schmelze gesehen spitz beginnen und auch wieder spitz enden, um störende Stagnationszonen für den Schmelzestrom zu vermeiden. Im selektiven Laserschmelz- 42 Temperiertechnik Extrusion 5/2020 Bild 1: Partieller Längs- und Querschnitt durch den Grund- aufbau eines im selektiven Laserschmelzverfahren herstellbaren Schmelzekühlers (Quelle: H. Groß) Bild 2: Spezieller im SLM-Verfahren hergestellter Schmelze- kühler angeflanscht an einen kleinen Doppelschnecken- extruder, der für die Versuche verwendet wurde