Extrusion 8-2020

Das Kunststoff-Zentrum SKZ und das Institut Kunststofftechnik der Universität Paderborn (KTP) kooperieren in einem neuen Forschungsprojekt. Ziel dieses Vorhabens ist es, das Verständnis des axial-ortsaufgelösten Ener- gieeintrags entlang der Extruder- schnecke zu erweitern. Hierzu soll eine Kombination aus Mess- technikentwicklung und Prozess- modellierung die Vorhersage- genauigkeit des berechneten Energieeintrages verbessern. D oppelschneckenextruder sind häufig modular aufgebaut. Hierdurch ergeben sich eine Vielzahl an möglichen Schne- ckenkonfigurationen. Die Auswahl einer geeigneten Konfigura- tion und passender Prozessparameter ist eine zentrale Heraus- forderung für Maschinenhersteller und Compoundeure. Als wesentlicher Bestandteil der Entwicklungsprozesse werden heutzutage computerunterstütze Verfahren eingesetzt, um die Auslegung der Prozesse zu vereinfachen. Viele Prozessgrößen können bereits durch entsprechende Software mit guter Über- einstimmung vorhergesagt werden. Die bisher möglichen Be- rechnungen des Energieeintrags sind allerdings fehlerbehaftet. So sind in wissenschaftlichen Untersuchungen für übliche Schneckengeometrien und Materialsysteme bei der Leistungs- berechnung Abweichungen zum Experiment von zehn bis 20 Prozent zu verzeichnen. Bei komplexeren Schnecken und Re- zepturen können Abweichungen von bis zu 50 Prozent zwi- schen Berechnung und Messung auftreten. Dies führt zu zeit- und kostenintensiven Validierungen, Verzögerungen in der Pro- duktion sowie zu einem hohe Energie- und Materialeinsatz. Bislang ist nur eine integrale Betrachtung des Energieeintrags über die Gesamtschneckenlänge möglich. Die Energieeinträge innerhalb der einzelnen Schneckenzonen sind nicht bekannt. Die in diesem Vorhaben zu entwickelnde, ortsaufgelöste Dreh- momentmessung entlang der Schnecke beruht dabei auf der Bestimmung der Schneckentorsion. Hierzu werden an zwei Stellen über der Extruderschnecke zum Beispiel die Massedrük- ke bestimmt. Auf diese Weise ergibt sich aufgrund des Druck- 44 Prozessopimierung – Aus der Forschung Extrusion 8/2020 Der richtige Dreh für Simulationen Neuer Ansatz zur Validierung des Energieeintrag bei Doppelschneckenextrudern Modular aufgebaute Extruderschnecken bieten eine große Vielfalt an Auslegungsmöglichkeiten. Computerunterstütze Verfahren helfen bei der optimalen Schneckenkonfiguration. Diese Verfahren sind jedoch bei der Simulation des Energieeintrags aufgrund der derzeit fehlenden Validierungsmöglichkeit fehlerbehaftet (© SKZ) anstiegs beim Passieren des Schneckenstegs ein charakteristi- scher Verlauf. Tritt zwischen den beiden Messstellen an der Schnecke ein Drehmoment auf, so ergibt sich infolge der Torsi- on eine zeitliche Verschiebung im linear-elastischen Bereich zwischen den beiden Messverläufen. Das Projekt wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller For- schung e.V. (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages geför- dert (Förderkennzeichen 21056 N). Eine kostenfreie Beteiligung der Industrie am projektbegleiten- den Ausschuss ist ausdrücklich erwünscht. Interessierte Firmen können sich hierzu an die Forschungseinrichtungen wenden. SKZ – Das Kunststoff-Zentrum Friedrich-Bergius-Ring 22, 97076 Würzburg, Deutschland Kilian Dietl, k.dietl@skz.de Laura Austermeier, laura.austermeier@ktp.upb.de www.skz.de