Extrusion

EXTRUSION Zur Auslegung und Optimierung von Schnecken wird derzeit oft allein empirisches Wissen herangezogen. Dabei sind Nachbesserungen der Schneckengeometrie bedingt durch die Prozesseinstellungen oft sehr aufwändig. Zur Unterstützung der Schneckenauslegung werden aber immer häufiger auch Simulationswerkzeuge eingesetzt. Dadurch lassen sich kostspielige Iterationsschleifen vermeiden und letztlich erhebliche Kosten einsparen. Durch die Simulation können schon bei der Entwicklung einer Schnecke Probleme, wie beispielsweise eine mangelnde Plastifizierung, frühzeitig erkannt werden. Die Schmelzequalität, die überwiegend von der Schneckengeometrie abhängt, bestimmt zu einem erheblichen Maße die Qualität des zu fertigenden Produkts. Nur durch ein besseres Verständnis des Aufschmelzvorgangs des Schüttguts kann die Schmelzequalität sichergestellt werden. Am IKV werden in einem aktuellen Forschungsprojekt mittels der Finiten Elemente Methode (FEM) dreidimensionale Modelle zur numerischen Simulation des Aufschmelz- und Schmelzverhaltens innerhalb eines Einschneckenextruders entwickelt. Die optimalen Prozessparameter, auf den bestimmten Anwendungsfall angepasst, können so im Vorfeld simulativ festgestellt werden. Die Simulationsberechnungen informieren über dreidimensional berechneten Aufschmelzverlauf, die Temperatur- und Druckverteilung, das Verweilzeitspektrum, die Scherbeanspruchung und das Schneckendrehmoment. Als Referenz für die zu ermittelnden Simulationsparameter dienen Extrusionsversuche. Dazu wird ein Extruder aus einer keramischen Schnecke und einem keramischen Zylinder in Betrieb genommen. Das Aufschmelzverlauf wird mithilfe der Kernspintomografie dreidimensional vermessen.