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Effiziente Auslegung von Doppelschneckenextrudern mittels Diskrete-Elemente-Methode

IGF-Nr. 20989 N

Forschungsstelle 1: Universität Stuttgart
Institut für Kunststofftechnik
Pfaffenwaldring 32
70569 Stuttgart
Projektleiter 1: A. Celik 
Laufzeit: 01.06.2020  - 31.05.2022

Obwohl Doppelschneckenextruder (DSE) am Aufbereitungsmarkt sehr verbreitet sind und die Anwender einen weiten Erfahrungsschatz vorweisen, stehen diese dennoch vor großen Herausforderungen. Gerade wenn neuartige Werkstoffe verarbeitet werden oder der steigende Marktdruck höhere Durchsätze bei der Kunststoffaufbereitung fordert, reagieren KMU nicht ausreichend flexibel. Denn je nach Schüttguteigenschaften ergibt sich ein unterschiedliches Förderverhalten. Für einige Schüttgüter ist das Verhältnis von Förderstrom zu Drehzahl proportional, sodass sich der Einsatz von DSE als wirtschaftlich erweist. Hierzu existieren Vorhersagemodelle zur Berechnung von Durchsatz-Kennlinien. Werden jedoch Schüttgüter mit ungünstigem Einzugsverhalten wie Pulver verarbeitet, so kann die Verarbeitung mit einem DSE schnell unwirtschaftlich werden. Der Durchsatz ist dann oftmals begrenzt und es kann kein Material gefördert werden (Einzugsgrenze). KMU können dann Potentiale zur Durchsatzsteigerung nicht vollständig ausschöpfen. Die Folge sind teure und zeitintensive Entwicklungen, die durch das Trial-and-Error-Prinzip geprägt sind. Dem könnte man mit einem geeigneten Vorhersagemodell entgegenwirken. Das Ziel des geplanten Vorhabens ist es daher, mit der vielversprechenden Diskrete Elemente Methode (DEM) ein neuartiges Berechnungsprogramm für KMU zu entwickeln, um Einzugsgrenzen für Schüttgüter mit ungünstigem Einzugsverhalten effizient vorherzusagen. Den KMU ist es dann möglich, den Extrusionsprozess gezielt, schnell und effizient auf die Anforderungen der immer komplexer werdenden Produkte abzustimmen. Sie können optimale Betriebsparameter vor der Umsetzung identifizieren und die Phase der Schneckenkonzeptfindung somit signifikant reduzieren, die Prozessqualität erheblich steigern und ihre Konkurrenzfähigkeit erhalten. Die Aufbereitung von bis dahin unbekannten, neuartigen und schwer handhabbaren Stoffsystemen wird erleichtert und KMU reagieren auf Prozessumstellungen flexibler als bisher.

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BMWi-Logo Das IGF-Vorhaben Nr. 20989 N der Forschungsvereinigung Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.