Analyse und Optimierung der Kühlung von Schlauchfolien mittels eines integrativen, kalibrierbaren Prozessmodells

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Johannes Karl Wortberg
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 183117220

Ziel dieses Forschungsprojektes ist, das zuvor entwickelte integrative Modell zur Simulation des Blasfolienextrusionsprozesses hinsichtlich seiner Allgemeingültigkeit zu untersuchen. Dieses vorab erstellte Prozessmodell ist in der Lage, die Wechselwirkung der Kühlluft mit der Folie realistisch zu beschreiben und somit die Strömungs- und Wärmetransportvorgänge wie auch die temperaturdominierten Verstreckvorgänge in der Folie abzubilden. Im Anschluss soll der Einsatz des Modells zur Analyse und Optimierung eines neuartigen Kühlluftführungssystems genutzt werden. Um die Allgemeingültigkeit des Prozessmodells nachzuweisen, sind Untersuchungen verschiedener Schlauchbildungsprozesse auf der Grundlage deutlich unterschiedlicher Polymere durchzuführen. Hierzu ist eine sinnvolle Auswahl an Versuchen und Versuchsräumen zu definieren, um das Modell auf eine ausreichende Datenbasis zu stellen. Es sollen Polymere betrachtet werden, die in ihrem makromolekularen Aufbau variieren. Darüber hinaus beinhaltet der Versuchsplan einen coextrudierten Folienverbund. Nach Erfassung der unterschiedlichen Versuchsräume ist die materialspezifische Kalibrierung des Modells durchzuführen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen ist ein neuartiges Kühlsystem virtuell auszulegen bzw. zu optimieren. Hierzu findet ein Gegenstromkühlring Verwendung. Dieses Kühlsystem stellt die neuste Entwicklung in der Folienkühlung dar. Das kalibrierte Prozessmodell soll in Abhängigkeit des verwendeten Polymers genutzt werden, um eine optimale Kühlluftführungsgeometrie vorherzusagen. Im Anschluss sind die optimierten Ausführungen des Gegenstromkühlsystems auf der Laboranlage an exemplarischen Prozesszuständen zu verifizieren. Des Weiteren soll die Möglichkeit untersucht werden den Optimierungsprozess zu automatisieren, was zu einer Verkürzung des Entwicklungszyklus beitragen kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen