Neue Wave- Schneckenkonzepte in High-Speed Extrudern.

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Volker Schöppner
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 333380752

Inhalte:Die Einschneckenextrusion zählt gegenwärtig zu den Kernkompetenzen der modernen Kunststoffverarbeitung. Vor dem Hintergrund wirtschaftlicher Rahmenbedingungen stellt die Durchsatzsteigerung der Verarbeitungsmaschinen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer hohen Schmelzequalität eines der vorrangigen Entwicklungsziele vieler Maschinenhersteller dar. Dies erfordert neben einer zielgerichteten Schneckenauslegung vor allem ein tiefes Verständnis der Transportvorgänge im Extruder. Im Zuge dieser Forschungsarbeit sollen feststoffbettzerbrechende Schneckenkonzepte in der Hochgeschwindigkeitsextrusion näher untersucht werden, unter dessen Definition speziell Wave- und Energy-Transfer-Schnecken in den Fokus rücken. Um das hohe Potential dieser Konzepte hinsichtlich Durchsatzleistung und Schmelzequalität ausnützen zu können, hat die korrekte Auslegung der angesprochenen Zonen oberste Priorität. Dazu soll im Rahmen der Forschungsarbeit der Einsatz von Wave- und Energy-Transfer-Sektionen in der Aufschmelzzone von schnelllaufenden Einschneckenextrudern näher untersucht. Dadurch wird ein nachhaltiger Beitrag zur Gestaltung schnelllaufender Einschneckenextruder in Kombination mit feststoffbettzerbrechenden Schneckenkonzepten geliefert.Hypothesen:Im Rahmen der Forschungsarbeit werden Prozessmodelle erweitert, um eine physikalisch fundierte Optimierung von Wave- und Energy-Transfer-Sektionen im Aufschmelzbereich von schnelllaufenden Einschneckenextrudern vornehmen zu können. Dadurch soll das hohe Potential dieser Schneckenkonzepte vollständig ausgenützt werden.Methoden:Im Zuge der Forschungsarbeit werden Experimente sowohl an einem neuartigen Schneckendemonstrator als auch auf schnelllaufenden Glattrohr- als auch Nutbuchsenextruder durchgeführt. Der Schneckendemonstrator erlaubt die gezielte Analyse des Aufschmelzprozesses in feststoffbettzerbrechenden Fließkanälen. Zur Verbesserung der bestehenden Prozessmodelle werden analytische sowie numerische Methoden eingesetzt. Spezieller Fokus wir dabei auf die Netzwerkstheorie und das Finite-Volumen-Verfahren gelegt. Innovation und Neuigkeitsgehalt:Die wenigen Forschungsarbeiten, die sich mit der Thematik auseinandersetzen, lassen viele Fragen offen. Voruntersuchungen belegen, dass sich durch ein frühes Zerbrechen des Feststoffbettes in schnelllaufenden Extrudern erhöhte Ausstoßraten mit den hohen Anforderungen hinsichtlich Schmelzequalität vereinen lassen. Besonders der Einsatz von Wave- und Energy-Transfer-Sektionen ist hier von hohem Interesse, da diese Geometrien ein hohes Potential hinsichtlich des Zerbrechens des Feststoffbettes aufweisen. Da jedoch die angesprochenen Sektionen bis dato vorrangig in schmelzedominierten Zonen zu finden sind, erfordert der Einsatz im Aufschmelzbereich eine Erweiterung der bestehenden Prozessmodelle, um eine physikalisch abgesicherte Auslegung zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Jürgen Miethlinger