Ganzheitliches Verständnis der Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehung von chemisch modifizierten Partikelschäumen auf Basis von Polyamid 12 (PA 12) durch die Digitalisierung des Prozesses und Einsatz maschinellem Lernens

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Holger Ruckdäschel
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507656917

Die wirtschaftliche und technische Bedeutung von Partikelschäumen ist seit Mitte des letzten Jahrhunderts stetig gestiegen. Ab der Jahrtausendwende sind etliche neue Entwicklungen zu den etablierten Vertretern, expandierbarem Poylstyrol (EPS) und expandierten Polypropylen (EPP), hinzugekommen. Als kontinuierliches Herstellverfahren der Schaumperlen hat die Extrusion unter Treibmittelzugabe, kombiniert mit der Unterwassergranulierung (UWG) an Relevanz gewonnen. Die Verarbeitung von technischen Thermoplasten zu Partikelschäumen erfolgt häufig unter Zugabe von reaktiven Additiven. Der bereits komplizierte Prozess gewinnt durch Verwendung reaktiver Komponenten weiter an Komplexität. Vereinzelte Arbeiten beschreiben bisher lediglich phänomenologisch, wie einzelne material- oder prozess-spezifische Stellgrößen die Schaumperlen beeinflussen. Dieses Zusammenspiel von vielen Parametern wurde bisher bestenfalls oberflächlich betrachtet. Eine ganzheitliche Erklärung fand aufgrund der großen Datenmengen und der mangelnden Erfassung aller Daten bisher nicht statt. Durch konsequente Nutzung digitaler Methoden sollen nun alle relevanten in- und offline erfassten Daten zusammengeführt werden. Ziel ist es dadurch die Eigenschaften der Schaumperlen in Abhängigkeit (i) der Reaktivität im Extrusionsprozess und (ii) der Variation der UWG zu erklären. Darauf basierend sollen (iii) verschiedene Machine Learning Modelle geschaffen werden, um ein möglichst vollständiges Verständnis zwischen eingesetzten Materialsystemen, Prozess und Schaumperlen zu erzielen. Folglich kann die Robustheit des Prozesses gesteigert und die Partikeleigenschaften gezielt eingestellt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen