Im zweiten Teil der Serie wurden anhand einer Beispielgeometrie Berechnungen zum Durchsatzverhalten, Druckaufbauvermögen und zum Aufschmelzverlauf durchgeführt. Diese Ergebnisse sollen nun näher betrachtet und in weiterer Folge optimiert werden. Dazu gilt es die Auswirkungen bei der Anpassung einiger ausgewählter Geometrieparameter zu untersuchen und interpretieren.

Durch empirische Versuche und simulationsgestützte Versuchsreihen lässt sich eine Schnecke so auslegen, dass sie für die jeweilige Anwendung maßgeschneidert ist

Teil 3 der Serie befasst sich mit Versuchen zur Optimierung der Schneckengeometrie

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Spritzgießmaschinen, allgemein

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Spritzgießmaschinen

Spritzgießsimulation

Software

Simulation

Schnecken und Plastifiziersysteme

Rund um die Plastifizierschnecke

Um bei komplexen Geometrien und langen Strukturen eine hohe Lichtausbeute sicherzustellen, hat Engel einen neuen Plastifizierprozess für die Herstellung von Lichtleitern entwickelt. Dieser erhöht die Homogenität und Reinheit der Schmelze und eröffnet damit den Lichtdesignern neue Freiheiten.

Die Transformation des Automobils betrifft auch stark den Fahrzeuginnenraum. Licht gewinnt als Designelement an Bedeutung

16:9

Das Prinzip der Unterfütterung: Lichtleiter in höchster Reinheit spritzgießen

Farbmessgeräte

Messtechnik

Optische Mess- und Prüftechnik

LED / OLED-Systeme und Faseroptik

Lichttechnik

Weniger Granulat ist mehr Qualität

Wenn die Auslegung einer Plastifiziereinheit in ihren Grundzügen erfolgt und das passende Spritzaggregat ausgewählt ist, mündet die Entwicklung der Schneckengeometrie in ihre entscheidende Phase. Um den Praxistest ressourcenschonend durchführen zu können, nutzen die Konstrukteure Simulationswerkzeuge zur Beurteilung der Schneckengeometrie. Worauf es dabei ankommt, wird beispielhaft an einer 3-Zonenschnecke erklärt.

In mehreren Rechenschritten wird die Schneckengeometrie feinoptimiert, bis das gewünschte Ergebnis erzielt wird. In der Folge werden Versuchsschnecken in Originalgröße gefertigt und im praktischen Versuch mit diversen Materialtypen getestet

Teil 2 der Serie befasst sich mit grundlegenden Methoden zur Beurteilung einer Schneckengeometrie

ARBURG gehört weltweit zu den führenden Maschinenherstellern für die Kunststoffverarbeitung. Das Produktportfolio umfasst ALLROUNDER Spritzgießmaschinen mit Schließkräften zwischen 125 und 6.500 kN, freeformer für die industrielle additive Fertigung sowie Robot-Systeme, kunden- und branchenspezifische Turnkey-Lösungen und weitere Peripherie.

ARBURG GmbH + Co KG  

https://www.arburg.com

Abkantmaschinen, -pressen, -bänke

Blechbearbeitungsmaschinen

Maschinen für die spanlose Fertigung

Additive Fertigung

Anlagen für die Additive Fertigung

Antriebselemente

Lineartechnik

Maschinenelemente

Ceramic-Injection-Moulding, CIM

Condition Monitoring für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0

Energieeffizienz

Handling, Handhabungstechnik

Automatisierungstechnik

Kennzahlen

Qualitätsmanagement

Kennzahlen, Q-Leitstand, Q-Monitor

Qualitätssicherung

Kühlelemente, aktive

Kühlkörper

Elektromechanik

Management-Informationssysteme

Medizintechnik

Mehrfarben-Spritzgießmaschinen

Mikrobauteile

Montage

Montagetechnik

Mikrospritzgießen

Mischer

Kunststoff-Aufbereitung

NE-Metalle

Metall Werkstoffe

PUR-Schäummaschinen

Schäumen / Reaktive Verarbeitung

Partikelschäumen

Produktionssystem

Rapid Manufacturing

Rapid Prototyping

Reinraumsysteme / -technik

Reinraumtechnik

Betriebsausrüstung / Betriebsmittel

Reporting-Tools

Rückverfolgbarkeit, Traceability

Schnecken und Zylinder

Spanneinrichtungen

Systemperipherie

Spritzgieß-Zubehör und Einzelteile

Stetigförderer

Fördertechnik

Logistik

Trockner

Vorbeugende Instandhaltung für die spanende Fertigung

Industrie 4.0 für die spanende Fertigung

Eine Technologie, die bezüglich Nachhaltigkeit vielversprechend ist, ist das Thermoplast-Schaumspritzgießen. Obwohl schon seit Jahrzehnten im Einsatz, bietet das Verfahren dank kontinuierlicher Entwicklungsarbeit noch viel Potenzial.

Die Geometrie der PFS verbessert die Homogenität der gasbeaufschlagten Schmelze

20:7

Neue Entwicklungen im Thermoplast-Schaumspritzgießen

Schaumspritzgießen

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Ein Sonderverfahren auf dem Weg zum nachhaltigen Normalfall

Eine Reihe von grundlegenden Überlegungen bilden die Basis für die Auswahl einer Schneckenzylinderkombination und sind der Ausgangspunkt für weitere Optimierungen.

Verschiedene Ausformungen von Plastifizierschnecken. Der richtigen Auslegung nähert man sich in mehreren Schritten

Teil 1 der Serie befasst sich mit der grundlegenden Auslegung einer Plastifiziereinheit und der richtigen Wahl des Spritzaggregats

Ein neu entwickeltes Kühlsystem für Plastifiziereinheiten schafft deutliche Zeitvorteile bei Materialwechseln und einem damit verbundenen Absenken des Temperaturprofils.

Plastifiziereinheit mit neu entwickelter Schnellabkühlung 

Schnelles Abkühlen des Zylindermoduls schafft Zeitvorteile beim Materialwechsel

Kühlgeräte allgemein

Großer Vorteil bei kleinen Chargen

Welche Spritzgießmaschine ist für welche Anwendung die richtige? Ist schnell auch leistungsfähig – und zu welchem Preis? Wer diese Fragen durch Vergleich von Prospektdaten lösen will, wird enttäuscht. Denn verschiedene Hersteller messen zum Teil unter unterschiedlichen Bedingungen und geben Kenngrößen an, die nicht miteinander vergleichbar sind. Neben Einspritzvolumen und -geschwindigkeit sind zudem Füllzeit und Bauteilgewicht maßgebende Faktoren bei der Maschinenwahl. Im Folgenden wird dargestellt, warum Leistung nicht gleich Leistung ist, aber Physik immer Physik bleibt.

Direktantriebe wie z. B. Planetenrollengewindetriebe sind sehr präzise  und langlebig 

Wie Vorschubgeschwindigkeit, Einspritzvolumen und Füllzeit mit der Leistungsfähigkeit von Spritzeinheiten korrelieren

Kugelgewindetriebe

Getriebe

Elektrische Antriebe für Spritzgießmaschinen

Antriebe

Elektrische Antriebe

Elektromechanische Maschinen

Eine Frage der Klasse

Während der vergangenen Monate haben sich viele firmeninternen Abläufe und Entwicklungsprozesse verlangsamt und auch verändert. Trotz allem ist die Zeit nicht stehen geblieben, auch nicht in der Spritzgießtechnik. Dabei haben vor allem zwei Themen die Diskussion und Entwicklung geprägt: Digitalisierung und Kreislaufwirtschaft. Nachfolgend einige Beispiele von Entwicklungen und Projekten, die das untermauern.

In die durchgehend 3D-geformte Instrumentenblende sind zwei Displays nahtlos integriert

Innovatives Spritzgießen in Zeiten der Pandemie

Steuern, Regeln

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Folientechnik (IMD, IML, FIM, u.a.)

Digitale Transformation

Wirtschaft

Innovationen und neue Technologie

Spritzgießwerkzeuge

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Spritzprägen

Biokunststoffe

Kunststoff Werkstoffe

Spritzgieß-Sonderverfahren

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Machine Learning

Datenanalyse

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Kunststoff-Recycling

Lasermarkieren

Oberflächentechnik

Laserbearbeitungen

Inline- / Online-Messsysteme

Qualitätssicherung Kunststoff

Kreislaufwirtschaft

Hinterm Horizont geht’s weiter

Mit einer neuen Software will Engel bei der Verarbeitung transparenter Kunststoffe den Einschluss von Gasen reduzieren und eine konstant hohe Schmelzequalität sicherstellen.

Die Qualität mit dem Smartphone aufgenommener Fotos steigt mit jeder neuen Gerätegeneration an. Damit erhöhen sich zugleich die Anforderungen an die optischen Kunststofflinsen.

Neue Software „optimelt sequence“ reduziert Mikrofehlstellen in optischen Bauteilen

Technische Optik

Ingenieurwissenschaften

Innere Defektfreiheit für brillante Bilder

In den letzten Jahren hat Guangdong Liansu Machinery Manufacturing Co., Ltd., Guangdong/China, besonderen Wert auf die Datenerfassung und anschließende Automatisierung des Gesamtprozesses der Kunststoffverarbeitung gelegt. Liansu stellt in diesem Zusammenhang den Einschneckenextruder LSS65, den Doppelschneckenextruder LSDP75 (Bild) sowie ein mehrschichtiges PE-HD-Werkzeug vor. 

Liansu auf der K 2019 

Extrusionswerkzeuge

Extrusion

Inline-Prozessdatenanalyse durch integriertes Informationssystem  

Bolder automation GmbH, Limburg, präsentiert ein Konzept zur Automatisierung aller im Extrusionsprozess beteiligten Komponenten des Materialhandlings innerhalb einer Steuerung. Dies bietet den Vorteil, dass die Instandhaltung auf eine Systemtechnik konzentriert ist, in diesem Fall eine Siemens SPS. Komponenten der Materialförderung, Trocknung und Dosierung müssen hierzu für die SPS aufbereitet werden. 

Bolder automation auf der K 2019 

Die Steuerung im Fokus 

Eine neuartige Palette von K3-Vibrationsdosierern stellt Coperion K-Tron,  Niederlenz/Schweiz, auf der K 2019 vor. Die Dosierer sind mit einem patentierten Antriebssystem ausgestattet und sollen eine durchschnittlich 35 % höhere Genauigkeit als herkömmliche Modelle erreichen. 

Vibrationsdosierer mit technischen Finessen 

Extrusions-Zubehör

Dosierer

Betriebstechnik für Kunststoffverarbeitung (Peripherie)

Dosiermessgeräte

Meilenstein K3 

Zur K 2019 stellt die BBM Maschinenbau und Vertriebs GmbH, Langenberg, ihre neuen Extruderbaureihen RS und HX vor, die sowohl für den Einsatz in neuen BBM-Extrusionblasformanlagen als auch für Nachrüstungen oder Modernisierungen bestehender Anlagen entwickelt wurden. Speziell bei Nachrüstungen werde allein durch die höhere Energieeffizienz ein ROI (Return on Investment) von teilweise weniger als ein Jahr erreicht. 

Baureihe RS überarbeitet, HX neu entwickelt 

Extruder

Blasformen

Extrusionsblasformen

Extruder zum Blasformen 

Die Rikutec Group mit Hauptsitz in Bad Honnef produziert einerseits Maschinen für das Coextrusions-Blasformverfahren, mit dem sich besonders großvolumige und großflächige Kunststoffprodukte diskontinuierlich herstellen lassen, andererseits schnell kühlende Formen für die Herstellung von Lagertanks bis 10 000 l, Intermediate Bulk Container (IBC), Open-Top- & L-Ring-Fässer, Kanus, Kajaks sowie andere Hohlkörper. Dabei kann recycelter Kunststoff aus Post-Industrial-Abfällen verwendet werden. 

Blasformmaschinen, -formen und -produkte 

Simulation Verpackung

Twin-Drum lagert aggressive Chemikalien 

Neue Schneckenkonzepte für die Extrusion

Die Universität Paderborn untersuchte konventionelle und neue Schneckenkonzepte für die Extrusion, um einen höheren Durchsatz bei gleichbleibender Maschinengröße zu erreichen. Punkten konnten dabei vor allem die Energy-Transfer-Schnecken, die zu den Wave-Schnecken zählen.

Auf dem Prüfstand: Die Universität Paderborn untersuchte konventionelle und neue Schneckenkonzepte  für die Extrusion, um einen höheren Durchsatz bei gleichbleibender Maschinengröße zu erreichen. Punkten konnten dabei vor allem die Energy-Transfer-Schnecken, die zu den Wave-Schnecken zählen.

Extrusionsanlagen müssen wirtschaftlich arbeiten. Die Erhöhung der Effektivität – besonders in der Einschneckenextrusion – soll dabei durch einen erhöhten Durchsatz bei gleichbleibender Maschinengröße erreicht werden. Um dabei eine hohe Schmelzequalität zu gewährleisten, wurden neben den konventionellen Schnecken neue Schneckenkonzepte entwickelt. Hierzu zählen die sogenannten Wave-Schnecken, welche das Feststoffbett zu einem frühen Zeitpunkt aufbrechen sollen, um das Aufschmelz- und Homogenitätsverhalten zu optimieren.

Zweigängige Double-Wave- und Energy-Transfer-Schnecken sind die am meisten verbreiteten Wave-Schnecken und zeichnen sich durch das periodische Zu- und Abnehmen der Kanaltiefe aus. Die daraus resultierenden Wellen sind versetzt angeordnet, sodass in einem Kanal ein Wellental vorliegt, während im anderen Kanal ein Wellenberg vorliegt und umgekehrt. Die beiden Kanäle der Double-Wave-Schnecke (DW-Schnecke) [1] sind dabei, ähnlich wie bei einer Barriereschnecke, durch einen kontinuierlich abgesetzten Nebensteg getrennt, welcher einen größeren Spalt zum Zylinder aufweist als der Hauptsteg. Hierdurch wird durch das Aufteilen der Schmelze an einem Wellenberg über den Nebensteg und über den Wellenberg selbst die Durchmischung stark gefördert und somit eine höhere thermische und stoffliche Homogenität erzielt. Die Energy-Transfer Schnecke (ET-Schnecke) [2] gleicht dem Aufbau der Double-Wave-Schnecke. Allerdings sind der Haupt- sowie Nebensteg vereinzelt abgesetzt, sodass die Schmelze am jeweiligen Wellenberg über den Steg in den jeweils stromaufwärts liegenden Schneckenkanal strömen kann (Bild 1). Die Funktion des Haupt- und Nebensteges alterniert dabei derartig, dass die Schmelze immer wieder gegen die Förderrichtung den Kanal wechselt, wodurch die Mischwirkung abermals verstärkt wird.

Das Mischen ist neben dem Plastifizieren und Fördern der Schmelze eine der Hauptaufgaben der Schnecke in Einschneckenextrudern. Direkt mit der Homogenität der Schmelze an der Schneckenspitze korreliert die Produktqualität des Extrudats. Weiterhin wird im Sinne der Wirtschaftlichkeit zunehmend auf einen zusätzlichen Prozessschritt des Aufbereitens verzichtet, sodass Einschneckenextruder immer anspruchsvollere Mischaufgaben erfüllen müssen [3].

Die in Einschneckenextrudern ablaufenden Mischvorgänge gliedern sich grundsätzlich in die in Bild 2 dargestellten zwei Arten von Mechanismen [4]. Zum einen existiert das dispersive Mischen, durch welches Feststoffe in Form von Agglomeraten und Aggregaten von der Kunststoffschmelze benetzt und auf Basis von Scher- und Dehnvorgängen zu möglichst kleinen Primärpartikeln zerteilt werden. Zum anderen existiert das distributive Mischen, durch das sich die Partikel in der Schmelze auf Basis von Deformationen und Umlagerungen möglichst homogen verteilen und auf das in den nachfolgenden Untersuchungen der Fokus gelegt wurde.

Zur Auswertung der distributiven Mischgüte wurden sowohl experimentelle als auch simulative Untersuchungen vier verschiedener Schneckenkonzepte durchgeführt und diese entsprechend miteinander verglichen. Zum Einsatz kamen hierbei eine klassische 3-Zonen-Schnecke, eine klassische Barriereschnecke sowie eine Double-Wave- und eine Energy-Transfer-Schnecke. Alle Schnecken wiesen keine weiteren Misch- und Scherteile auf.

Experimentell wurde die stoffliche Homogenität auf Basis von drei Dünnschnitten aus einer Strangprobe bei einer Materialmischung von PE-HD mit 0,2 % schwarzem Masterbatch analysiert. Die Proben wurden anschließend eingescannt und die einzelnen Pixel in eine Grauwertverteilung überführt. Wie in Bild 3 dargestellt, ergeben sich hierdurch Histogramme mit Häufigkeitsverteilungen der jeweiligen Pixelhäufigkeiten, die innerhalb einer Skala von 0 (reines Schwarz) bis 255 (reines Weiß) liegen. Die Auswertung der Histogramme erfolgte anschließend auf Basis statistischer Kenngrößen, um die Breite und die Verschiebung des Farbbereichs sowie die Schwarzintensität zu charakterisieren. Die Mischkennzahl liegt hierbei immer zwischen 100 % (beste Durchmischung) und 0 % (schlechteste Durchmischung).

Für die simulativen Untersuchungen wurde jeweils die gesamte Schnecke simuliert. Das Aufschmelzverhalten, das in Bild 4 beispielhaft skizziert ist, wurde hierbei mittels einer einkomponentigen 2-Phasen-CFD-Simulation durchgeführt, welche den Feststoff gegenüber der Schmelze als ein sehr hochviskoses Fluid modelliert. Mittels einer Übergangsfunktion können somit sowohl dem Feststoff als auch der Schmelze ihre jeweiligen Materialeigenschaften zugewiesen werden.

Für die Charakterisierung der distributiven Mischgüte wurde im Feststoffbett eine Partikelwolke mit mehreren Partikeln definiert und entsprechend die Bahnlinien entlang der Schnecke (Bild 5) berechnet. Auf Basis der zweidimensionalen Partikelverteilung am Auslass kann die Schnecke anschließend hinsichtlich ihrer Mischgüte charakterisiert werden.

Hierfür existieren bereits verschiedene Verfahren, welche jedoch mit diversen Nachteilen verbunden sind. Beispielhaft hierfür ist das sogenannte„Bin Counting“ anzuführen. Hierbei wird das Strömungsgebiet in gleichmäßige Zellen, die „Bins“, unterteilt und die Gleichmäßigkeit der in den Bins verteilten Partikel mittels der Varianz charakterisiert. Beispielhaft hierfür sind in Bild 6 verschiedene Verteilungen schematisch dargestellt. Das angesprochene Verfahren weißt jedoch in vieler Hinsicht eklatante Nachteile auf. Beispielsweise können unterschiedliche Geometriegrößen, Querschnitte oder Kanaltiefen nicht miteinander verglichen sowie komplexere Geometrien, wie es beispielsweise bei einem Schneckenquerschnitt mit Steg der Fall ist, nur unzureichend in einheitliche Bins eingeteilt werden. Dies wird auch in Bild 6 sehr deutlich. Die beiden Verteilungen im mittleren Bereich weisen hierbei den gleichen Wert für die Homogenität auf, obwohl die Partikelverteilungen keinerlei Ähnlichkeiten aufweisen. Des Weiteren wird das Ergebnis stark durch die Anzahl der Bins sowie die Anzahl der Partikel, welche aufgrund verschiedener Verweilzeiten sowie numerischer Instabilitäten häufig Schwankungen unterliegt, beeinflusst.

Aufgrund dieser Tatsache wurde eine neuartige Methodik auf Basis der Delaunay Triangulierung gewählt. Aus der 2D-Partikelverteilung wird, wie in Bild 7 dargestellt, ein Dreiecksnetz aufgespannt. Die Delaunay Triangulierung ist ein Spezialfall, welcher maximierte Innenwinkel aufgrund der Einhaltung der sogenannten Umkreisbedingung erzielt. Wie in Bild 7 deutlich wird, zielt die Umkreisbedingung darauf ab, dass innerhalb des Umkreises eines Dreiecks kein weiterer Punkt enthalten sein darf [4]. Die aufgespannten Dreiecke werden auf Basis der Standardabweichung und des Mittelwerts unter der Annahme, dass eine homogene Partikelverteilung auch mit flächenmäßig homogen aufgespannten Dreiecken einher geht, ausgewertet. Die Vorteilhaftigkeit dieser Methode äußert sich beispielsweise anhand der Unabhängigkeit des Kennwertes von der Anzahl der Partikel für die Mischgüte. Dies ist besonders wichtig, da es aufgrund numerischer Instabilitäten und unterschiedlicher Verweilzeiten häufig zu unterschiedlichen Partikelanzahlen am Strömungsauslass kommt. Weiterhin besitzt die Methode eine hohe Flexibilität, da jeder beliebige Querschnitt analysiert werden kann. Im Kontrast zum Bin Counting ist es mithilfe der neuen Methode auch möglich in Bereichen, in denen Stege vorhanden sind, die Mischgüte auszuwerten. Zudem ergibt sich die Möglichkeit ein Scale-Up and -Down durchzuführen, da die Bewertung unabhängig von der Querschnittgröße erfolgen kann. Die experimentellen Untersuchungen wurden auf einem D = 45 mm Glattrohr-Extruder der Firma Battenfeld des Typs BEX 1–45–30B durchgeführt, welcher mit einer Drehzahl von maximal 585 1/min betrieben werden kann. Der untersuchte Drehzahlbereich zur Bestimmung des erzielten Durchsatzes reicht von 50 bis zu 500 Umdrehungen pro Minute. Bei der Barriere- als auch 3-Zonen-Schnecke konnten die hohen Drehzahlen allerdings aufgrund der nicht ausreichenden Aufschmelzleistung teilweise nicht erreicht werden. Als Werkzeug wurde ein Drosselwerkzeug verwendet. Als exemplarisches Material wurde ein PE-HD (HE3493-LS-H) der Firma Borealis verwendet. Das verwendete Temperaturprofil entsprach dem Vorschlag des Materialherstellers.

Durchsätze der verschiedenen Schneckenkonzepte

Bei den maximal zu erzielenden Durchsätzen sind große Unterschiede der Schneckenkonzepte ersichtlich (Tabelle). Durch die höhere Mischgüte sowie der höheren Energieeinbringung durch die wiederholende Scherung über den abgesetzten Steg weisen die Wave-Schnecken einen deutlich höheren erzielbaren Durchsatz bei einer hohen Schmelzequalität auf. Die Energy-Transfer-Schnecke erzielt hierbei mit 98,4 kg/h einen um 57 % höheren Durchsatz als die Barriereschnecke. Für die Homogenitätsuntersuchungen wurden für jedes Schneckenkonzept zwei Drehzahlen (100 U/min und 200 U/min) untersucht. In Bild 8 ist ein Vergleich der stofflichen Homogenität von experimentell ermittelten Dünnschnitten sowie den ausgewerteten Partikelverteilungen der verschiedenen Schneckenkonzepte bei 100 U/min abgebildet. Bei der Betrachtung der Dünnschnitte ergeben sich deutliche Unterschiede. Bei der 3-Zonen- und der Barriereschnecke zeigen sich größere Bereiche mit kontinuierlichen Weißanteilen. Demgegenüber sind bei den Wave-Schnecken deutlich geringere Grenzflächen zwischen den Weiß- und Schwarzanteilen sichtbar, sodass ein wesentlich homogenerer Schmelzestrang extrudiert wird. Weiterhin ist zu erkennen, dass sich die größeren Ansammlungen an Bereichen mit weißen Flächen auch visuell in den simulativ ermittelnden Verteilungen in Form von großen Bereichen an Partikelanhäufungen widerspiegeln.

Bei einer Gegenüberstellung der quantitativ, statistisch ermittelten Kenngrößen der simulativen und der experimentell ermittelten Mischgüte in Bild 9 ergeben sich deutliche Übereinstimmungen. Die 3-Zonen-Schnecke weist die schlechteste Durchmischung auf. Zudem konnten lediglich 100 U/min untersucht werden, da bei 200 U/min die Schmelze nicht mehr ausreichend durchmischt und aufgeschmolzen war. Die beiden neuartigen Schneckenkonzepte weisen gegenüber der 3-Zonen- und der Barriereschnecke deutliche Vorteile hinsichtlich der stofflichen Mischgüte auf. Weiterhin zeigt sich sowohl simulativ als auch experimentell bei allen Schneckenkonzepten ein deutlicher Trend zu einer verschlechterten Durchmischung bei Erhöhung der Drehzahl. Bei Betrachtung der qualitativen und quantitativen Ergebnisse lässt sich die beste Mischwirkung beim Einsatz der Energy-Transfer-Schnecke resümieren. Dies ist bedingt durch die verbesserte Rückströmung über den abgesetzten Steg in den gegenüberliegenden Kanal plausibel nachvollziehbar.

Die Wave-Schnecke: Hohe Mischgüte und große Freiheitsgrade

Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern, dass die neuartigen Wave-Schnecken zu einer Verbesserung der Aufschmelzleistung sowie der Mischgüte und hiermit einhergehend auch zu Durchsatzsteigerungen führen können. Die korrekte Auslegung ebendieser ist dabei von enormer Bedeutung, da beispielsweise im Vergleich zu konventionellen 3-Zonen-Schnecken eine deutlich größere Anzahl an Freiheitsgraden in Form der Gestaltung der Wellen vorhanden ist. Weiterhin wurde im Verlauf der Untersuchungen deutlich, dass mittels der neuartigen Simulationen eine plausible Abschätzung der realen Mischgüte sehr gut abbildbar ist und diese somit für eine möglichst wirtschaftliche Auslegung verwendet werden kann. Somit können aufwendige experimentelle Untersuchungen durch schnellere, wirtschaftlichere und vor allem in der Schneckengeometrien deutlich variablere simulative Untersuchungen ersetzt werden, wodurch eine optimierte Auslegung der Schneckenkonzepte für ein breites Anwendungsspektrum ermöglicht ist.

[1] Kruder, G.A.: Extrusion Apparatus and Method. U.S. Patent 4,173,417, 06 November 1979

[2] Chung, C.I.; Barr, R.A.: Energy Efficient Extruder Screw. U.S. Patent 4,405,239A, 20 September 1983

[3] Rauwendaal, C.: Polymer Extrusion. 5th Edition, Carl Hanser Verlag, Munich, 2014

[4] Gavrilova, Marina L.; Tan, C.J. Kenneth: Transactions on Computational Science XIV – Special Issue on Voronoi Diagrams and Delaunay Triangulation, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2011