Forschung
Photovoltaikanlage auf dem Dach der Modellfabrik des SKZ. Der Doppelschneckenextruder ist ein weit verbreiteter Extrudertyp in der Kunststoffverarbeitung. Die Simulation des Aufschmelzverhaltens ist jedoch aktuell noch nicht präzise möglich. - © Luca Hoffmannbeck, SKZ
23.12.2024

Simulation des Aufschmelzens im Doppelschneckenextruder

Vom Feststoff zur Schmelze: Simulation des Aufschmelzens im Doppelschneckenextruder

Die digitale Abbildung und Optimierung von Prozessen durch numerische Simulationen ist eine Schlüsseltechnologie der Industrie 4.0. Besonders in der Kunststoffverarbeitung stoßen solche Simulationen jedoch an ihre Grenzen, da das komplexe Materialverhalten von Kunststoffen besondere Herausforderungen mit sich bringt. Im neu gestarteten Verbundprojekt vom Kunststoff-Zentrum SKZ und der Lehrstuhl für angewandte Mathematik und Numerik (LS3) der Fakultät für Mathematik der TU Dortmund ist deshalb die Simulation des Aufschmelzens von Polymeren in Doppelschneckenextrudern im Fokus.

Die präzise Simulation des Aufschmelzens von Polymeren in Compoundierextrudern wie Doppelschneckenextrudern ist derzeit noch nicht möglich. Dies bremst die Weiterentwicklung dieser für die Herstellung und Wiederaufbereitung von Kunststoffen unverzichtbaren Anlagen und darauf basierender Prozesse. Ziel des neu gestarteten Projekts ist deshalb die Entwicklung einer Simulation, die erstmals die numerische Abbildung des Aufschmelzprozesses in einem Doppelschneckenextruder ermöglicht. Die innovative Lösung kombiniert Ansätze zur 3D-Simulation des Aufschmelzens aus einfacher zu modellierenden Einschneckenextrudern mit existierenden Modellen für die Verarbeitung der Kunststoffe in Doppelschneckenextrudern.

Melt-Fraction-Modell spielt Schlüsselrolle

Eine Schlüsselrolle spielt dabei das sogenannte Melt-Fraction-Modell, das den Übergang von Feststoff zu Schmelze beschreibt. Um diese Simulationsmethode zu realisieren, werden im Rahmen des Projekts zunächst spezifische Materialdaten erfasst und die notwendigen Randbedingungen für die Simulation definiert. Zur Validierung wird ein Versuchsstand entwickelt, der experimentelle Untersuchungen ermöglicht. Der Abgleich von Simulation und experimentellen Ergebnissen dient schließlich der Erstellung eines Demonstrator-Simulationswerkzeugs.

Mit der erfolgreichen Umsetzung erhalten Unternehmen Zugang zu 3D-Simulationen der Aufschmelzzone eines Doppelschneckenextruders. Dies eröffnet neue Möglichkeiten, Prozesse genauer zu charakterisieren und industrielle Anwendungen zu optimieren. Interessierte Unternehmen können sich gerne an das SKZ oder an den LS3 der TU Dortmund wenden.

Das Forschungsprojekt 01IF23298N wird im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMKW) gefördert.

(Quelle: Presseinformation des FSKZ e.V.)

Schlagworte

DoppelschneckenextruderDoppelschneckenextrusionIndustrie 4.0KunststoffeKunststoffverarbeitungNumerische SimulationPolymereSimulation

Verwandte Artikel

Präzises Metallschweißen mit Ultraschall: Hochfeste Verbindungen ohne Hitzeeinwirkung für maximale Materialschonung.
31.03.2026

Ultraschalltechnologie bei „Welt der Wunder“-Dokumenation

Am 31.03.2026 um 20 Uhr zeigt die Sonotronic GmbH in einer neuen Dokumentation auf Welt der Wunder TV, die Ultraschalltechnologie als echte GreenTech-Schlüsseltechnologie...

Green Tech Kreislaufwirtschaft Kunststoffe Schlüsseltechnologien Schweißen Ultraschall Ultraschallschweißen
Mehr erfahren
29.03.2026

Kunststoff bleibt zentraler Werkstoff für automobile Zukunft

Der neue Veranstaltungsort und die neuen Konzepte des PIAE-Kongress fanden positive eine Resonanz. Themen wie Nachhaltigkeit, Qualität und Recyclingfähigkeit rückten in d...

Automobilbau Automobilindustrie KI Kunststoffe Leichtbau Nachhaltigkeit Polypropylen Recycling Zulieferer
Mehr erfahren
29.03.2026

Materialschonende Reinigung mit dem Laser

Das mobile Laserstrahlreinigungsgerät Eneska laserclean 300 von joke Technology GmbH reinigt zugleich schnell und materialschonend und kann in vielen Anwendungsbereichen...

Arbeitsschutz Beschichtungen Blechverarbeitung Kleben Kunststoffe Laserstrahl Laserstrahlreinigung Schweißen Verunreinigung
Mehr erfahren
24.03.2026

Wechsel an der Spitze bei Herrmann Ultraschall

Thomas Herrmann übergibt zum 1. April den Vorsitz der Geschäftsführung an den bisherigen CSO André Deponte und konzentriert sich innerhalb der Geschäftsführung auf die In...

Kunststoffe Schweißen Ultraschall Ultraschallschweißen
Mehr erfahren
22.03.2026

Polyurethan-Produktion ohne giftiges Isocyanat

Polyurethane (PUR) stecken in vielen Produkten, jedoch kommt bei der Herstellung giftiges Isocyanat zum Einsatz. Um die Herstellung sicherer zu machen, haben Forscher des...

Chemische Industrie Dicarbamat Elastizität Gesundheitsgefahren Isocyanat Klebstoffe Kreislauffähigkeit Kreislaufwirtschaft Kunststoffe Medizin Polymerdiole Polyurethane Produktion Qualitätssicherung Recyvcling Sicherheit Zugfestigkeit
Mehr erfahren