Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchung der dispersiven und distributiven Mischwirkung auf gleichläufigen Doppelschneckenextrudern bei der Einarbeitung mineralischer Füllstoffe

In diesem Forschungsvorhaben werden gleichläufige DSE hinsichtlich ihres Mischverhaltens analysiert. Der Fokus wird auf das Einmischen von Additiven gelegt und das distributive und disperse Mischverhalten untersucht. Durch Versuche mit einem Mischteilprüfstand und Simulationsrechnungen können Schneckenelemente hinsichtlich ihrer Mischwirkung und ihres Energieeintrages quantifiziert werden. Dazu wird ein innovativer Versuchsstand konstruiert und aufgebaut, in dem kommerziell verfügbare Misch- und Einzelelemente in einem Gehäuse betrieben werden können. Mittels der Beschickung mit einem definierten Eingangszustand kann durch die Messung des Ausgangszustandes die Wirkung des Elementes quantifiziert werden. Parallel werden die Strömungsfelder in 3D-CFD-Simulationen ermittelt und mit geeigneten Methoden hinsichtlich ihrer Mischintensität bewertet. Beides geschieht getrennt hinsichtlich des ver- und zerteilenden Mischens. Mithilfe des Vergleichs am Modellwerkstoffsystems PP/Talkum können Mischteile mit besonders günstigem Verhältnis aus Mischwirkung und Energieeintrag identifiziert werden. Mit den Mischteilen werden orientierende Untersuchungen am realen DSE durchgeführt. Darüber hinaus werden weitere Materialsysteme untersucht: Ruß, TiO2, CaCO3, PA. Es werden diverse Versuchsreihen mit unterschiedlichen Mischteilen abgefahren und anschließend Prüfkörper aus den unterschiedlichen Betriebspunkten gefertigt. Eine Korrelation zwischen Produktqualität und Mischgüte soll aus den gesammelten Daten abgeleitet werden. Alle Daten werden zur Aufstellung von Handlungsempfehlungen für die KMU genutzt. Diese ermöglichen u.a. die anforderungsgerechte Auswahl bzw. Positionierung von Mischteilen, die Verbesserung/Neuentwicklung von Schneckenelementen, die Einsparung kosten-/zeitintensiver Voruntersuchungen bei immer kleineren Losgrößen oder den ressourcenschonenden Materialeinsatz beim Kunststoffverarbeiter aufgrund verbesserter Materialeigenschaften.