Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Berechnung der Strangaufweitung des Vorformlings beim Extrusionsblasformen unter industriellen Bedingungen zur Materialeffizienzsteigerung

Das Extrusionsblasformen zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern lässt sich in zwei Schritte unterteilen: Nach der Extrusion des Vorformlings schließen sich die Formgebung des Hohlkörpers durch Aufblasen und das Abkühlen in der Blasform an. Hauptziel ist es, ein Formteil mit möglichst homogener Wanddickenverteilung zu realisieren. Simulation bietet eine Möglichkeit, den Entwickler zu unterstützen. Teilschritte des Extrusionsblasformprozesses können zurzeit schon mit hoher Reproduzierbarkeit simuliert werden. Eine durchgängige Simulation des Blasformprozesses ist noch nicht möglich, da die Vorformlingsextrusion aufgrund der komplexen Deformation des Vorformlings unter Schwell- und Gewichtskräften derzeit nicht gut beschreibbar ist. Diese Lücke soll geschlossen werden, um so Werkzeug- und Prozessauslegung und Materialeffizienz zu verbessern. Erst soll ein Simulationsmodell erstellt werden, das das Materialverhalten mithilfe von des Phan-Tien-Tanner-Modells beschreibt. Mit diesem Modell werden die Strömungs- und Spannungsverhältnisse und die Vorformlingsgeometrie unter Einsatz verschiedener Fließkanalgeometrien, Temperaturen und Durchsätze berechnet. Zur Bewertung des Simulationsmodells werden die Berechnungen mit praktischen Untersuchungen verglichen. Dazu wird die Vorformlingsgeometrie in unterschiedlichen Versuchspunkten mit einem Segmentierwerkzeug ermittelt und mit der berechneten Geometrie verglichen. Zuletzt werden die Simulationsergebnisse auf im Prozess bestimmbare Messgrößen zurückgeführt, um zu prüfen, ob gemessene Prozessdaten und die Vorformlingsgeometrie korreliert werden können.

Dies befähigt kmU entlang der Wertschöpfungskette zur Simulation der Vorformlingsgeometrie auch bei hohen Durchsätzen, wodurch die Entwicklung neuer Extrusionswerkzeuge und Produkte erleichtert wird. Durch das generierte Wissen kann die Simulationstechnik risikoarm von kmU umgesetzt werden, um Werkzeug- und Produktauslegung effizient und regelbasiert zu gestalten.