Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Erweiterung des Anwendungsbereichs für Schmelzesimulationen von Ko-Knetern

Das Erzielen einer optimalen Mischwirkung bei möglichst geringer Materialbelastung ist ein zentrales Ziel der Polymeraufbereitung. Wo konventionelle Aufbereitungskonzepte an ihre Grenzen stoßen, bieten spezielle Mischaggregate wie der Ko-Kneter Lösungsansätze. Limitiertes Prozesswissen und ein Mangel an Vorhersagemöglichkeiten anhand unterstützender Prozessmodelle machen die Auswahl des richtigen Mischaggregats sowie Anlagen- und Prozessauslegung jedoch kosten- und zeitintensiv. Um dem entgegenzuwirken Bedarf es verbesserte Simulationsansätze. Die Vorhersage von Modellen für den Ko-Kneter ist noch zu stark vereinfachend und die Allgemeingültigkeit der Methoden ist noch nicht ausreichend nachgewiesen. Aus diesem Grund sind für eine großflächige industrielle Anwendung noch weitere Forschungsarbeiten notwendig. Ziel dieses Vorhabens ist es daher das Prozessverständnis von Ko-Knetern durch eine Kombination aus numerischen, analytischen und experimentellen Untersuchungen weiter zu erhöhen. Im Rahmen des Projekts sollen zunächst für 8 Materialien die erforderlichen Materialdaten ermittelt und beschrieben werden. Experimentelle Untersuchungen und 3D-Simulationen sollen die Berechnungsergebnisse eines 1D Berechnungstools validieren und gleichzeitig auftretende Effekte im laufenden Prozess verständlich machen. Darauf aufbauend kann durch eine Optimierung der analytischen Modelle, die darin aktuell noch bestehenden Abweichungen zur Realität minimiert werden. Abschließend soll durch eine Übertragung auf den weitverbreiteten Doppelschneckenextruder gezeigt werden, dass eine generelle Anwendbarkeit der Berechnungsansätze möglich ist. Die Projektergebnisse ermöglichen Anwendern eine effektivere Gestaltung und Optimierung von Aufbereitungsprozessen. Ein gesteigertes Prozessverständnis führt zudem zu einer schnelleren Produktentwicklung, einer höheren Produktqualität und somit zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit, wodurch besonders KMU ihre Position am Markt festigen können.