Neue Kanalgeometrien für Wendelverteilerwerkzeuge

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Reinhard Schiffers
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490623099

Bei der Extrusion von Kunststoffprodukten mit ringförmigem Querschnitt werden Wendelverteilerwerkzeuge genutzt, wenn hohe Qualitätsansprüche an die optische Anmutung und die Festigkeit gestellt werden. Der Auslegungsprozess dieser Werkzeuge ist gerade zu Beginn immer noch stark heuristisch geprägt. Erst mit der Festlegung von grundlegenden Größen, wie der Wendelanzahl, der Wendelsteigung etc., werden die geometrischen Freiheitsgrade soweit eingeschränkt, dass die Variantenvielfalt beherrschbar wird. Um die zunächst willkürliche Festlegung abzusichern, müssen innerhalb kurzer Zeit viele Varianten berechnet werden. In dieser Phase ist der Einsatz von dreidimensionalen numerischen Strömungssimulationen – wenn überhaupt – nur in begrenztem Rahmen möglich. Stattdessen werden numerische Auslegungsprogramme genutzt, die unter teils erheblichen Vereinfachungen Strömungsvorgänge berechnen. Bei diesen Programmen handelt es sich meist um spezifisch für die auszulegende Geometrie geschriebene Software, die entsprechend unflexibel ist. Im konkreten Anwendungsfall der Axialwendelverteiler, hat dies unter anderem dazu beigetragen, dass sich heutige Werkzeuge im Kern kaum von den Konzepten unterscheiden, die bereits zum Ende der 1960er Jahre entwickelt worden sind.Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen daher die durch dreidimensionale CFD-Simulationen gewonnen Einblicke und Erkenntnisse genutzt werden, um zum einen die Genauigkeit von Vorauslegungsprogrammen zu verbessern, als auch die grundlegende Werkzeugform systematisch weiterzuentwickeln. Dazu werden Bewertungskriterien für die Ergebnisse numerischer Strömungssimulationen von Extrusionswerkzeugen und die programmgesteuerte Optimierungskette für Extrusionswerkzeuge, die im Rahmen von DFG-geförderten Projekten am Institut für Produktengineering (ipe) der Universität Duisburg-Essen entwickelt wurden, genutzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: ETA Kunststofftechnologie GmbH