Modellhafte Kopplung der Strömungs- und Wärmeübertragungsvorgänge bei der Kühlung von Schlauchfolien mit der Beschreibung des Verstreckvorganges auf der Basis eines rheologischen Prozessmodells

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Johannes Karl Wortberg
• Subject Area: Plastics Engineering
• Term: from 2005 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5447584

Heutzutage werden die Weiterentwicklungen von Kühlluftführungssystemen auf mehr oder weniger empirische Vorgehensweisen gestützt. Die gekoppelten Vorgänge in der Schlauchbildungszone müssen jedoch in ihrer Gesamtheit verstanden werden, um diese gezielt kontrollieren zu können. Bisher wird der Schmelze erlaubt, sich noch weitestgehend frei in der Schlauchbildungszone zu verstrecken und mit jeglichen Luftströmungsphänomenen zu interagieren. Will man jedoch eine Leistungs-, Qualitäts- und Effektivitätssteigerung erreichen, so kann nur eine völlige Kontrolle über die Schlauchbildung durch Folienführungselemente der Lösungsweg sein. Zu Realisierung solcher Führungen müssen deren Auswirkungen auf die Schlauchbildungszone bestimmbar sein. Aus diesem Grund ist im ersten Projektabschnitt eine modellhafte Kopplung zwischen den mithilfe der FEM berechenbaren Strömungs- und Wärmeübergangsvorgängen und dem auf der Basis eines rheologischen Prozessmodells beschriebenen Verstreckvorgangs der Polymerschmelze realisiert worden. In dem beantragten Projektzeitraum ist das Berechnungsmodell weiterzuentwickeln, um eine Konturvorhersage, wie sie z.B. unter Verwendung komplexer Kühlgeometrien entsteht, zu erreichen. Diese Konturberechnung ist direkt als eine benutzerdefinierte Subroutine in das CFD-Programm einzubinden. Dies erfordert die Erstellung eines aktiven Simulationsmodells, dessen Berechnungsgrenzen sich anhand der Subroutine verändern lassen und dessen Neuvernetzung vollständig automatisch abläuft. Des Weiteren ist aufgrund der weiter steigenden Bedeutung der mehrschichtigen Folien eine Erweiterung der Berechnungsmodelle auf coextrudierte Folien vorgesehen. Es soll ein besseres Verständnis hinsichtlich der in den aktiven sowie in den passiven Luftführungen ablaufenden Vorgänge erreicht werden und die Ergebnisse des Berechnungsmodells an der Laboranlage verifiziert werden. Grundsätze bzw. Optimierungsempfehlungen sollen gefunden werden, die es ermöglichen, im Vorhinein eine optimale Konfiguration von Luftführungen zu bestimmen, um somit das Ziel eines kontrollierbaren Schlauchbildungsprozesses zu erreichen.

• DFG Programme: Research Grants