Numerische Gewichtsoptimierung streckblasgeformter Hohlkörper
Benjamin Twardowski
Die Materialreduktion ist ein anhaltender Trend in der Herstellung von PET-Hohlkörpern, da so die Produktionskosten und die Menge an verarbeitetem Material deutlich gesenkt werden können. Dadurch wird die Produktion wiederum wirtschaftlicher und ökologisch nachhaltiger. Konkret liegen die Produktionskosten eines Hohlkörpers mit einem Füllvolumen von 0,5 Litern bei etwa 0,02 bis 0,03 Euro, wobei 70 % dieser Kosten durch das Material entstehen. Die Materialreduktion wurde in der Vergangenheit im Wesentlichen durch Erfahrungswerte der Anlagenhersteller erreicht. Derzeit werden jedoch zunehmend numerische Methoden als Hilfsmittel zur Auslegung der Hohlkörper eingesetzt.
In der vorliegenden Arbeit wird die Gewichtsreduktion von PET-Preforms unter Beibehaltung der Stabilität des gefertigten Hohlkörpers mittels numerischer Optimierung untersucht. Im ersten Schritt wird dazu eine Simulationskette bestehend aus Prozess- und Toploadsimulation aufgebaut. In diesem Rahmen werden bestehende Simulationsansätze gegenübergestellt und bewertet. Auf Grundlage dieser Bewertung werden jeweils für die Optimierung geeignete Modelle ausgewählt, im Kontext der Anforderungen überarbeitet und experimentell validiert. Im zweiten Schritt werden geeignete Optimierungsstrategien diskutiert. Darauf aufbauend wird das Simulationsmodell automatisiert und in eine geeignete Optimierungsroutine eingebettet.
