Simulation: Vorhersage und Optimierung des Ko-Knet-Prozesses

Komplexer werdende Produkte stellen die kunststoffverarbeitende Industrie vor zunehmende Herausforderungen in der Aufbereitung der Polymere. Der Ko-Kneter mit seinem einzigartigen Funktionsprinzip stellt hierbei einen Maschinentyp mit hohem Potential dar. Mangelndes Prozessverständnis führt jedoch dazu, dass Auslegung und Prozessoptimierung durch zeit- und kostenaufwändige Versuchsreihen erfolgen. Unterstützende Simulationsmodelle existieren für den Ko-Kneter noch nicht. Ziel des Projekts ist die Erstellung eines anwender-freundlichen Simulationstools für eine optimierte Auslegung des Prozesses.
Im Rahmen des Projekts werden zunächst die für die Simulation erforderlichen Materialdaten ermittelt und durch geeignete Modelle beschrieben. Durch eine Kombination aus Experimenten und 3D-Simulationen werden anschließend die Vorgänge im Ko-Kneter untersucht. Dazu wird ein Vorgehen zur Durchführung von numerischen Simulationen und zur experimentellen Bestimmung von Prozessgrößen entwickelt. Begleitend erfolgt eine analytische Modellierung des Kneters. Die entwickelten analytischen Modelle werden in ein Excel-basiertes Simulationstool implementiert. Zur Überprüfung der Modelle werden Simulationsrechnungen durchgeführt und mit experimentellen und numerischen Ergebnissen verglichen. Dabei wird für die analytischen Modelle eine zufriedenstellende Übereinstimmung zwischen Simulation und Experiment erreicht. Allerdings ist die Datenbasis für eine vollständige Validierung der Modelle noch nicht ausreichend. Das Simulationstool kann von KMU genutzt werden, um die Auslegung von Extrusionsprozessen auf dem Ko-Kneter zu unterstützen. Das neu gewonnene Prozessverständnis kann zudem zu einer Erhöhung der Produktqualität beitragen, wodurch die KMU ihre Position am Markt festigen können.