Simulation

Extrusionswerkzeuge mit virtueller DoE optimieren

Die Temperaturverteilung im Extrusionswerkzeug sowie die Geometrie des Strömungskanals sind entscheidend für die Leistung eines Extrusionswerkzeugs und die Maßhaltigkeit des Extrudats. Die Simulation kann, ähnlich wie beim Spritzgießen die thermische und geometrische Optimierung beschleunigen.

Eine inhomogene Geschwindigkeitsverteilung innerhalb des Polymers führt zum Verzug des Extrudats. © Sigma

Das Verhalten des Polymers innerhalb eines Extrusionswerkzeugs ist laut Sigma Engineering vergleichbar mit dem Fließverhalten innerhalb eines Heißkanals im Thermoplast-, oder eines Kaltkanals im Elastomerspritzguss. Im Extrusionswerkzeug haben die Temperaturverteilung innerhalb der Werkzeugwandungen und die Geometrie des Strömungskanals entscheidenden Einfluss auf das Fließverhalten.

Die Simulation hilft - bevor das Werkzeug gebaut wird - bei der Identifikation von "Totwassergebieten", die zu langen Verweilzeiten oder großen Druckverlusten führen. Auf diese Weise werden Werkzeugänderungskosten und umfangreiche Trial-and-Error-Versuche an der Anlage zur Ermittlung der optimalen Konfiguration reduziert. Die Entwicklung neuer Extrusionslinien wird so schneller, günstiger und planbar.

Laut Unternehmen zeigen erste Testreihen, dass besonders mit der Sigmasoft Autonomous Optimization die Strömungskanäle von Extrusionswerkzeugen innerhalb einiger Stunden automatisch optimiert werden. Dadurch werde die Qualität des Extrudats signifikant verbessert. Dazu werden in der Software die geometrischer Freiheitsgrade für den Strömungskanal des Extrusionswerkzeugs definiert. Die Software ermittelt anschließend autonom die ideale Geometrie, um ein maßhaltiges Extrudat herzustellen.

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Aktuell auf dem Markt verfügbare Software helfe bei der Berechnung der Temperaturverteilung im Werkzeug. Mit Hilfe der Simulation und der enthaltenen virtuellen DoE haben Anwender jedoch auch die Möglichkeit, ihre Extrusionswerkzeuge automatisch zu optimieren. So sollen sie eine Geometrie finden, die eine Extrusion mit homogenen Geschwindigkeiten über dem Querschnitt ermöglicht.

K 2019, Halle 13, Stand B31

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