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KUNSTSTOFFTECHNIK PADERBORN (KTP) Bildinformationen anzeigen
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KUNSTSTOFFTECHNIK PADERBORN (KTP)

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REX - Rechnergestützte Extruderauslegung

REX ist ein Gemeinschaftsforschungsprojekt, an dem zur Zeit ca. 20 Industrieunternehmen und das KTP der Universität Paderborn beteiligt sind. Ziel des Projektes ist die laufende Weiterentwicklung der gleichnamigen Simulationssoftware REX, mit welcher Kunststoffverarbeitungsprozesse auf Einschneckenplastifizieraggregaten berechnet werden können. REX ermöglicht die schnelle und umfassende Beurteilung des Maschinenverhaltens und schafft dadurch die Möglichkeit, eine Optimierung von Zylinder- und Schneckenkonfiguration sowie der Verfahrensparameter durchführen zu können. Erreicht wird dieses Ziel durch die Umsetzung vorwiegend analytischer und geschlossener Gleichungen. Auf rechenintensive Numerikverfahren wird dabei weitestgehend verzichtet.

Berechnungsmöglichkeiten
Bild 1: Grafische Benutzeroberfläche

Derzeit stehen in REX folgende Berechnungsmöglichkeiten zur Verfügung:

  • Druck- und Durchsatzberechnung
  • Aufschmelzberechnung
  • Berechnung des Temperaturverlaufs
  • Berechnung der Leistungsaufnahme
  • Berechnung der Verweilzeiten
  • Berechnung des Einrieselverhaltens
  • Mischkennzahlberechnung

Neben der Berechnung von „reinen“ Polymeren sind Modelle zur Abschätzung des Verhaltens von Polymerblends und von Polymer-Füllstoff- Compounds in REX implementiert.

Simulationsergebnisse
Bild 3: Druckverlauf über der Schneckenlänge
Bild 4: Aufschmelzverlauf (Feststoffbreite, Schmelzanteil)

Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen können grafisch in Form von Diagrammen als auch tabellarisch ausgegeben werden. Die grafische Ausgabe ist so gestaltet, dass der Verlauf einer Größe über der Schneckenlänge dargestellt wird. Durch diese Art der Auftragung wird es möglich, einzelne Schneckenzonen zu beurteilen. Basierend auf diesen Erkenntnissen können dann ggf. einfache Modifikationen am Schneckendesign vorgenommen werden. In Bild 3 und Bild 4 sind beispielhaft der Druckverlauf bzw. der Aufschmelzverlauf einer solchen Simulationsrechnung dargestellt.

Um die Auswirkung unterschiedlicher Einflussgrößen vergleichen und beurteilen zu können, ist in REX ein sog. Variationsmodul implementiert worden. In diesem Variationsmodul können alle Größen, die Einfluss auf den Prozess haben, variiert werden. Alle Variationen des Prozesses werden berechnet und können im Anschluss an die Berechnung in einer so genannten Multigraphik gleichzeitig dargestellt werden.

Weitere Programmfunktionen

Neben der eigentlichen Berechnung bietet REX weitere Programmfunktionen, die den Anwender bei der Optimierung unterstützen sollen.

So ist es möglich, eigene Funktionen in Form von benutzerdefinierten Funktionen berechnen zu lassen. Hier können von REX intern berechnete Werte benutzt werden, um eigene firmenspezifische Kennwerte zu ermitteln. Dies erleichtert die Berechnung dieser Werte dahingehend, dass z. B. die Materialkennwerte immer für den jeweiligen Zustand im Prozess gewählt werden. Zusätzlich ist in REX ein Scale-Up-Modul verfügbar. Dies erlaubt dem Benutzer z. B. die Übertragung von auf kleinen Laborextrudern ermittelten Prozessen auf eine Produktionsanlage größerer Bauart.

Als weitere Funktion bietet REX ein Tool zur statistischen Versuchsplanung (DoE). Hiermit können die relevanten Zielgrößen und Einflussgrößen definiert werden. Je nach Wahl des statistischen Modells wird dann automatisch die Matrix für den reduzierten Versuchsplan erstellt und jeder Betriebspunkt errechnet. Der Zusammenhang der Ergebnisse wird dann mit einem Regressionsmodell beschrieben. Dies erlaubt dem Benutzer eine grafische Auswertung des Ergebnisses und eine einfache Ermittlung des optimalen Betriebspunktes für das betrachtete Schneckenkonzept.

Technische Details

Unterstützte Zylinderbauformen:

  • Glattrohrzylinder, Glattrohrzylinder mit Einzugshilfen, Entgasungszylinder, Nutbuchse


Unterstützte Schneckenzonen:

  • Einzugs-, Kompressions-, Metering-, Dekompressions-, Barriere-, Wave-, PIN-Zone
  • konisches -, Maddock-, Tröster-, Wendel-, zylindrisches Scherteil
  • Kreuzloch-, Rauten-, Zahnscheibenmischteil

 

Video zur REX Software

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Dr.-Ing. Matthias Hopp

Kunststofftechnologie und Kunststoffverarbeitung

Oberingenieur

Matthias Hopp
Telefon:
+49 5251 60-3052
Fax:
+49 5251 60-3821
Büro:
P1.5.11.4

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