Simulative und experimentelle Auslegung von Mischelementen kaltgefütterter Kautschukextruder unter besonderer Berücksichtigung der viskoelastischen Materialmodellierung II

Die Kautschukverarbeitende Industrie, insbesondere geprägt durch mittelständische Unternehmen, steht zunehmend vor Herausforderungen hinsichtlich Ressourcen- und Energieeffizienz in der Produktion. Ein wesentlicher Teil des Problems liegt in der unzureichenden Durchmischung und Homogenität der Schmelze in Stiftextrudern, was zu Qualitätseinbußen führt. Die Komplexität viskoelastischer Materialeigenschaften sowie fehlendes anwendungsfreundliches Know-how in der numerischen Strömungssimulation (CFD) erschweren es insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), diese Herausforderungen durch digitale Werkzeuge zu adressieren. Zusätzlich verhindern hohe Lizenzkosten kommerzieller Simulationssoftware und die schwierige Handhabung existierender Tools einen flächendeckenden Einsatz in der industriellen Praxis. Trotz der wirtschaftlichen Bedeutung der Branche und ihrer Rolle als Zulieferer insbesondere für die Automobilindustrie, existieren kaum standardisierte, zugängliche Methoden zur effektiven Auslegung und Optimierung von Schnecken in der Extrusion.
Das Ziel des Projekts besteht darin, die ressourceneffiziente Verarbeitung von Kautschuk durch eine optimierte Schneckengeometrie und eine damit verbundene verbesserte Materialhomogenität zu fördern. Im Zentrum steht die Entwicklung einer cloudbasierten, einfach bedienbaren Simulationslösung, die es ermöglicht, eigene Prozesse digital zu analysieren und zu verbessern. Dabei werden die relevanten Prozess- und Materialparameter mittels viskoelastischer CFD-Simulationen modelliert, um wissenschaftlich fundierte Auslegungsrichtlinien für Schneckengeometrien zu generieren. Diese Ergebnisse sollen im Anschluss mittels automatisierten PDF-Auswertungen nutzbar gemacht werden. Die praxisnahe Einbindung von Unternehmen über einen projektbegleitenden Ausschuss sichern dabei den Wissenstransfer und stärken die Umsetzungskompetenz im Mittelstand.