Simulation von Wandgleiten im gleichlaufenden Doppelschneckenextruder mit ANSYS R Polyflow R 16.2

Die Masterarbeit behandelt isotherme Simulationen eines gleichlaufenden, eng kämmenden Doppelschneckenextruders mit dem Softwarepaket ANSYS® Polyflow®. Hierbei wird vorwiegend auf die Berücksichtigung von Wandgleiten eingegangen, das bei der Verarbeitung des Materials Polylactid (PLA) auftritt. Um in der Simulation das Materialverhalten von PLA zu beschreiben, wird das rheologische Stoffgesetz von Carreau-Yasuda verwendet und an die Materialdaten angepasst. Vorweg gemessene Materialdaten wurden vom Institut für Polymerextrusion und Compoundierung (ipec) zur Verfügung gestellt. Da jedoch Daten für geringe Schergeschwindigkeiten fehlen, werden ergänzende rheologische Messungen durchgeführt. Die Materialdaten vom ipec wurden an einem Konos 38 (Milacron LLC, Cincinnati) gemessen, wohingegen die ergänzenden Materialdaten an einem Platte-Platte-Rheometer MCR 302 (Anton Paar GmbH, Graz) generiert werden. Das Wandgleitverhalten wird mittels asymptotischem Wandgleitmodells beschrieben. Bereits vorhandene Messdaten vom ipec werden für die Validierung der berechneten Ergebnisse herangezogen. Diese wurden an dem Doppelschneckenextruder ZSE 27 MAXX (Leistritz Extrusionstechnik GmbH, Nürnberg) gemessen. Mögliche Einflüsse der Rechengitterqualität bzw. Feinheit der Diskretisierung und der verwendeten Interpolationsmethoden auf die Ergebnisse werden analysiert um eine ausreichende Genauigkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Es wird gezeigt das wandgleitende Effekte den Druckverlauf im gleichlaufenden Doppelschneckenextruder, sowie das benötigte Moment des Schneckenpaares stark beeinflussen. Des Weiteren wird eine starke Abhängigkeit des Druckaufbaus von der Schneckendrehzahl und Temperatur festgestellt, welche in beiden Fällen der Realität entspricht.