Berechnungs- und Auslegungsmethoden für Werkzeuge der Extrusionstechnik: Schmelzefilter, Breitschlitz- und Profilwerkzeuge

Um eine möglichst effektive und damit schnelle sowie kostengünstige Auslegung eines Extrusionswerkzeuges zu ermöglichen, werden in dieser Arbeit Übertragungsregeln entwickelt. Mit Hilfe dieser Übertragungsregeln wird dem Konstrukteur die Möglichkeit gegeben, einen bereits vorhandenen Prozess hoch bzw. runter zu skalieren. Im zunächst betrachteten Bereich der Breitschlitz- und Profilgeometrien werden die Übertragungsregeln durch Anwendung der Modell- und Ähnlichkeitstheorie entwickelt. Komplexere Übertragungsregeln, mit deren Hilfe es ermöglicht wird neben der Geometrie auch die Materialparameter zu variieren, werden mit Hilfe der so genannten GEB (Ganzheitlich eindimensionale Berechnung) entwickelt. Die GEB basiert auf der Netzwerktheorie und ermöglicht die Berechnung und Auslegung von Breitschlitzwerkzeugen. Basierend auf den Ergebnissen der Simulationsrechnungen werden Übertragungsregeln mit Hilfe von Regeressionsrechnungen erstellt. Aufgrund der Komplexität von Großflächen-Schmelzefiltern wird zur Entwicklung der Übertragungsregeln zunächst ein Ansatz zur numerischen Berechnung des Filters entwickelt, dieser wird anschließend in einem Software-Tool umgesetzt. Nach Eingabe der geometrischen Bedingungen sowie der Material- und Prozessparameter in die Software, werden die resultierenden Verfahrensparameter wie Druckabfall, Verweilzeit und Temperaturerhöhung der Schmelze im Filter ermittelt. Das Berechnungstool basiert, wie die oben genannte GEB, ebenfalls auf der Netzwerktheorie und ermöglicht so eine einfache und schnelle Berechnung von Großflächen- Schmelzefiltern. Basierend auf den Ergebnissen der Filterberechnung werden Übertragungsregeln, bzw. dimensionslose Verhältniskennzahlen, entwickelt, die bei einer Variation der Geometrie sowie der Material- und Verfahrensparameter Rückschlüsse über das sich neu einstellende Prozessverhalten erlauben.