Intelligente Prozessmodelle für energieeffiziente Kautschukmischungen
Kautschukmischungen werden in einem diskontinuierlich arbeitenden Innenmischer unter Zugabe von Komponenten wie Kautschuk, Füllstoffen, Weichmachern und weiteren Chemikalien hergestellt. Um eine hohe Qualität zu gewährleisten, müssen für jede Rezeptur spezifische Mischvorschriften entwickelt werden. Die optimalen Prozesseinstellungen werden derzeit iterativ auf der Grundlage von Expertenwissen ermittelt. Heute finden diese Prozessentwicklungen auf Produktionsmaschinen statt, mit entsprechend hohem Material- und Energieeinsatz.
© IKVAus diesem Grund verfolgte das Projekt das Ziel der Entwicklung einer „App“, die basierend auf den geforderten Endprodukteigenschaften die zugehörige Rezeptur sowie Mischvorschrift ermittelt. Im Mischprozess haben sowohl die Zugabereihenfolge als auch die Prozesseinstellungen einen Einfluss auf die Compoundgüte. Um erste Ansätze zur Beschreibung des gesamten Mischprozesses zu entwickeln, wurden mithilfe der symbolischen Regression mathematische Modelle erstellt, die den Stempelweg und das Drehmoment sowie die Mischqualität auf der Grundlage der Inkorporation, Dispersion und Distribution der Füllstoffe beschreiben. Erweitertet wurden diese Modelle um physikalische Zusammenhänge, die beispielsweise das Drehmoment über die Schubspannung darstellen. Die anschließende Optimierung der Modelle ermöglichte eine Reduzierung des Energieeinsatzes um bis zu 40 %.
Projektdaten und Förderung
Wir danken dem BMFTR für die Förderung des Projekts (Förderkennzeichen 13XP5196G) und den Projektpartnern für die Zusammenarbeit.
