Im Extrusionsblasformen beeinflussen Schwell- und Auslängeffekte maßgeblich die Geometrie des Vorformlings und damit die Wanddickenverteilung im Bauteil. Das IKV hat ein Simulationsmodell zur Vorhersage dieser Effekte auf Basis viskoelastischer Materialmodelle, insbesondere des Phan-Thien-Tanner-Modells (PTT), entwickelt.
Für die Modellkalibrierung wurden Daten aus Hochdruck-Kapillarrheometern (HKR) verwendet. Die Parametrierung des PTT-Modells erfolgte automatisiert über die Optimierungssoftware DAKOTA. Simulationen mit OpenFOAM und dem rheoTool ermöglichten erstmals eine realitätsnahe Vorhersage des Schwellverhaltens auch bei hohen Durchsätzen (bis 50 kg).
© IKVErste Ergebnisse zeigen, dass Durchsatz und Düsengeometrie einen signifikanten Einfluss auf das Schwellverhalten haben. Die Modelle liefern gute Übereinstimmungen mit experimentellen Daten. Ein neu entwickeltes Inline-Rheometer wurde genutzt, um die Simulationsergebnisse zu kalibrieren. Letzteres misst während der Produktion die Scher- und Dehnviskosität mithilfe von Drucksensoren in definierten Positionen im Fließkanal.
Langfristig soll die Methode eine adaptive Prozessführung ermöglichen, um Qualitätsschwankungen infolge von Materialvariationen – etwa durch den Einsatz von Rezyklaten – zu kompensieren. Eine Erweiterung der Simulationsumgebung zur Berücksichtigung einer aktiven Wanddickensteuerung ist bereits umgesetzt, sodass auch die Übertragbarkeit auf industrielle Anwendungen gegeben ist. Ziel ist es, Bedienern und Anlagenbauern zur praxisnahen Unterstützung ein digitales Werkzeug zur aktiven Prozesskontrolle und Qualitätssicherung an die Hand zu geben.
Projektdaten und Förderung
Wir danken dem BMWE für die Förderung des IGF-Projekts (Förderkennzeichen 22731 N) und den Projektpartnern für die Zusammenarbeit.
Projektlaufzeit: 01.06.2025 – 31.05.2025
Förderung:
