Bei SIGMA handelt es sich um ein Gemeinschaftsforschungsprojekt, an dem zur Zeit 11 Industrieunternehmen und das KTP der Universität Paderborn beteiligt sind. Bei der Software handelt es sich um ein Programm, welches Aufbereitungs- und Verarbeitungsprozesse auf gleichläufigen Doppelschneckenextrudern simuliert. Ziel der Entwicklung ist es, die schnelle und globale Beurteilung des Maschinenverhaltens zu ermöglichen und so eine Optimierung von Zylinder-, Schneckenkonfiguration und auch der Verfahrensparameter durchführen zu können. Erreicht wird dieses Ziel durch die Umsetzung vorwiegend analytischer und geschlossener Gleichungen. Auf rechenintensive Numerikverfahren wird dabei weitestgehend verzichtet.
Berechnungsmöglichkeiten:

Derzeit stehen in SIGMA folgende Berechnungsmöglichkeiten zur Verfügung:

  • Druck- und Füllgradberechnung
  • Aufschmelzberechnung
  • Temperaturverlaufsberechnung
  • Berechnung der Leistungsaufnahme
  • Berechnung der Verweilzeiten und die
  • Dispergiergüteberechnung
Abbildung 1: Grafische Benutzeroberfläche
Abbildung 1: Grafische Benutzeroberfläche
Neben der Berechnung von "reinen" Polymeren sind Modelle zur Abschätzung des Verhaltens von Polymerblends und von Polymer-Füllstoff-Compounds in SIGMA implementiert. Mit SIGMA können sowohl sogenannte Premix-Prozesse als auch Split-Feed-Prozesse simuliert werden.
Berechnungsablauf

In Abbildung 2 ist der Berechnungsablauf, nach welchem SIGMA vorgeht, dargestellt. Man erkennt, dass das zentrale Element einer Simulation die Druck-Füllgradberechnung, die Aufschmelz- und die Temperaturberechnung sind. Ausgehend von diesen Berechnungen können alle anderen wesentlichen Größen zur Beurteilung und Optimierung der Schnecken- und Zylinderkonfiguration berechnet werden.

Abbildung 2: Berechnungsablauf
Abbildung 2: Berechnungsablauf
Simulationsergebnisse

Die Ergebnisse der Simulationsrechnungen können grafisch in Form von Diagrammen als auch tabellarisch ausgegeben werden. Die grafische Ausgabe ist so gestaltet, dass der Verlauf einer Größe über die Schneckenlänge dargestellt wird. Durch diese Art der Auftragung wird es möglich, einzelne Schneckenzonen zu beurteilen. Basierend auf diesen Erkenntnissen können dann ggf. einfache Modifikationen an den Konfigurationen vorgenommen werden. In Abbildung 3 und 4 sind beispielhaft der Druck- und Füllgradverlauf bzw. der Aufschmelzverlauf einer solchen Simulationsrechnung dargestellt.

Abbildung 3: Druck- (rot) und Füllgradverlauf (blau)
Abbildung 3: Druck- (rot) und Füllgradverlauf (blau)
Abbildung 4: Aufschmelzverlauf (rot)
Abbildung 4: Aufschmelzverlauf (rot)
Um die Auswirkung unterschiedlicher Einflussgrößen vergleichen und beurteilen zu können, ist in SIGMA ein sog. Batchbetrieb implementiert worden. In diesem Batchbetrieb können alle Größen, die Einfluss auf den Prozess haben, variiert werden. Alle Variationen des Prozesses werden berechnet und können im Anschluss an die Berechnung in einer sogenannten Multigraphik dargestellt werden.
Technische Details

Unterstützte Zylinderelemente:

  • Normalzylinder
  • Zugabezylinder
  • Entgasungszylinder
  • Messplatten
  • Stützplatten

Unterstützte Schneckenelemente:

  • Förder- und Rückförderelemente
  • Schubkantenelemente
  • Knetblöcke
  • Schulterknetblöcke
  • exzentrische Knetblöcke
  • Schneckenmischelemente
  • Zahnmischelemente
  • Blisterelemente (Stauscheiben)
  • Distanzhülsen
  • V-Mischelemente
Wenn Sie Fragen zu SIGMA haben, wenden Sie sich bitte an Herrn Tobias Hallmann.

Demo

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