Extrusie is een proces dat veel wordt gebruikt in de polymeerverwerkende industrie. Het gaat om het duwen van materiaal door een matrijs met een specifieke dwarsdoorsnedevorm, wat resulteert in producten als profielen, dunne platen, films en buizen. De vorm van het eindproduct (het zogenaamde extrudaat) wordt echter sterk beïnvloed door een fenomeen dat deining wordt genoemd. doctoraat kandidaat Michelle Spanjaards heeft een numeriek model ontwikkeld dat dit probleem verkleint. Op vrijdag 21 januari verdedigt zij haar proefschrift bij de faculteit Werktuigbouwkunde.

Precisie is uiterst belangrijk voor extrudaten, om ervoor te zorgen dat ze precies de gewenste afmetingen hebben. Extrudaten hebben echter de neiging om uit te zetten zodra de vloeistof de matrijs verlaat, als gevolg van interne spanningen in het materiaal, wat leidt tot suboptimale producten.

Meestal wordt dit probleem opgelost met behulp van een experimentele trial-and-error-aanpak, een proces dat niet duurzaam is omdat het onnodig materiaalverspilling oplevert. Het is ook tijdrovend en dus inefficiënt en kostbaar.

De juiste vorm voorspellen

Om deze uitdaging aan te gaan heeft Michelle Spanjaards van de onderzoeksgroep Polymer Technology een numeriek model ontwikkeld dat de vorm van het extrudaat kan voorspellen en de vorm van de matrijs kan optimaliseren om een ​​extrudaat met de gewenste afmetingen te verkrijgen. In het bijzonder ontwikkelde ze een tijdelijk 3D-eindige-elementenmodel voor visco-elastische vloeistoffen die uit complexe gevormde matrijzen komen.

Ze combineerde deze methode met een realtime actief regelschema om het inverse probleem van driedimensionaal matrijsontwerp voor extrudaatzwelling numeriek op te lossen. Er wordt een terugkoppelingsverbinding tot stand gebracht tussen de eindige-elementenmethode en het regelschema.

De resultaten laten zien dat dit een veelbelovende benadering is voor het ontwerpen van matrijzen voor visco-elastische extrusiestromen. Als u eenmaal een stabiele controller heeft, optimaliseert deze voor de gewenste extrudaatvorm, onafhankelijk van de gewenste vorm die u kiest.