Titelaufnahme
Titelaufnahme
- TitelEin Beitrag zur Bewertung der Mischwirkung von Schneckenelementen auf dem gleichläufigen Doppelschneckenextruder / von Jan Philipp Oldemeier ; Referent: Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner, Korreferent: Prof. Dr. Thomas Tröster
- Autor
- Gutachter
- Erschienen
- Umfang1 Online-Ressource (187 Seiten) : Illustrationen, Diagramme
- HochschulschriftUniversität Paderborn, Dissertation, 2026
- AnmerkungTag der Verteidigung: 22.06.2026
- Verteidigung2026-06-22
- SpracheDeutsch
- DokumenttypDissertation
- Schlagwörter (GND)
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Klassifikation
Zusammenfassung
Der Doppelschneckenextruder ist ein zentrales Arbeitsaggregat der Kunststoffverarbeitung. Durch seine modulare Zylinder- und Schneckenkonfiguration lässt er sich flexibel an unterschiedliche Anwendungen anpassen. Beim Compoundieren verschiedener Materialien ist eine möglichst homogene Verteilung der Zuschlagstoffe in der Schmelze entscheidend. Dabei spielen sowohl distributive als auch dispersive Mischmechanismen eine wichtige Rolle. Da bislang keine einheitlichen Bewertungskriterien für die Mischleistung existieren, erfolgt die Auswahl geeigneter Schneckenelemente meist empirisch. Ziel der Arbeit ist daher, die Mischwirkung verschiedener Elementgeometrien systematisch zu bewerten. Hierzu wurden zunächst geeignete Bewertungs- und Auswertungsmethoden entwickelt. Auf Basis von 3D CFD-Strömungssimulationen mit Partikelverfolgung konnte das Strömungs- und Mischverhalten im Extruder detailliert abgebildet werden. Die Analyse erfolgte automatisiert über eigens programmierte Python-Skripte. Das distributive Mischen wurde mithilfe statistischer Kennwerte der Partikelverteilung bewertet, während beim dispersiven Mischen insbesondere Schubspannungen entlang der Partikelpfade untersucht wurden. Zur Validierung der Simulationsergebnisse wurden ergänzende Experimente durchgeführt.
Abstract
The twin-screw extruder is a key piece of equipment in plastics processing. Its modular cylinder and screw configuration allows it to be flexibly adapted to different applications. When compounding different materials, it is crucial to achieve the most homogeneous distribution of additives in the melt possible. Both distributive and dispersive mixing mechanisms play an important role in this process. Since there are currently no uniform evaluation criteria for mixing performance, the selection of suitable screw elements is usually done empirically. The aim of this work is therefore to systematically evaluate the mixing effect of different element geometries. To this end, suitable evaluation and analysis methods were first developed. Based on 3D CFD flow simulations with particle tracking, the flow and mixing behaviour in the extruder could be mapped in detail. The analysis was performed automatically using specially programmed Python scripts. Distributive mixing was evaluated using statistical parameters of particle distribution, while shear stresses along the particle paths were examined in particular for dispersive mixing. Supplementary experiments were carried out to validate the simulation results.
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