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scaleup_modul:scaleup_modul [2024/12/09 15:32] – [Bedienung des Scale-Up-Moduls] cschallscaleup_modul:scaleup_modul [2025/01/20 17:39] (aktuell) – [Festlegung der Zielgrößen] neelest
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 ===== Bedienung des Scale-Up-Moduls ===== ===== Bedienung des Scale-Up-Moduls =====
-Das Scale-Up-Modul bietet eine Möglichkeit, Prozesse auf größere oder kleinere Produktionsanlagen zu skalieren. Es ermöglicht die Anpassung kritischer Prozessgrößen und die Simulation der Auswirkungen dieser Änderungen. Die Bedienung des Moduls erfolgt über den Menüpunkt Projekt Scale-Up, der Sie zu einem detaillierten Dialogfenster führt, in dem sowohl Ausgangsgrößen des aktuellen Prozesses als auch Anpassungen für den Zielprozess vorgenommen werden können.+Das Scale-Up-Modul bietet eine Möglichkeit, Prozesse auf größere oder kleinere Produktionsanlagen zu skalieren. Die Bedienung des Moduls erfolgt über den Menüpunkt Projekt Scale-Up, der Sie zu einem detaillierten Dialogfenster führt, in dem sowohl Ausgangsgrößen des aktuellen Prozesses als auch Anpassungen für den Zielprozess vorgenommen werden können.
  
 Es kann zwischen dem Ziel der konstanten Temperaturdifferenz (Standard) und einer konstanten Wärmestromdichte gewählt werden. Ein Scale-Up bei konstanter Temperaturdifferenz bietet ein sehr genaues Scale-Up. Bei einem Scale-Up bei konstanter Wärmestromdichte handelt es sich um einen theoretischen Scale-Up Betriebspunkt, welcher einen höheren Massedurchsatz hervorbringt, jedoch auf Kosten der Scale-Up Genauigkeit. Hier ist insbesondere mit einem späteren Aufschmelzende zu rechnen. \\ Es kann zwischen dem Ziel der konstanten Temperaturdifferenz (Standard) und einer konstanten Wärmestromdichte gewählt werden. Ein Scale-Up bei konstanter Temperaturdifferenz bietet ein sehr genaues Scale-Up. Bei einem Scale-Up bei konstanter Wärmestromdichte handelt es sich um einen theoretischen Scale-Up Betriebspunkt, welcher einen höheren Massedurchsatz hervorbringt, jedoch auf Kosten der Scale-Up Genauigkeit. Hier ist insbesondere mit einem späteren Aufschmelzende zu rechnen. \\
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 Im sich öffnenden Dialog werden zunächst die Ausgangsgrößen des Prozesses angezeigt, die den aktuellen Betrieb der Maschine beschreiben. Zu diesen Größen gehören: Im sich öffnenden Dialog werden zunächst die Ausgangsgrößen des Prozesses angezeigt, die den aktuellen Betrieb der Maschine beschreiben. Zu diesen Größen gehören:
  
-  *     **Schneckendurchmesser:** Der Durchmesser der Schnecke, der die Förderkapazität und den Druckaufbau im Extruder beeinflusst. +  *     Schneckendurchmesser 
-  *     **Schneckenlänge:** Die Länge der Schnecke, die für die Materialaufbereitung und den Druckaufbau entscheidend ist. +  *     Schneckenlänge 
-  *     **Massetemperatur:** Die Temperatur des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials, die die Materialeigenschaften und die Fließeigenschaften beeinflusst.+  *     Massetemperatur an der Schneckenspitze
  
 Diese Parameter definieren den Ausgangspunkt für die Berechnung und Simulation eines skalierten Prozesses. Diese Parameter definieren den Ausgangspunkt für die Berechnung und Simulation eines skalierten Prozesses.
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 Für den Zielprozess können Sie neue Größen festlegen, die den Anforderungen an die neue Maschine oder den neuen Prozess entsprechen. Dies bietet Flexibilität, um den Prozess an unterschiedliche Maschinen oder Anforderungen anzupassen. Für den Zielprozess können Sie neue Größen festlegen, die den Anforderungen an die neue Maschine oder den neuen Prozess entsprechen. Dies bietet Flexibilität, um den Prozess an unterschiedliche Maschinen oder Anforderungen anzupassen.
-Wenn der Zielprozess eine Entgasungszone enthält, bietet das Scale-Up-Modul die Möglichkeit, eine modifizierte Länge der Schnecke unter Einbeziehung der Entgasungszone zu berechnen. Dies ist besonders wichtig, um den Materialfluss und die Druckverhältnisse im Extruder korrekt abzubilden.+Wenn der Zielprozess eine Entgasungszone enthält, bietet das Scale-Up-Modul die Möglichkeit, eine modifizierte Länge der Schnecke unter Einbeziehung der Entgasungszone zu berechnen (siehe [[scaleup_modul:scaleup_modul#Modifizierte Länge von Entgasungszonen|]]). 
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 +====Erzeugen und Simulieren des skalierten Prozesses==== 
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 +Durch das Betätigen des //OK//-Buttons wird der skalierte Prozess basierend auf den vorgenommenen Anpassungen erstellt und berechnet. 
 {{ :scaleup_modul:rex171_scale_de_002.png?nolink |}} {{ :scaleup_modul:rex171_scale_de_002.png?nolink |}}
  
 +====Vergleich der Prozesse====
  
-====Erzeugen und Simulieren des skalierten Prozesses====+Nach der Berechnung öffnet sich ein neues Fenster, das die Ergebnisse beider Prozesse – sowohl des Ausgangsprozesses als auch des Zielprozesses – detailliert darstellt. Dies ermöglicht eine einfache Gegenüberstellung und Überprüfung der Berechnungen.
  
-Durch das Betätigen des //OK//-Buttons wird der skalierte Prozess basierend auf den vorgenommenen Anpassungen erstellt und simuliert. Die Simulation liefert eine detaillierte Berechnung, die Ihnen ermöglicht, die Auswirkungen der Änderungen auf den Prozess zu verstehen. +Standardmäßig ist ein Diagramm mit der Darstellung der Modellgesetzexponenten sowie ein Diagramm mit dem Vergleich des Druckverlaufs und des Aufschmelzverlaufs geöffnet. Ebenso können andere Verläufe und Einzelwerte für die Gegenüberstellung ausgewählt werden. Über den Button "//Alle Standarddiagramme öffnen//" werden alle gängigen Verläufe als separate Diagramme erstellt, sodass ein detaillierter Vergleich der Prozesse ermöglicht wird.
-====Berechnungsprotokoll und Analyse====+
  
-Nach der Berechnung öffnet sich ein Berechnungsprotokoll, das die Ergebnisse beider Prozesse – sowohl des Ausgangsprozesses als auch des Zielprozesses – detailliert darstellt. Dies ermöglicht eine einfache Gegenüberstellung und Überprüfung der Berechnungen.+Unterhalb der Diagramme können Sie die beiden Maschinen, die im Scale-Up-Prozess beteiligt sind, ein- und ausblenden. Bei unterschiedlichen Schneckenlängen kann mittels Rechtsklick auf die Schneckendarstellung wahlweise eine gemeinsame x-Achse oder separate x-Achsen je Prozess eingestellt werden. 
  
-Durch ein erneutes Betätigen des //OK//-Buttons öffnet sich das Analysefenster, in dem im ersten Schritt das Diagramm der Modellgesetzexponenten angezeigt wird. In diesem Diagramm wird der Drehzahl-Exponent (Psi) auf der X-Achse dargestellt. Auf der Y-Achse wird der Gangtiefen-Exponent (Chi) abgebildet.+{{ :scaleup_modul:rex171_scale_de_003.png?nolink&1000 |}}
  
-Diese grafische Darstellung ermöglicht es Ihnen, die Wechselwirkungen zwischen Drehzahl und Gangtiefe zu analysieren und deren Einfluss auf den Prozess zu verstehen. 
-Zusätzlich haben Sie die Möglichkeit, die Ergebnisse der beiden Prozesse, also des Ausgangsprozesses und des Zielprozesses, detailliert zu analysieren und zu vergleichen. Unterhalb der Diagramme können Sie die beiden Maschinen, die im Scale-Up-Prozess beteiligt sind, ein- und ausblenden. Dies ermöglicht eine direkte visuelle Gegenüberstellung der Prozessparameter und Maschinenkonfigurationen. 
 ====Erstellung des skalierten Prozesses==== ====Erstellung des skalierten Prozesses====
  
-Wenn der skalierte Prozess den gewünschten Anforderungen entspricht, können Sie ihn durch Betätigen des Buttons //Prozess erzeugen// erstellen. Dadurch wird der simulierte Prozess als neuer Ausgangspunkt für die tatsächliche Produktion übernommen. +Wenn der skalierte Prozess den gewünschten Anforderungen entspricht, können Sie ihn durch Betätigen des Buttons "//Prozess erzeugen//" erstellen. Der Prozess kann benannt und im Projektverzeichnis gespeichert werden, sodass der skalierte Prozess auch im Projektexplorer aufgelistet wird.
- +
-{{ :scaleup_modul:rex171_scale_de_003.png?nolink |}}+
  
 Ziel des Scale-Up ist die Generierung eines Prozesses mit größerem oder kleinerem Durchmesser unter Beibehaltung oder Veränderung der Schneckenlänge sowie unter Beibehaltung oder Veränderung der Masse-Endtemperatur. Der Schneckendurchmesser oder die Schneckenlänge müssen im Vergleich zum Ausgangsprozess verändert werden. Ziel des Scale-Up ist die Generierung eines Prozesses mit größerem oder kleinerem Durchmesser unter Beibehaltung oder Veränderung der Schneckenlänge sowie unter Beibehaltung oder Veränderung der Masse-Endtemperatur. Der Schneckendurchmesser oder die Schneckenlänge müssen im Vergleich zum Ausgangsprozess verändert werden.
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 ^ Formelzeichen ^ Bedeutung ^ ^ Formelzeichen ^ Bedeutung ^
-|$\varphi$| Gangsteigung    |+|$\varphi$| Gangsteigungswinkel    |
 |$\eta$| Viskosität   |  |$\eta$| Viskosität   | 
 | $\dot{\gamma}$ | Schergeschwindigkeit | | $\dot{\gamma}$ | Schergeschwindigkeit |
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   ***konstante Wärmestromdichte**: Annahme, dass der flächenbezogene Wärmestrom der Zylindertemperierung identisch bleibt.\\   ***konstante Wärmestromdichte**: Annahme, dass der flächenbezogene Wärmestrom der Zylindertemperierung identisch bleibt.\\
  
-Die zweite Annahme bedeutet für den skalierten Prozess jedoch, dass die Zylindertemperatureinstellungen an der Anlage gesucht werden müssen, für welche der flächenbezogene Wärmestrom mit dem des Ausgangsprozesses identisch ist.\\ +Die zweite Annahme beschreibt hierbei lediglich nur eine theoretische Ähnlichkeit. Unter der Annahme der konstanten Wärmestromdichte wird bei einem Scale-Up ein höherer Massedurchsatz erreicht im Vergleich zur Annahme der konstanten Zylindertemperatur, allerdings führt der höhere Durchsatz auch zu einem späteren Aufschmelzende. Somit sinkt die Genauigkeit der Skalierung.\\ 
-Da dies in der Regel jedoch nicht üblich ist und ein identisches Temperaturprofil verwendet wird, sinkt somit die Genauigkeit des skalierten Prozesses. Jedoch werden mit der Annahme der konstanten Wärmestromdichte höhere Durchsätze erreicht als mit der Annahme der konstanten Zylindertemperatur. Aus beiden Annahmen kann ein Kompromiss geschlossen werden, sodass im Vergleich zur Annahme der konstanten Zylindertemperatur ein höherer Durchsatz ermöglicht wird auf Kosten der Skalierungsgenauigkeit. \\ +Aus beiden Annahmen kann ein Kompromiss geschlossen werden, sodass im Vergleich zur Annahme der konstanten Zylindertemperatur ein höherer Durchsatz ermöglicht wird auf Kosten der Skalierungsgenauigkeit. \\ 
-Dieser Kompromiss kann in REX durch den Schieberegler "Ziel" in der Eingabemaske eingestellt werden. Standardmäßig wird die Standardannahme der konstanten Zylindertemperatur aufgrund der besseren Skalierungsgenauigkeit verwendet. Der Schieberegler erlaubt jedoch eine Einstellung auf beliebiger Position zwischen den beschriebenen Randbedingungen.+Dieser Kompromiss kann in REX durch den Schieberegler "Ziel" in der Eingabemaske eingestellt werden. Standardmäßig wird die Standardannahme der konstanten Zylindertemperatur aufgrund der besseren Skalierungsgenauigkeit verwendet. Der Schieberegler erlaubt jedoch eine Einstellung auf beliebiger Position zwischen den beschriebenen Randbedingungen. Es wird ein "Ziel" größer 0,66 empfohlen, welcher näher an der Annahme der konstanten Zylindertemperatur liegt.
  
 ^ Fall 1: Durchmesser ungleich, konstante Zylindertemperatur^ ^ Fall 1: Durchmesser ungleich, konstante Zylindertemperatur^
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   * Schuler, W.: Degassing during polymer production and processing. Tagungsband: Varius Aspects of Ethylene-Porpylene Based Polymers, Academia-Erasme, Louvain-La-Neuve, 1991   * Schuler, W.: Degassing during polymer production and processing. Tagungsband: Varius Aspects of Ethylene-Porpylene Based Polymers, Academia-Erasme, Louvain-La-Neuve, 1991
 </details> </details>
-===== Erstellen eines skalierten Prozesses ===== 
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-Nach Eingabe der Maschinengröße für das Scale-Up / Scale-down und Bestätigung mittels //OK// wird der skalierte Prozess erstellt und automatisch berechnet. 
-Nach der Berechnung öffnet sich ein neues Fenster, in welchem die Scale-Up-Exponenten dargestellt sind. Über den Reiter Diagramm werden Standardmäßig Druck- und Aufschmelzverlauf für Basis- und skalierten Prozess dargestellt. Das Diagramm lässt sich über die Auswahl unten links im Fenster anpassen. 
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-**Platzhalter Bild Fenster nach Berechnung** 
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-Über die Buttons links oben im Fenster können weitere Diagrammfenster erstellt werden, alle Standarddiagramme geöffnet werden oder eine tabellarische Übersicht über Ausgangs- und skalierten Prozess öffnen. 
  
-Soll der skalierte Prozess gespeichert werden, kann dies über den Button //Prozess erzeugen// geschehen. Es öffnet sich ein neues Fenster, um den Dateinamen und den Speicherort zu bestimmen.