Eingabe der Verfahrensparameter

In REX/PSI Next Generation werden die Verfahrensparameter zentral über das Menü Simulation > Verfahrensparameter definiert. Diese Einstellungen sind entscheidend für die genaue Berechnung der Prozesse, da sie direkten Einfluss auf die Qualität der Simulation haben. Der folgende Abschnitt beschreibt die Eingabemöglichkeiten für die verfahrensrelevanten Parameter.

Der Dialog für die Verfahrensparameter ist in Reiter unterteilt, die jeweils unterschiedliche Kategorien von Eingabewerten enthalten:

• Notwendige Parameter: Diese Werte müssen vom Benutzer vorgegeben werden, da sie für die Berechnung unerlässlich sind.
• Optionale Parameter: Diese Werte können vom Benutzer vorgegeben werden, sind jedoch nicht zwingend erforderlich. Falls diese Werte nicht eingegeben werden, werden sie von der Software automatisch berechnet. Ein Beispiel hierfür sind Parameter wie der Ort der Schmelzewirbelbildung (OSW).
• Nur PSI: Eingaben zur Zykluszeitberechnung
• Nur PSI: Eingaben zur Berechnung der Schließzeit der Rückstromsperre

Diese Unterteilung ermöglicht es dem Benutzer, notwendige Prozessparameter manuell zu steuern, während weniger kritische Werte automatisch von der Software ermittelt werden können, was die Benutzerfreundlichkeit erhöht.

Zunächst bietet der Dialog eine Auswahlmöglichkeit zwischen zwei Berechnungsmodi:

• Umfangsgeschwindigkeit: Es wird die Umfangsgeschwindigkeit bzw. die Schneckendrehzahl vorgegeben. Der Massedurchsatz errechnet sich in Abhängigkeit hiervon.

• Durchsatz: Alternativ kann der gewünschte Massedurchsatz vorgegeben werden. In diesem Fall wird die Drehzahl berechnet, mit welcher der eingegebene Durchsatz erreicht wird.

Hinweis: Bei den optionalen Parametern kann zusätzlich zur Umfangsgeschwindigkeit/Drehzahl ein Massedurchsatz vorgegeben werden.

Eine wesentliche Funktion des Dialogs betrifft die Druckeingabe an der Schneckenspitze, die je nach Prozessanforderungen auf verschiedene Weise gesteuert werden kann. Der Benutzer hat hierbei drei Auswahlmöglichkeiten:

• Vorgegeben: (PSI: Staudruck) Wenn Vorgegeben aktiviert ist, gibt der Benutzer einen festen Gegendruck an, der als konstante Eingabe für den Simulationsprozess verwendet wird. Diese Option ist für Standardprozesse geeignet, bei denen ein fest definierter Druck an der Schneckenspitze angenommen wird.

• Werkzeug: Hier kann die Berechnung über ein hinterlegtes Werkzeug erfolgen. Diese Methode verwendet spezifische Werkzeugdaten, um den Druckverlauf im Simulationsprozess zu bestimmen.

• Werkzeugkennlinie: Diese Option aktiviert die Berechnung des Drucks auf Basis einer Werkzeugkennlinie. Die Werkzeugkennlinie stellt eine mathematische Beschreibung des Druckverlaufs in Abhängigkeit von Durchsatz und Geschwindigkeit dar, was eine präzise Simulation des Druckaufbaus in spezifischen Werkzeugen ermöglicht. Diese Methode ist besonders für komplexe Werkzeuge und variable Prozessbedingungen geeignet.

Hinweis: Die Auswahl der Optionen Werkzeug und Werkzeugkennlinie ist ausschließlich in REX verfügbar.

Zusätzlich zum Druck an der Schneckenspitze muss der Druck an der Trichtervorderkante vorgegeben werden. Dieser beträgt im Normalfall 1 bar und somit Umgebungsdruck. Es können allerdings auch höhere Drücke vorgegeben werden, dies ist insbesondere bei Schmelzeextrudern relevant. Der Druck an der Trichtervorderkante darf höher als der Druck an der Schneckenspitze sein.

Die Eingabe der Massetemperatur stellt die Schmelzetemperatur an der Schneckenspitze dar. Die Eingabe ist notwendig, sodass für die Durchsatzberechnung ein initiales Temperaturprofil vorliegt.
Die eingegebene Massetemperatur hat somit einen Einfluss auf die Durchsatzberechnung. Im Rahmen der Berechnungseinstellungen kann die Massetemperatur jedoch iteriert werden. In diesem Fall wird die Eingabe als erster Schätzwert benötigt, hat jedoch keinen Einfluss auf den berechneten Durchsatz.

Der Wert hat somit einen Einfluss auf die Durchsatzberechnung, aber nicht mittelbar auf die Temperaturberechnung. Die Temperatur an der Schneckenspitze wird in Abhängigkeit des berechneten Durchsatzes berechnet und entspricht nicht dem eingegebenen Wert.

Die Rohstoffeingangstemperatur entspricht der Temperatur, mit welcher der Kunststoff dem Extruder/der Spritzgießmaschine zugeführt wird. Die Temperatur entspricht normalerweise der Raumtemperatur oder der Austrittstemperatur aus einem Granulattrockner.
Wird eine Temperatur oberhalb der Aufschmelztemperatur ($T_K/T_G$) eingegeben wird die Anlage als Schmelzeextruder betrachtet und es findet keine An- und Aufschmelzberechnung statt.

Die folgenden Eingaben sind optional. Sind die Felder leer, so werden alle Werte wie gewohnt berechnet. Sind Werte vorgegeben, so werden diese für die Berechnung verwendet.

Der Ort der Schmelzewirbelbildung kann vorgegeben werden und wird auf den Beginn des nächsten Berechnungsintervalls nach dem vorgegebenen Ort gelegt. In diesem Fall startet die Aufschmelz- und Temperaturberechnung ab dem entsprechendem Intervall.

REX kann das Aufschmelzen auf konventionelle Weise (Maddok-Modell) berechnen oder mittels eines Modells des dispersen Aufschmelzens. Das disperse Aufschmelzen startet stets bei Scher- und Mischelementen sowie bei Wave-Zonen. Durch die hier ermöglichte optionale Eingabe kann der Wechsel vom konventionellen Aufschmelzmodell zum dispersen Aufschmelzmodell auf einen früheren Punkt gesetzt werden.

Als weiterer optionaler Eingabeparameter kann die Starttemperatur vorgegeben werden. Diese Temperatur entspricht der Temperatur des Schmelzewirbels am Ort der Schmelzewirbelbildung und entspricht der Temperatur, mit der die Temperaturberechnung startet.

Wird eine Umfangsgeschwindigkeit bzw. eine Schneckendrehzahl vorgegeben, so kann hier optional zusätzlich ein Durchsatz vorgegeben werden. Hierdurch wird die Durchsatzberechnung übersprungen und der eingegebene Wert verwendet.

Durch den Button „Kennlinienfeld“ öffnet sich ein neues Fenster.

Hier kann die Kennlinienfeldberechnung aktiviert werden. Es werden 3 Drücke sowie 3 Drehzahlen eingegeben. Bei einer Prozessberechnung wird der Durchsatz für jede Kombination der Drücke und Drehzahlen (somit für 9 Betriebspunkte) berechnet, sodass der Einfluss von Drehzahl und Gegendruck in einem Diagramm dargestellt werden kann (s. Grafische Darstellung des Kennlinienfelds)

Die Zykluszeitberechnung wird separat behandelt

• Zykluszeitberechnung

Die 3 Eingaben dienen lediglich zur Berechnung der Schließzeit der Ring-Rückstromsperre.

• Der Einspritzdruck muss zwingend vorgegeben sein. Der Einspritzdruck stellt eine der Kräfte dar, welche den Sperring an die Sperrenspitze drückt. Als Gegenspieler zum Einspritzdruck wird ebenfalls zwingend ein Werkzeug/Düsengegendruck benötigt.
• Nachdruck
• Nachdruckzeit

Der Nachdruck und die Nachdruckzeit sind nicht zwingend notwendig. Sie werden erst benötigt, wenn der Sperrring der Ring-Rückstromsperre nach der Einspritzphase und somit innerhalb der Nachdruckphase schließt. Dies stellt keinen sinnvollen Betriebspunkt dar.