Dies ist eine alte Version des Dokuments!
Druckverlauf
→ Zur grafischen Darstellung des Druckverlaufs
Für die Berechnung des Druckprofils müssen dieselben Bedingungen wie bei der Durchsatz- bzw. Dosierzeitberechnung erfüllt sein. Dies gilt für alle Eingabedaten (Geometrie, Materialdaten und Verfahrensparameter). Zusätzlich muss die Berechnungsstellung (nur PSI) vorgegeben werden, für die der Druckverlauf über der Schneckenlänge berechnet werden soll.
Der Druckverlauf wird von der Schneckenspitze bis zum Ort der Schmelzewirbelbildung (OSW) zurück gerechnet. Vor dem OSW liegt Feststoffförderung vor, welche einen exponentiellen Druckaufbau aufweist.
Die Druckverlaufsberechnung beginnt an der Schneckenspitze. Mit dem berechneten Durchsatz wird der Druckverlust innerhalb eines Berechnungsintervalls bestimmt und auf den vorherigen Absolutdruck addiert. Bei Spritzgießmaschinen resultiert der Druck im Schneckenvorraum (an der Schneckenspitze) aus dem eingestellten Staudruck.
Druckverlaufsberechnung für Barriere- und Wave-Schnecken
Annahme gleicher Druckgradient
Barriereschnecken lassen sich analytisch lediglich unter der Vereinfachung eines gleichen Druckgradienten im Schmelze- und Feststoffkanal berechnen. Hieraus resultiert zwar eine schnelle Berechnung, die Vereinfachung verschlechtert jedoch die Simulationsgenauigkeit.
Netzwerkberechnung / Knotenpunktverfahren
Zur Eliminierung der oben beschriebenen vereinfachenden Annahme wurde zusätzlich das sogenannte Knotenpunktverfahren implementiert, dessen Berechnungsablauf ähnlich der FEM-Berechnungsmethode ein Gitternetz im Strömungsgebiet generiert. Bei dem Knotenpunktverfahren handelt es sich um ein Analogiemodell der Netzwerktheorie aus der Elektrotechnik.
Das Knotenpunktverfahren ist für Barriereschnecken optional wählbar zu der Annahme des gleichen Druckgradientens, wird bei Wave-Schnecken jedoch immer verwendet.
Aus der Geometrie der Schnecke wird ein Netzwerk gebildet, welches sich aus einfachen Geometrien (Rechteckkanälen) zusammensetzt. Für jede dieser einfachen Geometrien wird eine Spannungsquelle (Schleppströmung) und ein Widerstand (Druckströmung) definiert. Aus dem Netzwerk der Spanungsquellen und Widerständen wird eine Matrix erstellt (lineares Gleichungssystem) und gelöst, sodass unter vorgegebener Druckdifferenz in der Zone nicht nur der Durchsatz, sondern auch der Druck sich für jede der einfachen Geometrien ergibt, sodass auch der Druckverlauf über der Zone bekannt ist.
Um das sich ergebende Gleichungssystem lösen zu können, muss es durch die Berücksichtigung von Randbedingungen reduziert werden.
Bei der geschlossenen Barrierezone kann der Massestrom in den geschlossenen Einlauf rein, bzw. aus dem geschlossenen Auslauf raus, gleich null gesetzt werden. Bei einer offenen Barrierezone ebenso wie bei Wave-Schnecken wird aufgrund der nicht vorhandenen Trennung der Kanäle zu Beginn und Ende der Zone die Druckdifferenz zwischen den Kanälen gleich null gesetzt
