{"id":9321,"date":"2017-03-27T15:46:40","date_gmt":"2017-03-27T13:46:40","guid":{"rendered":"http:\/\/lcm-content.web-email.at\/en\/?post_type=project&p=9321"},"modified":"2018-05-24T10:53:53","modified_gmt":"2018-05-24T08:53:53","slug":"design-of-extrusion-dies-using-network-analysis","status":"publish","type":"project","link":"https:\/\/lcm-content.web-email.at\/en\/project\/design-of-extrusion-dies-using-network-analysis\/","title":{"rendered":"Design of extrusion dies using network analysis"},"content":{"rendered":"

The production of plastic parts in a continuous process requires accurate knowledge of the melt distribution inside the die. Common numerical methods give good results, but they require high computational power and complex geometry generation. Using a method analogous to the analysis of electrical networks, a quick analytical examination is possible.<\/p>\n

Designing extrusion dies, the flow channel has to be defined in such a way, that the average velocity in the outlet cross-section is constant. In flat dies and side-fed mandrel dies for the production of flat profiles (plates, sheets) or hollow profile (tubes, pipes), respectively, a distribution channel provides a constant melt distribution perpendicular to the extrusion direction.<\/p>\n

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3D-Str\u00f6mungsberechnungen, die auf numerischen Diskretisierungverfahren wie der Finite-Elemente-Methode (FEM) oder der Finite-Volumen-Methode (FVM) beruhen, erm\u00f6glichen eine Bestimmung der zu erwartenden Schmelzeverteilung. Diese Methoden versuchen komplexe physikalische Gleichungen numerisch zu l\u00f6sen. Dazu m\u00fcssen jedoch detaillierte Kenntnisse \u00fcber die Werkzeuggeometrie vorhanden sein, die zu einem fr\u00fchen Entwurfszeitpunkt in dieser Form noch nicht vorliegen. Ein weiterer Nachteil rein numerischer Ans\u00e4tze sind die immer noch relativ langen Rechenzeiten, welche die im Vorentwurf geforderten zahlreichen Variantenberechnungen in einen zeitlich nicht mehr vertretbaren Rahmen zwingen.<\/p>\n

Eine aussichtsreiche Alternative stellen analytische Zusammenh\u00e4ngen und Berechnungsverfahren dar. Dazu wird das Extrusionswerkzeug in mehrere Segmente unterteilt. Wie in Abbildung 1 dargestellt, besteht jedes Segment aus einem Verteilerkanalabschnitt und dem zugeh\u00f6rigen Drosselfeld. Die Kopplung der Str\u00f6mungen in Verteilerkanal und Drosselfeld erfolgt \u00fcber Dr\u00fccke und Volumenstr\u00f6me.<\/p>\n

Zur Berechnung des Druck-Durchsatzverhaltens in den einzelnen Segmenten sind exakte, analytische Zusammenh\u00e4nge vorhanden. Das dabei entstehende Netzwerk aus Flie\u00dfwiderst\u00e4nden kann analog zur Analyse elektrischer Netzwerke, die aus ohmschen Widerst\u00e4nden aufgebaut sind, gel\u00f6st werden. Hierzu werden folgende Analogien definiert:<\/p>\n