Forschungsprojekt

Festwalzen von Extruderschnecken

Entwicklung und Erprobung einer innovativen Fertigungstechnologie für Schneckensegmente

Zielbranchen

Kunststofftechnik, Maschinenbau

Problemstellung

Beinahe alle Verfahren der Kunststofftechnik, die einen Schneckenextruder einsetzen, haben gemeinsam, dass der feste Kunststoff (Granulat oder Pulver) gefördert, aufgeschmolzen und anschließend durch eine Düse gepresst wird. Dabei sind die Extruderschnecke und der Zylinder die kunststoffberührenden Komponenten des Extruders und unterliegen, dem Funktionsprinzip entsprechend, einem ständigen Verschleiß. Füll- und Verstärkungsstoffe, wie Farbpigmente und Glasfasern, tragen kontinuierlich die Oberflächen der Schnecke und des Zylinders ab. Aus diesem Grund sind entsprechende Verschleißschutzmaßnahmen erforderlich, die jedoch einen hohen Herstellungsaufwand vor allem für die Extruderschnecken verursachen. Ziel ist es, deren Oberfläche möglichst glatt und hart zu gestalten. Daher werden in Abhängigkeit des Einsatzfalls verschiedene Wärmebehandlungen und Beschichtungen am Stahlwerkstoff realisiert. Für die Erzeugung der Schneckengeometrie kommen konventionell durchweg trennende Verfahren zum Einsatz.

Lösung

Im Verbundprojekt zwischen dem Fraunhofer IWU, Fachbereich Massivumformung, und der TU Chemnitz, Professur Kunststoffe, wird derzeit an einer neuen Fertigungstechnologie für die Extruderschnecke geforscht. Das bisher bei der Schneckenfertigung unberücksichtigte Verfahren Oberflächenfeinwalzen bietet größtes Potenzial für die Etablierung eines ressourcenschonenden und zeiteffizienten Prozessschrittes, mit dem sowohl die Schneckengeometrie als auch die mechanischen Eigenschaften eingestellt werden können. Im Hinblick auf diese produktionstechnischen Vorteile der Umformtechnik gegenüber der spanenden Feinbearbeitung soll das Oberflächenfeinwalzen für ein neues Bauteilsegment entwickelt werden. Für den Endanwender in der Kunststoffindustrie werden sowohl das verbesserte Reinigungsverhalten der Extruderschnecke als auch der reduzierte Leistungsbedarf bei der Kunststoffverarbeitung als wesentliche Vorteile erwartet.

Die Zuwendung für das Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Freistaates Sachsen finanziert.

 

© Fraunhofer IWU
Umformgrad während des Walzvorgangs, FEM