Berechnung der Strangaufweitung an einfachen Extrusionsdüsen unter Berücksichtigung des viskoelastischen Verhaltens von Kunststoffschmelzen mit Hilfe der FEM

Die vorliegende Arbeit untersucht die Möglichkeit, viskoelastische Eigenschaften von Kunststoffen anhand zweier Stoffmodelle, dem Phan-Thien-Tanner-Modell (PTT) und dem Giesekus-Modell, welche in dem Simulationsprogramm Polyflow implementiert sind, zu beschreiben. Die Finiten Elemente Berechungen an einfachen Düsenquerschnitten wurden mit Stoffdaten eines am Institut für Kunststoffverarbeitung (Montanuniversität Leoben) charakterisierten Polyethylens durchgeführt. Voruntersuchungen zur Geometriebestimmung, Abschätzung der Hardwareanforderungen und Simulationsdauer gingen der Betrachtung der in Polyflow implementierten Modelle voraus. Mittels einfacher Extrusionsdüsen, deren Geometrieparameter verschiedentlich verändert wurden, und Variation der Berechungsmethoden hinsichtlich 3D bzw. 2D wurden die erhaltenen Werte der Strangaufweitung gegenübergestellt und diskutiert. Die durchgeführten Berechnungen zeigten eine genaue Beschreibung der Strömungsverhältnisse in der Düse und dem nachfolgenden Bereich nach dem Düsenaustritt, wobei ein besseres Konvergenzverhalten des Stoffmodels nach PTT im Vergleich zum Giesekus-Modell festgestellt werden konnte.