Enhanced process reliability, reduced waste: Lehvoss optimizes filament production
Deutlich weniger Ausschuss und höhere Prozessstabilität durch simulationsgestützte Düsenauslegung.
LehVoss
The LEHVOSS Group enhances their filament extrusion using the AI-driven StrömungsRaum® simulation by IANUS, resulting in significantly higher process stability and reduced reject rates while maintaining consistently high product quality.
Solution
Through the implementation of the StrömungsRaum® platform, LEHVOSS was able to precisely analyze nozzle issues in filament extrusion, reduce defective batches, and sustainably enhance process stability.
Company size
648 Mitarbeiter
Revenue
>465 Mio EUR
Challenge
During the continuous extrusion process of filaments at LEHVOSS, repeated disruptions occurred in the nozzle exit area. Specifically, unwanted whisker formation and an abrupt breakage of the extrudate immediately after it left the nozzle were observed. These effects led to production interruptions, increased scrap, and compromised the dimensional accuracy and quality of the filament—a serious problem, especially in high-end technical applications that require the highest level of process stability.
"The simulation results provided us with valuable insights into the influencing factors and relationships of the issue." -Jeffery Grossmann, Master's candidate, LEHVOSS Group
Result
To systematically analyze bearding and fracture phenomena during filament extrusion, LEHVOSS relies on a simulation-based investigation of the nozzle exit. By systematically varying geometries, materials, and process parameters, key influencing factors can be identified and compared with real process data. Special insights are provided by the wall slip module, which enables deeper insights into the flow behavior at the nozzle wall.
“We were impressed by the ease of use in StrömungsRaum®. Even without extensive prior knowledge, we were able to start simulations independently and received a detailed report with over 40 pages – clearly structured and packed with relevant flow data.” -Jeffery Grossmann, Master’s Candidate, LEHVOSS Group
Process
Die simulationsgestützte Analyse mit StrömungsRaum® ermöglicht ein besseres Verständnis der kritischen Fließvorgänge. Neben der gezielten Reduktion von Fehlchargen und Prozessunterbrechungen profitieren Anwender von tieferen technischen Einblicken, einer intuitiven Bedienung sowie nachhaltigeren, ressourcenschonenden Produktionsprozessen.
Insbesondere bei der Problematik der Bartbildung analysiert IANUS Simulation gezielt die kritischen Scherraten und Schubspannungen in relevanten Geometriebereichen, um ein möglichst homogenes Fließverhalten zu erreichen. Dabei steht das Expertenteam jedem Kundenprojekt persönlich zur Seite, um gemeinsam zielgerichtete Lösungen zu entwickeln. Die Kunden profitieren so von der einzigartigen Kombination aus ingenieurtechnischer Expertise und automatischer CFD-Simulation.
Erkenntnisse und Simulationsqualität: Die Simulationsergebnisse stimmen mit den realen Experimenten überein und bestätigen die Modellqualität.
Prozessverbesserung und Qualitätssicherung: Fehlchargen und Produktionsstillstände können gezielt reduziert werden. Unerwartete Prozessprobleme lassen sich frühzeitig identifizieren und beheben.
Tiefere Einblicke: Durch den Einsatz des Wandgleiten-Moduls können tiefere Einblicke in das komplexe Fließverhalten der Schmelze an der Düseninnenwand gewonnen werden.
Zugänglichkeit: StrömungsRaum® zeichnet sich durch eine benutzerfreundliche Oberfläche aus, die auch Personen ohne tiefgehende Simulationserfahrung die Nutzung ermöglicht.
Nachhaltige Optimierung: Durch die Verringerung des Materialverbrauchs und der Abfallmenge trägt die Technologie zu umweltfreundlicheren Produktionsprozessen bei.
Zwei Düsengeometrien im Vergleich zeigen Unterschiede in Scherrate und Schubspannung. Eine Geometrie verursacht höhere Spannungsspitzen und Oberflächenfehler. Die Simulation zeigt, wie sensibel die Extrusion auf Geometrie und Material reagiert.
Conclusion
With the wall-sliding module in StrömungsRaum®, different nozzle geometries and tool surfaces can be precisely examined for their flow behavior – always depending on the medium used. The simulation results can be generated in a short time and directly compared with each other. Through this structured variant study, a deeper understanding of the effects of geometry or material changes is gained, allowing for the rapid identification of optimal configurations. The accelerated generation of well-founded simulation results significantly shortens the concept phase and thus contributes substantially to reducing time-to-market.
The residence time analysis shows that a geometry allows material to flow through faster - an indication of wall sliding or stick-slip. Different results arise from targeted parameter variation. The analysis helps to identify flow problems such as backflow or flash formation at an early stage.
“The fact that we don't need our own computing infrastructure or CFD expertise in StrömungsRaum® was a real advantage for us. The simulations run automatically in the cloud, are available anytime, and we can fully focus on the results and their implementation.” -Jeffery Grossmann, Master's student, LEHVOSS Group
