Mehr Prozesssicherheit, weniger Ausschuss: Lehvoss optimiert die Filamentherstellung
Deutlich weniger Ausschuss und höhere Prozessstabilität durch simulationsgestützte Düsenauslegung.
LehVoss
Die LEHVOSS Group verbessert ihre Filamentextrusion mit der KI-gestützten StrömungsRaum®-Simulation von IANUS und erzielt dadurch eine signifikant höhere Prozessstabilität sowie eine reduzierte Ausschussquote bei gleichbleibend hoher Produktqualität.
Lösung
Durch den Einsatz der StrömungsRaum®-Plattform konnte LEHVOSS die Düsenproblematik bei der Filamentextrusion gezielt analysieren, Fehlchargen reduzieren und die Prozessstabilität nachhaltig verbessern.
Firmengröße
648 Mitarbeiter
Umsatz
>465 Mio EUR
Herausforderung
Beim kontinuierlichen Extrusionsprozess von Filamenten kam es bei LEHVOSS wiederholt zu Störungen im Bereich des Düsenaustritts. Konkret traten unerwünschte Bartbildung sowie ein abruptes Abbrechen des Extrudats unmittelbar nach Verlassen der Düse auf. Diese Effekte führten zu Produktionsunterbrechungen, erhöhtem Ausschuss und beeinträchtigten die Maßhaltigkeit und Qualität des Filaments- ein gravierendes Problem, insbesondere bei hochwertigen technischen Anwendungen, die höchste Prozessstabilität erfordern.
„Durch die Simulationsergebnisse konnten wir wertvolle Erkenntnisse über Einflussfaktoren und Zusammenhänge der Problematik gewinnen.” -Jeffery Grossmann, Masterand, LEHVOSS Group
Ergebnis
Um Bartbildung und Brucherscheinungen bei der Filamentextrusion gezielt zu analysieren, setzt LEHVOSS auf eine simulationsgestützte Untersuchung des Düsenaustritts. Durch die systematische Variation von Geometrien, Werkstoffen und Prozessparametern können zentrale Einflussfaktoren identifiziert und mit realen Prozessdaten abgeglichen werden. Besondere Erkenntnisse liefert das Wandgleiten-Modul, das tiefere Einblicke in das Fließverhalten an der Düsenwand ermöglicht.
„Beeindruckt hat uns die einfache Bedienbarkeit in StrömungsRaum®. Auch ohne tiefgehende Vorkenntnisse konnten wir eigenständig Simulationen starten und erhielten einen detaillierten Bericht mit über 40 Seiten – klar strukturiert und vollgepackt mit relevanten Strömungsdaten.” -Jeffery Grossmann, Masterand, LEHVOSS Group
Prozess
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.
Fazit
Mit dem Wandgleiten-Modul in StrömungsRaum® können verschiedene Düsengeometrien und Werkzeugoberflächen gezielt auf ihr Strömungsverhalten hin untersucht werden – stets in Abhängigkeit vom eingesetzten Medium. Die Simulationsergebnisse lassen sich in kurzer Zeit generieren und direkt miteinander vergleichen. Durch diese strukturierte Variantenstudie wird ein tieferes Verständnis für die Auswirkungen von Geometrie- oder Materialänderungen gewonnen und können rasch optimale Konfigurationen identifizieren. Das beschleunigte Erzeugen fundierter Simulationsergebnisse verkürzt die Konzeptphase erheblich und trägt damit wesentlich zur Reduzierung der Time-to-Market bei.
Die Verweilzeitanalyse zeigt, dass eine Geometrie das Material schneller durchströmt - Hinweis auf Wandgleiten oder Stick-Slip. Unterschiedliche Ergebnisse entstehen durch gezielte Parametervariation. Die Analyse hilft, Strömungsprobleme wie Rückstau oder Bartbildung frühzeitig zu erkennen.
„Dass wir in Strömungsraum® keine eigene Recheninfrastruktur oder CFD-Expertise benötigen, war für uns ein echter Vorteil. Die Simulationen laufen automatisiert in der Cloud, sind jederzeit verfügbar und wir können uns voll auf die Ergebnisse und deren Umsetzung konzentrieren.” -Jeffery Grossmann, Masterand, LEHVOSS Group
