Modelling and Control of Plastic Extrusion Machines

Es wird ein Temperaturregelungskonzept für einen hocheffizienten und damit gut isolierten Extruder ohne aktive Kühlung vorgestellt. Aufgabe des entwickelten Regelungskonzepts ist es, einen adäquaten Produktionszustand zu gewährleisten, der durch eine konstante Temperatur der Schmelze innerhalb eines gewünschten Temperaturbereichs definiert ist. Die Solltemperatur der Schmelze ist entscheidend für die Produktqualität und wird von der Bedienungsperson festgelegt. Es handelt sich um ein modellbasiertes Regelungskonzept. Es werden zwei mathematische Modelle, um die thermische Dynamik einer Kunststoffproduktionsmaschine zu beschreiben, hergeleitet. Das Finite Volumen Model wird durch ein hoch genaues Finite Elemente Modell validiert. Das entwickelte Regelungskonzept besteht aus mehreren überlagerten Schichten. Um die Anwendbarkeit des Konzepts auf unterschiedliche Extrudertypen zu untermauern, werden Versuche auf zwei verschiedenen Extruderaufbauten durchgeführt und diskutiert. Die Performance des entwickelten Regelungskonzepts während Aufheizprozessen, Extrusionsstarts, Betriebspunktänderungen und Störungsszenarien wird durch Simulationen, vor allem aber durch Versuche an industriellen Extrudern analysiert.