Extrusion 1-2022

Bild 3: Zwei konventionell gefertigte Dornendstücke (links) und zwei im SLM-Verfahren hergestellte strömungsgünstig gestaltete Dornendstücke (rechts) endstücke in einzelne separate Kanäle aufgeteilt, die durch das Zentrum der jeweiligen Lumenkerne verlaufen. Ein Stegdornhalterkopf hat zwar den Vorteil, dass die Verweilzeit der Schmelze im Kopf kurz ist. Die zum Befestigen des Dorns er- forderlichen Stege behindern allerdings die Schmelzeströmung, so dass sich hinter den Stegen Druckunterschiede über dem Um- fang des Fließkanals und damit auch unerwünschte Differenzen in der Stömungsgeschwindigkeit ausbilden. Die Schmelze wird am Beginn der Stege auch noch in einzelne getrennte Ströme aufgeteilt und vereint sich am Ende der Stege wieder zu einem einzigen geschlossenen Strom. Dabei entstehen Bindenähte, die im extrudierten Schlauch zu mechanischen Schwachstellen füh- ren. Ebenfalls nachteilig ist die lokale Erwärmung der Schmelze in den Wandbereichen der Fließkanäle und der Stege, wo grö- ßere Schergeschwindigkeiten auftreten, während in der Mitte des Fließkanals die Schergeschwindigkeit zu Null wird, so dass dort die Schmelzetemperatur unbeeinflusst bleibt. An das Ende des Stegdornhalters werden dann Dornendstücke ( Bild 3 ) ange- schraubt, deren Geometrie für die jeweils herzustellenden Schläuche optimiert ist. Vorteile von adaptiv hergestellten Mehrlumenschlauchköpfen Werden hingegen die neuen adaptiven Fertigungsmöglichkei- ten zur Herstellung von Schlauchköpfen konsequent genutzt, dann lassen sich auch für Mehrlumenschläuche Köpfe realisie- ren, die die verfahrenstechnischen Möglichkeiten erheblich er- weitern. Im SLM Verfahren können strömungsgünstig gestaltete Dornendstücke realisiert werden, bei denen auf Grund der kon- tinuierlichen Geometrieübergänge Stagnationsstellen vermieden werden. Bei der konventionellen Fertigung werden meist Me- tallröhrchen an den Grundkörper des Dornendstücks angelötet ( Bild 3 ). Mit dem selektiven Laserschmelzverfahren (SLM) kann eine Vielzahl sehr kleiner Mischelemente in den Fließkanal inte- griert werden, mit denen die Schmelze in kurzen Abständen von der Wand in die Mitte des Fließkanals und von der Mitte zur Wand geführt wird. Mit derartigen Mischschlauchköpfen kön- nen die beschriebenen Nachteile des konventionellen Stegdorn- halters vermieden werden. So lassen sich beispielsweise die Temperaturdifferenzen, die durch die unterschiedliche Scherung im Fließkanal hervorgerufen werden, signifikant verringern. Da die kleinen Mischelemente gleichmäßig im gesamten Fließkanal verteilt sind, ergeben sich auch keine Druckunterschiede über dem Umfang des Fließkanals. Es werden auch in der Schmelze Bild 4: Kompletter Kopf mit 5 separaten Luftkanälen und mit einer angeschraubten Düse auf einer Briefwaage (Gewicht des Kopfs inklusive einer Düse aber ohne Heizbänder 777 g) lokal vorhandene elastische Deformationen, die mit der Schmelze in den Kopf eingespeist werden, ausgeglichen. Des- halb ist keine Trennebene zwischen dem Kopf und der Düse er- forderlich. Die Schmelze tritt im Fall der idealen zentrischen Position der Düse bereits hinreichend gerade aus der Düse aus. Das beim Anfahren einer Anlage übliche Justieren („Zentrieren“) der Düse entfällt somit. Auch besteht keine Gefahr mehr, dass der Kopf in der Trennebene undicht werden kann. Noch inter- essanter ist aber, dass beim Anfahren nicht unnötig Neumaterial in Abfall verwandelt wird, der kostenpflichtig entsorgt werden muss. Wenn bereits Mischelemente im Kopf vorhanden sind, bietet es sich an, diese gleichzeitig zu nutzen, um auch noch den Dorn am Gehäuse des Kopfs zu befestigen. Die in Bild 3 gezeigten Dornendstücke lassen sich auch direkt in die Düse integrieren ( Bild 4, 5 ). Das reduziert die Anzahl der Einzelteile und hat den Vorteil, dass bei einem Dimensionswechsel nicht mehr die Düse und der Dorn separat gewechselt werden müssen, sondern nur noch die Düse mit den integrierten Kernen. Da bei den ge- wünschten Durchmessern nur wenig Bauraum zu Verfügung steht, ist es auch von großem Vorteil, dass strömungstechnisch günstig gestaltete Lumenkerne herstellbar sind, die auch Krüm- 37 Extrusion 1/2022