L'estrusione è un processo ampiamente utilizzato nell'industria della lavorazione dei polimeri. Implica la spinta del materiale attraverso uno stampo con una specifica forma della sezione trasversale, ottenendo prodotti come profili, lamiere sottili, film e tubi. Tuttavia, la forma del prodotto finale (il cosiddetto estruso) è fortemente influenzata da un fenomeno chiamato swell. dottorato di ricerca la candidata Michelle Spanjaards ha sviluppato un modello numerico che riduce questo problema. Difenderà la sua tesi presso il dipartimento di Ingegneria Meccanica venerdì 21 gennaio.

La precisione è estremamente importante per gli estrusi, per assicurarsi che abbiano esattamente le dimensioni desiderate. Tuttavia, gli estrusi tendono ad espandersi una volta che il fluido lascia lo stampo, a causa delle sollecitazioni interne del materiale, portando a prodotti non ottimali.

Di solito, questo problema viene risolto utilizzando un approccio sperimentale per tentativi, un processo insostenibile perché produce inutili sprechi di materiale. È anche dispendioso in termini di tempo e quindi inefficiente e costoso.

Prevedere la forma giusta

Per vincere questa sfida, Michelle Spanjaards del gruppo di ricerca Polymer Technology ha sviluppato un modello numerico in grado di prevedere la forma dell'estruso e ottimizzare la forma dello stampo per ottenere un estruso con le dimensioni desiderate. In particolare, ha sviluppato un modello transitorio 3D agli elementi finiti per fluidi viscoelastici emergenti da stampi di forma complessa.

Ha combinato questo metodo con uno schema di controllo attivo in tempo reale, per risolvere numericamente il problema inverso della progettazione dello stampo tridimensionale per il rigonfiamento dell'estrusione. Viene stabilita una connessione di feedback tra il metodo degli elementi finiti e lo schema di controllo.

I risultati mostrano che questo è un approccio promettente per progettare stampi per flussi di estrusione viscoelastici. Una volta che hai un controller stabile, ottimizza per la forma estrusa desiderata indipendentemente dalla forma desiderata che scegli.