Die neuartige Doppelschnecke wird an der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung künftig in eine größere Anlage integriert und weiter getestet Bild: Stefan Uhlmann

Komplizierte Kunststoffe einfach herstellen: Ein neuartiger Doppelschneckenextruder ist sehr flexibel. Er kann sich optimal an das zu verarbeitende Material anpassen.

Mit Naturfasern verstärkte Kunststoffe kommen immer häufiger im Fahrzeugbau zum Einsatz. Sie finden beispielsweise in der Verkleidung des Autoinnenraums Anwendung, wo durch die eingearbeiteten Naturfasern – etwa Holz oder Hanf – der Kunststoff erheblich stabiler wird.

Um die Werkstoff für solche Bauteile aufzubereiten, werden Extruder genutzt. Diese Anlagen schmelzen den Kunststoff auf, lagern anschließend Naturfasern ein und sorgen gleichzeitig für die Formgebung der Bauteile. Eine neue Bauweise vereinfacht diesen Schritt: Die Fachgruppe Extrusionstechnologien der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung (SLK) der Technischen Universität Chemnitz hat einen neuartigen Doppelschneckenextruder gebaut, zusammen mit der Firma Noris Plastic aus dem fränkischen Altdorf.

„Der Doppelschneckenextruder mit dem Namen 'Twinflex Compounder' ist ein vollkommen neues System, das die Funktionalitäten eines Einschnecken- und Doppelschneckenextruders sowie die eines Kneters und Walzwerkes in einer Maschine vereint" , beschreibt Stefan Uhlmann, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur SLK.

Der neue Doppelschneckenextruder ergänze etablierte kontinuierliche Systeme, wie gleich- und gegenläufige Extruder, und diskontinuierliche Systeme, wie Walzwerk und Kneter.

Eine Besonderheit sei, dass beide Schnecken einzeln angetrieben werden. Die Kommunikation der beiden Antriebsstränge ist dabei elektronisch gesteuert. Dadurch lassen sich die Drehrichtungen und die Geschwindigkeiten individuell variieren. Die Temperatur, auf welche die zu verarbeitende Kunststoffschmelze aufgeheizt wird, bleibt jedoch unabhängig von der Schneckendrehzahl konstant. Auch die Winkelstellung der beiden Schnecken zueinander ist einstellbar. Die Anlage kann sich dadurch optimal an die zu verarbeitenden Materialien anpassen.

„Es sind auch einzelne Verfahrensabschnitte mit maximalem Druckaufbau möglich. Außerdem kann durch die Verdrehstellung der Schnecken bei Verfahrensabschnitten eine maximale Mischwirkung erreicht werden", beschreibt Uhlmann. Insgesamt ist der Masseaustausch zwischen den Schnecken nach Angabe der Wissenschaftler besser als bei bisherigen Anlagen, was für einen guten Mischeffekt sorgt.

Für die Verarbeitung von Naturfasern eignet sich der Doppelschneckenextruder vor allem wegen seines großen Einzugsbereichs, der es erlaubt, auch voluminöses Material zu verwenden. Für Anwendungen in der chemischen Industrie bietet die Neuentwicklung ebenfalls Vorteile: „Der Doppelschneckenextruder ist optimal für verweilzeitabhängige Verfahren, also zum Beispiel Entgasungs- und reaktive Prozesse", sagt Uhlmann.

Schnecken und Zylinder sind modular aufgebaut. Da die beiden Schnecken berührungslos rotieren, ist der Verschleiß der Anlage gering. „Die Anlage bietet hohe Leistung auf kleinem Raum: Sie kann 350 Kilogramm pro Stunde verarbeiten und benötigt eine Standfläche von nur 3,3 Quadratmetern", so Uhlmann.