Festwalzen von Extruderschnecken

Insbesondere in der Kunststoffindustrie ist der Schneckenextruder eine der wichtigsten Maschinen zur Herstellung, Aufbereitung und Verarbeitung von Kunst­stoffen. Aber auch in anderen Industriezweigen, wie z.B. der Kautschuk- und Lebensmittelindustrie, findet diese Maschine eine breite Anwendung. Neben einer Vielzahl von Produkten unseres Alltags bildet der Schneckenextruder auch die Grundlage für die Herstellung von technisch höchst anspruchsvollen Bauteilen. Die Automobilindustrie, der Maschinenbau, die Medizintechnik sowie die Elektro- und In­for­ma­tions­technik sind nur einige Beispiele für die große Anwendungsvielfalt.

Beinahe alle Verfahren, die einen Schneckenextruder einsetzen, haben gemeinsam, dass der feste Kunststoff (Granulat oder Pul­ver) gefördert, aufgeschmolzen und anschließend durch eine Düse gepresst wird. Dabei sind die Extruderschnecke und der Zy­lin­der die kunststoffberührenden Komponenten des Extruders und un­ter­lie­gen, dem Funktionsprinzip entsprechend, einem stän­di­gen Ver­schleiß. Füll- und Verstärkungsstoffe, wie z.B. Farb­pig­men­te und Glas­fa­sern, tragen kontinuierlich die Oberflächen der Schnecke und des Zylinders ab. Aus diesem Grund sind entsprechende Ver­schleiß­schutzmaßnahmen erforderlich, welche jedoch einen hohen Herstellungsaufwand, vor allem für die Extruderschnecken, ver­ur­sachen. Ziel ist es, deren Oberfläche möglichst glatt und hart zu ge­stal­ten. Daher werden in Abhängigkeit des Einsatzfalls ver­schie­den­ste Wärmebehandlungen und Beschichtungen am Stahlwerkstoff realisiert. Für die Bearbeitung der Schneckengeometrie kommen konventionell durchweg trennende Verfahren zum Einsatz.

Im Verbundprojekt zwischen der TU Chemnitz, Professur Kunststoffe, und dem Fraunhofer IWU, Fachbereich Massivumformung, wird zukünftig an einer neuen Fertigungstechnologie für die Extruderschnecke geforscht. Das bisher bei der Schneckenfertigung unberücksichtigte Verfahren Oberflächenfeinwalzen bietet größtes Potenzial für die Etablierung eines ressourcenschonenden und zeiteffizienteren Prozessschrittes, mit dem sowohl die Schneckengeometrie als auch die mechanischen Eigenschaften eingestellt werden können. Im Hinblick auf diese produktionstechnischen Vorteile der Umformtechnik gegenüber der spanenden Fein­be­ar­bei­tung soll das Oberflächenfeinwalzen für ein neues Bauteilsegment entwickelt werden. Für den Endanwender in der Kunst­stoff­in­du­strie werden sowohl das verbesserte Reinigungsverhalten der Extruderschnecke als auch der reduzierte Leistungsbedarf bei der Kunst­stoff­verarbeitung als wesentliche Vorteile erwartet.

Die Kooperation im Projekt ermöglicht den Verbundpartnern die fachbereichsübergreifende Zusammenarbeit. Durch das Vereinen der kunststofftechnischen und produktionstechnischen Kompetenzen können beide Einrichtungen ihr Wissensniveau weiter aus­bau­en und der Industrie vielversprechende Lösungen anbieten.