Extrudieren

Reifenhäuser präsentiert Entwicklungshighlights auf der K 2013

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Wasserloser Einschneckenextruder mit Luft- und Raumfahrtechnik

Ein dazu gehörendes visionäres Highlight des Reifenhäuser-Auftritts auf der K wird ein Konzept für einen Einschneckenextruder sein, der zur Kühlung des Einzugsbereichs kein Wasser mehr benötigt, sondern stattdessen mit Thermoelektrischen Generatoren (TEG) arbeitet (Bild 3 und 4). Das Konzept gründe sich auf der Siegeridee des ersten webbasierten Open Innovation Wettbewerbs der Branche, dem Extrusioneers Innovation Contest, den die Reifenhäuser Gruppe 2011 veranstaltet hat.

Der Sieger Norman Friedrich hatte vorgeschlagen, die hohe Temperaturdifferenz in der Kunststoffverarbeitung mit Hilfe thermoelektrischer Generatoren in elektrischen Strom umzuwandeln. Der sogenannte Seebeck-Effekt, der diese Umwandlung ermöglicht, wurde ursprünglich vor allem in der Luft- und Raumfahrt für den Betrieb von Raum- und Messsonden eingesetzt, die weit von der Sonne entfernt sind.

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Peltier-Elemente sollen Extruder effektiv und sparsam kühlen

Die Reifenhäuser Extrusion Technology hat in den letzten zwei Jahren Versuchsreihen zu dieser Idee durchgeführt. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Gebrauchstemperaturen von über 200 °C im Bereich der Zylinder-, Werkzeug- und Rohrleitungstemperierung und der geringe Wirkungsgrad der TEGs deren Einsatzmöglichkeiten zur Stromerzeugung in der Extrusion begrenzt. Während der Versuchsreihen haben die Ingenieure durch die Weiterentwicklung der Ursprungsidee allerdings eine andere sinnvolle Nutzungsmöglichkeit für TEGs gefunden. TEGs funktionieren nämlich auch in die andere Richtung: Wird Strom an ein Element angelegt, entsteht eine Temperaturdifferenz – der sogenannte Peltier Effekt.

Die Reifenhäuser Extrusion Technology hat solche Peltier Elemente erfolgreich zur Kühlung und gezielten Erwärmung des Nutbuchsenbereiches eines Einschneckenextruders verbaut. Durch die geschickte Kombination der Elemente mit Lüftungsgebläsen, kann die sonst übliche Wassertemperierung in Nutbuchsenextrudern komplett entfallen. Das spart Ressourcen und macht Produzenten unabhängig von der Wasserqualität.

Bis 2020 soll der Zukunftsextruder einsatzfähig sein

Die Temperaturregelung über Peltier Elemente funktioniert außerdem sehr präzise und ist robust. Obwohl das Konzept schon heute funktioniert und klare technische Vorteile gegenüber der aktuellen Lösung bietet, ist der praktische Einsatz der wasserlosen Kühlung noch Zukunftsmusik. Zurzeit verhindern die vergleichsweise hohen Kosten für Peltier Element den wirtschaftlichen Einsatz der Technologie.

In den nächsten Jahren ist allerdings ein deutlicher Kostenrückgang für Peltier Elemente und eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades zu erwarten, weil Peltier Elemente zunehmend im Automobilbau und der CPU-Kühlung eingesetzt werden, glauben die Experten. Die Ingenieure von Reifenhäuser rechnen mit einem wirtschaftlichen Einsatz ab dem Jahr 2020.

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