Smartes Messkonzept für einen digitalen Zwilling einer Extruderlinie

Abstract

Im Zuge der Digitalisierung eines ihrer Kernprozesse, der Extrusion, hat die Semperit Technische Produkte GmbH die Analyse und Überprüfung der in der Extrusion zum Einsatz kommenden Messverfahren mit dieser Arbeit durchgeführt. Die Arbeit besteht aus drei Teilen. Zu Beginn wird die aktuell verwendete Messtechnik erfasst, auf Neuerungen überprüft und der Bedarf weiterer Messtechnik evaluiert. Anschließend wird die, durch Recherche gefundene, neuartigen Messverfahren vorgestellt. Hierbei wird ein besonderes Augenmerk auf die für die Extrusion essentiellen Prozessparameter (wie Viskosität, Temperatur und Druck) gelegt. Die hierbei gefundene Technik wird in dieser Arbeit ausführlich beschrieben um ein Verständnis für die Funktionsweise und die Einsatzgebiete zu erhalten. Ab-schließend wird die gefundenen Messtechnik gegenübergestellt und bewertet. Gegebenenfalls wurden Tests durchgeführt um die Eignung der Messtechnik zu überprüfen.Für eine bessere Übersichtlichkeit wurde intern eine Gegenüberstellung der gefundenen Messverfahren angefertigt, diese Gegenüberstellung dient nach Abschluss der Arbeit als Entscheidungshilfe für die Anschaffung neuer Messtechnik. Da der Überblick der neuen Messverfahren bereits eingeholte Angebote wie auch eine Bewertung der Verfahren beinhaltet, wird in der vorliegenden Arbeit nur in Auszügen auf den Überblick der neuen Messtechnik eingegangen. Für die verschiedenen Messgrößen konnten zahlreiche Messverfahren recherchiert wer-den. Zwei dieser Verfahren wurden bei Anlagenversuchen und am Laborextruder getestet. Bei zwei weiteren Messkonzepten wurden Machbarkeitsstudien, an den Produkten des Kooperationspartners, bei den Herstellerfirmen durchgeführt. Für die Geschwindigkeitsmessung zum Beispiel kristallisierte sich auf Grund von Sicherheitsbeschränkungen schnell eine Messmethode heraus, welches auch schon in einem anderen Werk des Kooperationspartners zum Einsatz kommt. Auch konnten für die große Herausforderung der Inline Viskositätsmessung Vorschläge für Messverfahren erarbeitet werden. Eines dieser gefundenen Messverfahren konnte bereits am Laborextruder getestet werden. Die Ergebnisse aus diesem Test und ihre Interpretation sind Teil dieser Arbeit.

In the course of digitalisation one of its core processes, the extrusion, the Semperit Tech-nische Produkte GmbH has analyzed and reviewed the measuring methods used in the extrusion. This work was split in three parts: At first, the currently used measuring meth-od was recorded, reviewed and the need for further methods was evaluated.This was followed by the research of new methods to cover the previously identified need. A special attention was paid to parameters, which are important in the process of extrusion, like viscosity, temperature and pressure. The analyzed methods will be de-scribed in this discourse in order to gain an understanding of how it works and where it can be used. Finally, the found measuring methods were compared, evaluated and tested in order to be able to make a recommendation. For a better understanding, an internal comparison of the methods was made. This will serve as a decision-making tool for the acquisition of new measuring technologies. How-ever, since the comparison obtains internal information and offers as well as a compari-son of the procedures, only excerpts will be discussed in this master thesis. For the various measurements numerous measuring methods could be found. Two of these methods were tested in plant trials and on the laboratory extruder. Two more were tested by sending samples to the companies for a feasibility study. For the velocity measurement, for example, due to safety restrictions, there was quickly found a measur-ing device which is already in use in another plant. Also the major challenge of inline viscosity measurement could be proposed. For this purpose, two measuring sensors were found, one of which has already been tested on a laboratory extruder. The results are included in this work.