La extrusión es un proceso ampliamente utilizado en la industria de procesamiento de polímeros. Implica empujar el material a través de un troquel con una forma de sección transversal específica, lo que da como resultado productos como perfiles, láminas delgadas, películas y tubos. Sin embargo, la forma del producto final (el llamado extruido) está muy influenciada por un fenómeno llamado hinchamiento. Doctor. la candidata Michelle Spanjaards ha desarrollado un modelo numérico que reduce este problema. Ella defenderá su tesis en el departamento de Ingeniería Mecánica el viernes 21 de enero.

La precisión es extremadamente importante para los extruidos, para asegurarse de que tengan exactamente las dimensiones deseadas. Sin embargo, los extruidos tienden a expandirse una vez que el fluido sale de la matriz, debido a las tensiones internas en el material, lo que lleva a productos subóptimos.

Por lo general, este problema se resuelve mediante un enfoque experimental de prueba y error, un proceso que es insostenible porque produce un desperdicio de material innecesario. También requiere mucho tiempo y, por lo tanto, es ineficiente y costoso.

Predecir la forma correcta

Para hacer frente a este desafío, Michelle Spanjaards, del grupo de investigación Polymer Technology, ha desarrollado un modelo numérico que puede predecir la forma del extruido y optimizar la forma del troquel para obtener un extruido con las dimensiones deseadas. En particular, desarrolló un modelo 3D de elementos finitos transitorios para fluidos viscoelásticos que emergen de moldes de formas complejas.

Ella combinó este método con un esquema de control activo en tiempo real para resolver numéricamente el problema inverso del diseño de matriz tridimensional para el hinchamiento del extruido. Se establece una conexión de retroalimentación entre el método de elementos finitos y el esquema de control.

Los resultados muestran que este es un enfoque prometedor para diseñar matrices para flujos de extrusión viscoelástica. Una vez que tiene un controlador estable, se optimiza para la forma de extruido deseada independientemente de la forma deseada que elija.