Extrusion 3-2026

Extrusion 3/2026 24 Schaumextrusion – Aus der Forschung K unststoffschäume werden überall dort eingesetzt, wo Leichtbau und Materialeffizienz im Vordergrund stehen, etwa im Bauwesen oder in der Mobilität. „Durch physikalisches Schäumen lassen sich Werkstoffei- genschaften gezielt einstellen und gleichzeitig Ressourcen einsparen“, erläutert Prof. Christian Bonten, Institutsleiter des IKT. „Gerade für moderne Leichtbaukonzepte sind sol- che Materialien von großer Bedeutung.“ Im Fokus des Projekts steht die gezielte Auslegung von Mischelementen innerhalb des Extrusionsprozesses. Deren Geometrie und Anordnung beeinflussen maßgeb- lich, wie gleichmäßig Gas und Kunststoffschmelze ver- mischt werden und wie sich anschließend die Schaum- struktur ausbildet. Aufbauend auf einem bestehenden Simulationswerk- zeug wird eine Optimierungsumgebung weiterentwickelt, Am Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart startet ein neues Forschungs- projekt zur automatisierten Mischeroptimierung für das physikalische Extrusionsschäumen. Ziel ist es, die Herstellung von Kunststoffschäumen mit definierter Zellstruktur gezielt zu verbessern und damit Materialien mit geringer Dichte, hoher mechanischer Dämpfung sowie guten Wärme- und Isolationseigenschaften bereitzustellen. Automatisierte Mischoptimierung für das physikalische Extrusions- schäumen die CAD-Modellierung, numerische Strömungssimulation und einen automatisierten Optimierungsalgorithmus mit- einander verknüpft ( Bild 1 ). Die Simulationen werden anschließend durch experi- mentelle Schäumversuche an einem modular aufgebau- ten Extruder ergänzt. Zur detaillierten Analyse der resultierenden Schaum- strukturen kommt die Röntgen-Computertomografie zum Einsatz. Damit lassen sich Zellgrößen, Verteilungen und die Homogenität der Schäume dreidimensional erfassen und bewerten ( Bild 2 ). „Nur durch das Zusammenspiel von Simulation, Experi- ment und moderner Analytik können wir den Verarbei- tungsprozess des physikalischen Schäumens besser verstehen und so Schäume mit sehr geringer Dichte und gleichzeitig hoher funktionaler Leistungsfähigkeit repro- duzierbar herstellen“, erklärt Florian Seybold, wissenschaftlicher Mitarbei- ter am IKT. Langfristig soll das Projekt dazu bei- tragen, den Schäumprozess robuster und effizienter zu gestalten, um so neue Potenziale für innovative Leicht- baumaterialien zu erschließen. ► Universität Stuttgart Institut für Kunststofftechnik (IKT) Pfaffenwaldring 32, 70569 Stuttgart www.ikt.unistuttgart.de Bild 2: CT-Aufnahme eines Schaumes (links), Ermittlung der Blasengrößenverteilung (rechts) Zahlenmittel: 0,15 mm EqRadius in mm gew. Mittel: 0,34 mm PP Scan 1 PP Scan 2 PP Scan 3 Kernel fit 20 15 10 5 0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Häufigkeit Bild 1: Schematische Darstellung der Optimierungsumgebung Simulationskreislauf CFD OPT CAD Geometrie Designvariablen Untersuchte Größen