注塑成型：模具温度控制更节能

注塑成型可用于快速生产汽车零件、包装或计算机外壳等塑料产品。为此，必须对模具进行有针对性的冷却或加热，这需要消耗大量能源。在“OptiTemp”研究项目中，TH Köln的团队与工业合作伙伴一起测试了如何更好地调节注塑件的温度控制并节约能源。

在注塑成型过程中，塑料颗粒被熔化并放入工具内的模具中。熔融塑料在模具内冷却，并获得所需的形状。"注塑成型的能耗很高。近年来，通过更有效的注塑液压或电力驱动，能耗有所降低。温度控制系统仍有改进的余地，它应确保温度恒定，使注塑件冷却均匀，工艺稳定。优化塑料和模具之间的热传递是节约能源的重要手段，"项目负责人、科隆理工大学通用机械工程学院的Denis Anders教授强调说。

在该研究项目中，对两种技术进行了研究，旨在提高温度控制系统的能效。第一种方法是在冷却通道中使用静态混合器——由金属或金属丝制成的螺旋形部件，可以搅动作为冷却液的水，增加湍流，从而加速模具冷却。同时，冷却液与内壁的接触面积增大，这也能更好地调整温度，最重要的是能更快地调整温度。

第二种方法是研究脉动流的效果。科学家们改变了水的流速和流向，例如使用专门开发的脉动泵，以减少水道中的沉积物——水垢或有机沉积物。据项目小组称，理论上合理的程序尚未得到实验验证。

改善传热与增加压力损失

为了评估冷却通道中静态混合器的效果，在古默斯巴赫校区的流体力学实验室搭建了一个试验台。在这里，对流体机械目标参数（如混合行为和诱导压力损失）进行了研究。

结果显示，在静态混合器的帮助下，可实现高达 25% 的节能效果，安德斯说。确定的数值因冷却系统的配置、注塑模具的材料和冷却介质的流速而异。“此外，还必须考虑到目标之间的冲突： 从能源角度来看，改善传热的同时也会增加压力损失。这是由于在冷却管路中安装了静态混合器造成的。为了驱动温度控制通道中的水流，需要更强的泵，这反过来又会消耗更多的能源。Anders教授解释说：“由于无法同时实现两个目标的最佳结果，因此传热效率的提高必须超过较高的能源成本。根据试验台的结果，建立了注塑模具配置的模拟模型。”