La simulation présentée ci après est issue d'un cas défini à l'université de Minho (Portugal). Cette expérimentation ainsi que la simulation du cas avec Ludovic a été illustrée dans une publication scientifique⁽¹⁾ de O. S. Carneiro, J. A. Covas et B. Vergnes.

Cette simulation avait été réalisée dès 2000. Aujourd'hui, le cas a été recréé avec Ludovic V5.0 selon les données suivantes :

L'Equipement : extrudeuse bivis Leistritz LSM 30/34 équipée de capteurs de température et pression

Le Produit : Polypropylène Homopolymère HB121J - Borealis

Les Conditions Procédé :
Température de régulation homogène : 210°C
Débit d'alimentaition : 12kg/h
Vitesse derotation : 150Rpm

Différents relevés de pression et température permettront la comparaison des résultats expérimentaux aux données de la simulation.

Profil réel de la bivis Leistritz utilisé. Les points 1 à 6 représentent les capteurs.
Journal of Applied Polymers Science, Vol. 78, 1419-1430 (2000)
^©2000 John Wiley & Sons, Inc.

Le profil de vis utilisé comporte les éléments suivants :

(Un pas négatif indique un élément inverse. KD-30 indique un bloc malaxeur inverse dont les disques dont décalés d'un angle de 30°)

Le matériau utilisé est caractérisé de cette façon:

La loi de comportement utilisée pour ce matériau est la loi Carreau-Yasuda.

En considérant les conditions thermiques, un coefficient de transfert de chaleur a été utilisé :
Entre le matériau et le fourreau : h= 1500W/m²/°C
Entre le matériau et la filière : h= 1500W/M²/°C

Les données de départ ont été appliquées aux différents éléments nécessaires à la modélisation du procédé.

La vis ainsi obtenue est présentée ci dessous :

Les données matériaux ont été appliquées lors de la définition du Polypropylène HB121J (données mécaniques et viscosité).

Les données procédé ont également été définies sous Ludovic (débit d'alimentation 12kg/h et rotation 150rpm).

Suite à la première simulation, les résultats présentent les grandes tendances des mesures relevées.

L'axe de gauche présente la température en orange. Les résultats expérimentaux sont représentés par les croix orange.

L'axe de droite présente la pression en bleu. Les résultats expérimentaux sont représentés par les croix bleues.

Suite à une première simulation, les tendances prévues par Ludovic sont bonnes, même s'il a tendance à légèrement surestimer les valeurs : les hausses de pression et température sont bien mises en évidence lors du passage de la matière dans les éléments malaxeurs (en rouge sur le profil de vis).

De manière globale, ces résultats peuvent être améliorés. En effet, une seconde étape d'optimisation peut être conduite pour affiner davantage cette simulation.

A venir

Carneiro O.S., Covas J.A. and Vergnes B., Expermiental and theoretical study of polymer flow in a co-rotating twin screw extruder, Journal of Applied Polymer Science, Vol.78, pp 1419-1430 (2000)