Drahtbeschichtung - Entwicklung strömungsoptimierter Düsengeometrien zur Beschichtung von Lackdrähten

Ein Schlüsselprozess bei der Herstellung von Lackdraht besteht in der effizienten sowie genau kontrollierten Beschichtung der Drähte mit einem flüssigen Lack. Der aufgetragene Lack wird anschließend in der Lackdrahtmaschine getrocknet und eingebrannt. Zur Beschichtung mit flüssigem Frischlack wird der Draht durch ein Bad des Lacks geführt. Unmittelbar danach passiert der Draht eine so genannte Lackdüse, durch deren Ringspalthöhe am Austritt die gewünschte Auftragssdicke eingestellt wird. Das durch die Bewegung des Drahtes in der Düse induzierte Strömungsfeld weist infolge der starken Scherverformung des Fluids äußerst hohe Schubspannungen und sehr hohe Druckspitzen auf, ähnlich wie in einem Gleitlager. Wesentliches Ziel der Arbeit ist ein effizientes und verlässliches Berechnungsmodell für diese Düseninnenströmung zu entwickeln, um anhand der Modellvorhersagen eine optimierte Kontur der Düse abzuleiten, welche geringstmögliche Schubspannungen gewährleistet. Die daraus resultierende Reduktion der Drahtzugbelastung soll einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Produktivität der Lackdrahtmaschinen leisten, indem sowohl höhere Produktionsgeschwindigkeiten als auch die Verwendung von Lacken mit höherem Festkörpergehalt und somit stark erhöhter Viskosität möglich werden, ohne unzulässige Verformungen oder sogar einen Abriss des Drahtes zu riskieren. Das angestrebte Berechnungsmodell soll das für Drahtlacke typische nicht-Newtonsche Fließverhalten realistisch abbilden können, sowie den Wärmetransport berücksichtigen, da infolge der hohen Scherraten lokal sehr viel an Reibungswärme generiert wird. Die basierend auf den Berechnungen vorgeschlagenen optimierten Düsenkonturen sollen als Prototypen gefertigt und an einer Technikums-Maschine der Firma MAG unter realen Produktionsbedingungen erprobt werden. Das Projekt wird gemeinsam finanziert durch den Industrie-Partner MAG und die Forschungsförderungsgesellschaft mbH Österreich (FFG) im Rahmen des Basis-Förderprogramms.