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Compensation of Under- and Over-Extrusion caused by sudden Feed Rate Changes using a Single-Screw Extruder

Johannsen, Erik und Schmidt, Jan-Uwe Reinhard und Jaehnicke, Jens und Janning, Tobias Simon (2026) Compensation of Under- and Over-Extrusion caused by sudden Feed Rate Changes using a Single-Screw Extruder. 5th Symposium on Materials and Additive Manufacturing (Additive 2026), 2026-03-24 - 2026-03-26, Kassel, Deutschland.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
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Kurzfassung

Additive extrusion processes using single-screw extruders usually face various challenges. One of those is the inconsistent extrusion caused by sudden feed rate changes as they occur in sharp changes in direction. In these cases, the resulting strand shows a widening, followed by a narrowing, before resettling on a constant cross-section. The reason for this behaviour is that even if the change in direction may seem abrupt, it is governed by the dynamic limits of the machine, inducing a finite deceleration and acceleration on all axes. In parallel, the fluidic system within the extrusion nozzle is highly inertial. The pressure only slowly decreases, causing the molten polymer to ooze out of the nozzle. The following delayed pressure generation leads to under-extrusion during and after the acceleration phase. This poster provides an approach to compensate said effect by manipulating the extruder speed upon a feed rate gradient, aiming at congruent trajectories of pressure and feed rate. The experimental characterisation presented in this poster includes the physical printing of a one-dimensional change in direction: A conveyor belt is used as a support plate, being driven at a predetermined velocity, decelerated and accelerated as abruptly as feasible within the dynamic machine limits. The compensation is based on a polynomial, offsetting the extruder screw’s rotational speed whenever the nominal extruder speed changes, ultimately aiming to shift the pressure history to be congruent with the feed rate. With this approach, a strong improvement of the strand’s uniformity has been visually confirmed.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223718/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Compensation of Under- and Over-Extrusion caused by sudden Feed Rate Changes using a Single-Screw Extruder
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Johannsen, ErikErik.Johannsen (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6484-5940NICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, Jan-Uwe Reinhardjan-uwe.schmidt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2723-6115NICHT SPEZIFIZIERT
Jaehnicke, JensSiemens AGNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Janning, Tobias Simontobias.janning (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 März 2026
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Additive Extrusion, Single-Screw Extruder, Pressure Advance, Feed Rate
Veranstaltungstitel:5th Symposium on Materials and Additive Manufacturing (Additive 2026)
Veranstaltungsort:Kassel, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:24 März 2026
Veranstaltungsende:26 März 2026
Veranstalter :Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. (DGM)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Produktionstechnologien, L - Strukturwerkstoffe und Bauweisen
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemleichtbau > Adaptronik
Hinterlegt von: Johannsen, Erik
Hinterlegt am:07 Apr 2026 13:10
Letzte Änderung:07 Apr 2026 13:10

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