Entwurf und Konstruktion eines Kleinstmengenmischgerätes für Silikonelastomere

Kurzfassung

Ziel der Diplomarbeit war die Entwicklung eines Mischgeräts für kleinste Mengen hochzäher Silikonelastomere, die als Basismaterial für neuartige taktile Sensoren dienen. Schwerpunkte der Arbeit waren die Entwicklung eines realisierbaren Mischkonzepts und dessen Erprobung in Versuchsreihen sowie die Konstruktion eines gebrauchsfähigen Mischgeräts. Hauptanforderung war die effiziente Verarbeitung von 5 ml - 10 ml zweikomponentigem Silikon mit reproduzierbarem Mischergebnis. Nach Einarbeitung in die Theorie des Mischens hochviskoser Materialien erfolgte eine erste Bewertung von Mischprinzipien, die im Mikromischer anwendbar waren. Zwei vom Grundprinzip sehr unterschiedliche Mischsysteme wurden aufgrund ihrer Mischeigenschaften ausgewählt: Das in der Verfahrenstechnik bewährte Prinzip des einwelligen Zentralrührwerks sowie der in der Industrie selten eingesetzte Nieländer-Mischer (Mischung durch zyklische Bewegung eines rotierenden Kolbens). Um beide Mischverfahren hinsichtlich ihrer Mischqualität und ihres Leistungsverhaltens zu untersuchen wurde ein Versuchstand entworfen und aufgebaut. Die Auswertung der durchgeführten Versuche bestätigte den Nieländer-Mischer als geeignetes Mischprinzip aufgrund seiner guten Durchmischung. Die während der Mischversuche gemessenen Kräfte und Drehmomente dienten als Berechnungsgrundlage für die Mikromischer-Mechanik. Anhand der berechneten Belastungen erfolgte die Dimensionierung der Antriebe und die Konstruktion der Mechanik. Nach der Implementierung der Motorsteuerung und der Entwicklung einer Steuerungssoftware mit Benutzeroberfläche wurde der Mischer in Betrieb genommen und erprobt. Der Mikromischer funktionierte erwartungsgemäß und ermöglichte die homogene Vermischung von 2; 5 ml bis 14 ml Silikonelastomeren.