Twin screw extruder design literature review/th
เป้าหมาย
เป้าหมายหลักของการทบทวนวรรณกรรมนี้คือการกำหนดขั้นตอนมาตรฐานสำหรับการออกแบบเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ หน้านี้จัดทำขึ้นเพื่อโครงการแปรรูปขยะพลาสติกเป็นอาหารของ Fast ภายใต้การดูแลของศาสตราจารย์ Joshua M Pearce
แนวคิด
เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ประกอบด้วยส่วนประกอบต่อไปนี้: ถังป้อนวัสดุ, กระบอก, ตัวควบคุมความเร็วและอุณหภูมิของสกรูแบบปรับได้, มอเตอร์ไฟฟ้า และแม่พิมพ์ที่เปลี่ยนได้สำหรับผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดและรูปทรงแตกต่างกัน แผนภาพแสดงโครงสร้างของเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แสดงในรูปที่ 1
ข้อมูลเบื้องต้น (เรียงตามลำดับเวลา)
สรุป: Schneider [ 1 ]ได้ทบทวนความก้าวหน้าทางวิวัฒนาการของเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่หมุนสวนทางกันในอดีต ซึ่งเดิมทีได้รับการพัฒนาในช่วงต้นทศวรรษ 1950 โดย Anton และ Wilhelm Anger ผู้สร้างเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่มีความยาว 12*D โดยเอาชนะปัญหาการเชื่อมต่อท่อด้วยพลาสติก หลังจากความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่เป็นเวลาสองทศวรรษ บริษัทที่มีบทบาทมากที่สุดสองแห่ง ได้แก่ Thyssen และ Rheinstahl ได้ควบรวมกิจการกันในปี 1972 และ Thyssen Plastik Maschinen (TPM) ได้เริ่มดำเนินงานโดยการพัฒนาเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่รุ่นใหม่แบบขนานในปี 1976 โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางสกรู 50, 60, 85, 107, 130 และ 160 มม. เพื่อแก้ไขปัญหาเรื่องความปลอดภัยในการปรับแรงในแนวรัศมีและแนวแกนในแบบจำลองขนาน จึงได้มีการพัฒนาเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ทรงกรวย ซึ่งมีข้อดีด้านการออกแบบสำหรับการปรับรูปทรงของระบบขับเคลื่อนตัวกระจาย แบบจำลองแรกได้รับการออกแบบโดย Anger (AGM) ในปี 1964 ซึ่งเรียกว่าสกรูทรงกรวยเดี่ยว ต่อมาในปี 1974 Krauss-Maffei ได้แนะนำสกรูทรงกรวยคู่ ซึ่งความลึกของเกลียวลดลงอย่างต่อเนื่องจากส่วนป้อนไปยังส่วนวัดปริมาณ ส่งผลให้เพิ่มอัตราการผลิต หลังจากนั้นไม่นาน ในปี 1974 Krauss-Maffei ได้เสนอเครื่องอัดรีดแบบหลายสกรู ซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตท่อขนาดใหญ่ โดยมีอัตราการผลิตประมาณ 800 ถึง 1000 กก./ชม. บางแบบของการออกแบบหลายสกรูถูกคิดค้นโดยการรวมสกรูสองคู่เข้าด้วยกันเป็นสกรูคู่หนึ่งตัว เส้นผ่านศูนย์กลางของสกรูที่เล็กกว่าจะให้พื้นที่ผิวต่อปริมาณการไหลที่มากขึ้น ทำให้สามารถป้อนพลังงานความร้อนจากภายนอกได้มากขึ้น มีการพัฒนาการออกแบบวาล์วควบคุมการไหลเพื่อให้ได้การอัดวัสดุที่ดีขึ้น นอกเหนือจากการป้อนพลังงานความร้อนและแรงเฉือน ในปี 1976 ได้มีการนำเสนอเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ขนานรุ่นใหม่ 6 รุ่น ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 50 ถึง 160 มม. สกรูโปรไฟล์แทนที่จะใช้แผ่นเบรกเกอร์นั้นติดตั้งวาล์วควบคุมการไหลแบบสองเกลียวที่ขบกันแน่น และสกรูสำหรับอัดเม็ดและสกรูสำหรับทำท่อก็ติดตั้งแผ่นกั้นด้วย
การประดิษฐ์เครื่องอัดรีดแบบสกรูพื้นฐานเพื่อผลิตเส้นใยสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ
สรุป: Arvindและคณะ[ 2 ]ได้ประดิษฐ์เครื่องอัดรีดแบบสกรูพื้นฐานสำหรับการผลิตเส้นใยสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของอุตสาหกรรมการพิมพ์ 3 มิติ สายพานลำเลียงแบบสกรู ชุดขับเคลื่อน หน่วยป้อน ระบบทำความร้อน การหล่อ และหัวฉีด เป็นส่วนประกอบที่จำเป็นของเครื่องอัดรีดแบบสกรูทุกชนิด แนวทางของเราในการเลือกคุณสมบัติที่เหมาะสมที่สุดของเครื่องอัดรีดแบบสกรูที่ออกแบบนั้นจัดทำขึ้นโดยอิงจากการสัมภาษณ์ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมและการทบทวนวรรณกรรม จากนั้น วิธีการดังกล่าวถูกจัดระเบียบเป็นห้าขั้นตอน ได้แก่ การรวบรวมข้อมูล การเลือกพารามิเตอร์ การกำหนดข้อจำกัด การจัดหาวัสดุ และการเขียนแบบ ในขั้นตอนการเขียนแบบ เราใช้ Autodesk Inventor ในการประกอบส่วนประกอบต่างๆ ของเครื่องอัดรีดแบบสกรูเข้าด้วยกันเป็นภาพรวม ในที่สุด การออกแบบขั้นสุดท้ายของเครื่องอัดรีดก็ถูกผลิตและทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องอัดรีดแบบสกรูสามารถทำงานได้อย่างถูกต้องเพื่อให้ได้เส้นใยพลาสติกผ่านหัวฉีด เพื่อให้ได้การอัดรีดที่ดี การคำนวณการขยายตัวของทั้งเหล็กอ่อนและเหล็กกล้าไร้สนิมในระหว่างการใช้งานในโครงสร้างของเครื่องอัดรีดแบบสกรูจึงถูกดำเนินการ
เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง EN-8 (มาตรฐานยูโร 8) ใช้ในการผลิตแกนเกลียว ซึ่งมีระยะห่างของเกลียวคงที่ 40 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางศูนย์กลางที่เปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 20 ถึง 32 มม. เกลียวมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 37.8 มม. มุมเกลียว 18 องศา และความกว้างของเกลียว 4 มม. ใช้แท่งเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง EN8 (มาตรฐานยูโร 8) เพียงแท่งเดียวในการผลิตแกนเกลียว (เหล็กกล้าไร้โลหะผสมที่ได้จากการดึงเย็น) บล็อกทรงกระบอกของเหล็กแม่พิมพ์ถูกติดตั้งบนเครื่องกลึงที่มีหัวจับสี่กราม แท่งเหล็กแม่พิมพ์ถูกจัดวางให้ตรงกับศูนย์กลางของแกนเครื่องกลึงเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุมีความเป็นศูนย์กลางก่อนและตลอดกระบวนการกลึง หัวฉีดทำจากทองเหลืองและติดอยู่กับหัวอัดขึ้นรูป แท่งทองเหลืองมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐาน 25.4 มม. จากนั้นจึงผ่านกระบวนการกลึงต่างๆ การทดสอบ การสังเกต และการวิเคราะห์เบื้องต้นได้ดำเนินการเพื่อตรวจสอบเครื่องอัดรีดแบบสกรูที่ผลิตขึ้น โดยพบว่าถังป้อนวัสดุร้อนขึ้น และอุณหภูมิบริเวณหัวฉีดต่ำลง จากการสังเกตอย่างละเอียด เครื่องอัดรีดแบบสกรูที่ผลิตขึ้นได้รับการทดสอบ การสังเกต และการวิเคราะห์เบื้องต้น ซึ่งเผยให้เห็นว่าถังป้อนวัสดุร้อนขึ้นเรื่อยๆ และอุณหภูมิบริเวณหัวฉีดต่ำลง ดังนั้นจึงได้ทำการปรับปรุงแก้ไขขั้นสุดท้ายกับเครื่องอัดรีดแบบสกรูที่ผลิตขึ้นเพื่อให้ได้ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยที่เหมาะสม
สรุป: Justino Netto และ Silveira [ 3 ]เสนอเทคนิคขั้นตอนวิธีสำหรับการหมุนร่วมกันของส่วนเครื่องอัดรีดสกรูคู่ ซึ่งให้ข้อมูลที่มีค่าในการออกแบบหัวพิมพ์ที่สามารถเปลี่ยนได้ในการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุ ผลลัพธ์ของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าสกรูสามารถหมุนได้อย่างถูกต้องโดยไม่มีข้อผิดพลาด และวัสดุถูกถ่ายโอนไปยังแม่พิมพ์ตามที่คาดการณ์ไว้ วิธีการของพวกเขาอาศัยการออกแบบเครื่องอัดรีดสกรูคู่ขนาดเล็กที่ออกแบบมาเพื่อประมวลผลวัสดุผงปริมาณน้อย (ประมาณ 100 กรัม) ตามที่ Pahl et al. [ 4 ] กล่าวไว้ ซึ่งกระบวนการออกแบบรวมถึงการกำหนดขนาดล่วงหน้าหลังจากขั้นตอนการรวบรวมข้อมูลและการออกแบบเชิงแนวคิด หลังจากการรับรองการกำหนดค่าแบบจำลองมาตรฐานแล้ว ด้านการออกแบบรวมถึงขนาดและความคลาดเคลื่อน ขั้นตอนการผลิต และราคาจึงได้รับการสรุป
หมายเหตุ 1:เพื่อเพิ่มความเร็วอย่างสม่ำเสมอตามช่องทางการไหล ต้องพิจารณาแง่มุมพื้นฐานระหว่างการออกแบบแม่พิมพ์เพื่อหลีกเลี่ยงจุดอับ ดังนั้นพารามิเตอร์ความต้านทานการไหล ( Kp )จึงคำนวณโดยใช้สมการที่ 13 ในเอกสารของพวกเขา
หมายเหตุ 2:ผลการวิจัยของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าแนวทางการออกแบบที่พัฒนาขึ้นนั้นเหมาะสมสำหรับการใช้งานเป็นเครื่องอัดรีดขนาดเล็กสำหรับการผสมโพลิเมอร์และหัวพิมพ์ 3 มิติ
การพิมพ์อาหารด้วยระบบอัดรีดสำหรับการออกแบบอาหารดิจิทัลและการควบคุมคุณค่าทางโภชนาการ
สรุป: Sun et al. [ 5 ]ได้ทบทวนผลงานที่ตีพิมพ์ในบริบทของ "การพิมพ์อาหารโดยใช้เทคนิคการอัดรีด " เพื่อระบุปัญหาและการพัฒนาในสาขาการวิจัยนี้ การกำหนดค่าหลายแกน ได้แก่ Cartesian, Delta, Polar และ Selective Compliant Assembly Robot Arm (SCARA) ส่วนใหญ่ใช้ในกระบวนการพิมพ์อาหาร โครงสร้าง Cartesian มีแกน X, Y และ Z สำหรับการเคลื่อนที่ซ้ายขวา หน้าหลัง และขึ้นลง ใน Delta จะมีการติดตั้งแท่นพิมพ์ทรงกลม และวางหัวพิมพ์ไว้ด้านบนโดยใช้แขนสามเหลี่ยมสามแขน เครื่องพิมพ์อาหารแบบ Polar ประกอบด้วยแท่นหมุนและหัวพิมพ์ที่สามารถเคลื่อนที่ขึ้นลงเพื่อครอบคลุมแกน Z และซ้ายและขวาเพื่อครอบคลุมแกน X และ Y ในแนวสัมผัส การกำหนดค่า SCARA ประกอบด้วยแขนหุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่ในระนาบ XY และแอคทูเอเตอร์เสริมที่เคลื่อนที่ไปตามแกน Z เนื่องจากสัดส่วนปริมาตรของส่วนประกอบอาหารที่พิมพ์ได้ต่อขนาดของเครื่องพิมพ์สูงกว่า เวลาในการผลิตสั้นกว่า และต้นทุนต่ำกว่า จึงมีความสนใจเพิ่มขึ้นในการออกแบบเครื่องพิมพ์ที่มีโครงสร้างแบบเดลต้าหรือโพลา แม้ว่าความแม่นยำในการพิมพ์จะมีความสำคัญต่อการผลิตที่สม่ำเสมอและทำซ้ำได้ แต่โดยทั่วไปแล้วความต้องการความแม่นยำในการพิมพ์อาหารจะน้อยกว่าการพิมพ์พลาสติกหรือการพิมพ์ทางการแพทย์ ในเครื่องพิมพ์อาหารที่ออกแบบมาหลากหลายแบบ จะใช้กลไกการอัดรีดสามแบบ ได้แก่ แบบใช้กระบอกฉีดยา แบบใช้แรงดันอากาศ และแบบใช้สกรู หน่วยการอัดรีดแบบใช้กระบอกฉีดยาประกอบด้วยกระบอกฉีดยาสำหรับเก็บวัสดุป้อน และมอเตอร์สเต็ปเพื่อขับเคลื่อนการทำงานของการอัดรีด ปั๊มลมและตลับอาหารแบบห่อหุ้มประกอบเป็นอุปกรณ์อัดรีดที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดันอากาศ โดยปั๊มลมจะดันวัสดุภายในตลับอาหารแบบห่อหุ้มออกจากหัวฉีด วัสดุอาหารจะถูกบรรจุลงในตลับและส่งไปยังหัวฉีดโดยสกรูเกลียวในระบบการอัดรีดแบบใช้สกรูสำหรับการพิมพ์อย่างต่อเนื่อง
การศึกษาเปรียบเทียบระหว่างเครื่องพิมพ์อาหาร 3 มิติแบบใช้เข็มฉีดยาและแบบใช้สกรู โดยใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์
Guo et al. [ 6 ]ได้จัดทำการวิจัยเชิงคำนวณเพื่อศึกษาความแตกต่างระหว่างเครื่องพิมพ์อาหาร 3 มิติแบบใช้เข็มฉีดยาและแบบใช้สกรู ซึ่งทั้งสองแบบนี้ส่วนใหญ่ใช้การพิมพ์ 3 มิติแบบอัดขึ้นรูปในอุตสาหกรรมอาหาร แบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ได้รับการกล่าวถึงในการศึกษานี้เพื่อประเมินและเปรียบเทียบคุณลักษณะของไหลของการพิมพ์ 3 มิติทั้งสองประเภท นอกจากนี้ยังได้ทำการประเมินการพิมพ์ 3 มิติเชิงทดลองเพื่อเปรียบเทียบเครื่องพิมพ์อาหาร 3 มิติสองแบบที่แตกต่างกัน การจำลอง CFD ดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ COMSOL Multiphysics ซึ่งเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์แบบ FEM ที่มีจำหน่ายทั่วไป คุณลักษณะของเครื่องจักรหมุนและการไหลแบบลามินาร์ของโมดูล CFD ถูกนำมาใช้ในการศึกษานี้เพื่อพิจารณาคุณลักษณะของไหลภายในฮาร์ดแวร์การพิมพ์ 3 มิติแบบอัดขึ้นรูปด้วยสกรูและแบบใช้เข็มฉีดยาตามลำดับ หมึกสำหรับการพิมพ์ 3 มิติทำจากมันฝรั่งบด ตลอดการทดลอง อุณหภูมิคงที่ที่ 26 องศาเซลเซียส ของเหลวดังกล่าวถือเป็นของเหลวเฟสเดียวที่ไม่สามารถอัดได้ และมีลักษณะการไหลแบบราบเรียบ
หมายเหตุ:การตรวจสอบแบบจำลองจำลองเผยให้เห็นว่าเครื่องพิมพ์อาหาร 3 มิติแบบใช้สกรูมีลักษณะของไหลที่ซับซ้อน โดยพบการไหลย้อนกลับเล็กน้อยในช่องว่างระหว่างผนังและเกลียวสกรูในท่ออัดขึ้นรูป ในทางกลับกัน เครื่องพิมพ์อาหาร 3 มิติแบบใช้เข็มฉีดยามีลักษณะของไหลพื้นฐานมากกว่า ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้ง่าย นอกจากนี้ การพิมพ์ 3 มิติเชิงทดลองยังชี้ให้เห็นว่าเครื่องพิมพ์อาหาร 3 มิติแบบใช้สกรูไม่เหมาะสมสำหรับการอัดหมึกที่มีความหนืดสูง งานวิจัยปัจจุบันนี้ให้ข้อมูลสำหรับการเลือกกลยุทธ์การพิมพ์ที่เหมาะสม พื้นฐานทางทฤษฎี และแนวทางเฉพาะสำหรับการวิจัยการพิมพ์ 3 มิติขั้นสูงและการออกแบบเครื่องพิมพ์สมัยใหม่
การออกแบบเชิงสัจพจน์และรูปแบบการแก้ปัญหาที่นำมาประยุกต์ใช้กับหัวพิมพ์ 3 มิติแบบโมดูลาร์โดยใช้การอัดขึ้นรูปวัสดุ
สรุป: Porpíglioและคณะ[ 7 ]ได้ออกแบบขั้นตอนแบบบูรณาการโดยอิงตามวิธีการตัวแปรโซลูชันและวิธีการเชิงสัจพจน์ที่นำไปใช้กับหัวพิมพ์ 3 มิติแบบโมดูลาร์ วิธีการตัวแปรโซลูชันถูกกำหนดโดยการกำหนดค่าบวกระหว่าง 0 ถึง 1 ให้กับเกณฑ์ใดๆ ตามความสำคัญของเกณฑ์นั้นๆ วิธีการที่เสนอได้รับการทดสอบในสถานการณ์ปัญหาจริงโดยการประเมินกรอบการส่งกำลังของหัวสกรูคู่แนวตั้งที่เชื่อมต่อกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติทดสอบ เครื่องพิมพ์ 3 มิติกรณีศึกษาใช้ผงเป็นวัตถุดิบในปริมาณเล็กน้อย (ประมาณ 200 กรัม) [ 8 ]สำหรับการทดลองพิมพ์ 4 มิติ ซึ่งประกอบด้วยการกำหนดส่วนผสมของสารประกอบและพอลิเมอร์ รวมถึงการสร้างเส้นใย ผลการค้นพบของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าคู่เฟืองตัวหนอนเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในการขับเคลื่อนกรอบ (ค่าที่สูงกว่าที่ได้จากการประเมินความแปรผันของโซลูชัน) ในส่วนของเครื่องมือประสานการทำงานกับเพลา (สกรูคู่สัมพันธ์) จากการประเมินวิธีการแก้ปัญหาแบบต่างๆ พบว่าได้เลือกใช้โครงสร้างที่มีเฟืองประสานเชื่อมต่อเครื่องอัดรีดทั้งสองเครื่อง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าค่าถ่วงน้ำหนักรวมเพิ่มขึ้นเป็น 7.55 ผลการวิจัยนี้ได้รับการเสริมด้วยรายการความโค้งเชิงมุมและความโค้งเชิงมุม ซึ่งให้ค่า 0.838 และ 0.500 ตามลำดับ ยืนยันว่าการเลือกใช้เฟืองตัวหนอนคู่เป็นโครงสร้างขับเคลื่อนที่มีความยืดหยุ่นในการออกแบบสูงนั้นเหมาะสมแล้ว
สรุป: Ji et al. [ 9 ]ได้สร้างเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่สำหรับวัสดุพลังงานสูงโดยจัดให้มีเงื่อนไขที่ปลอดภัย ในงานนี้ การจำลองเชิงตัวเลขที่แม่นยำโดยใช้วิธีองค์ประกอบจำกัดถูกนำมาใช้เพื่อทำนายโมเมนต์การระเบิดของวัสดุพลังงานสูงในกระบอกสกรูคู่ที่มีการกำหนดค่าการระบายแรงดันที่หลากหลาย ข้อกำหนดทางเรขาคณิตขององค์ประกอบเกลียวมีดังนี้: เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสกรูคือ 50.4 มม. ระยะห่างระหว่างศูนย์กลางคือ 40.8 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและกระบอกแยกจากกันด้วยช่องว่าง 0.5 มม. และระยะห่างระหว่างเกลียวคือ 50 มม. และ 75 มม. ตามลำดับ นอกจากนี้ยังใช้แบบจำลอง Bird-Carreau เพื่อกำหนดลักษณะคุณสมบัติการไหลของตัววิ่ง [ 10 ]กระบอกเฉพาะได้รับการออกแบบมาเพื่อต้านทานคลื่นระเบิด โดยพิจารณารูระบายแรงดันสองรูในแบบจำลองกระบอก ผลลัพธ์ของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าส่วนบนของเกลียวและโซนการเกี่ยวกันมีแรงดันและอัตราการเฉือนสูงสุดในระหว่างการผลิตวัสดุพลังงานสูงโดยเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ ดังนั้น อุบัติเหตุจากการระเบิดและการระเบิดจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นมากที่สุดในจุดเหล่านี้ ความดันภายในลำกล้องปืนที่ผ่าครึ่งแนวนอนนั้นต่ำกว่าลำกล้องปืนแบบปกติอย่างเห็นได้ชัด แสดงให้เห็นว่าความดันทุติยภูมิหายไปและการเสียรูปของลำกล้องลดลงอย่างมาก
สรุป: Li et al. [ 11 ]เสนอการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดของสกรูเครื่องอัดรีดแบบหลอมละลาย (FDM) ซึ่งเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลก ในการวิจัยนี้ ซอฟต์แวร์ไฟไนต์เอเลเมนต์ ANSYS ถูกนำมาใช้เพื่อทำนายพารามิเตอร์การไหลในสกรูเครื่องอัดรีด วิธีการทดสอบแบบตั้งฉากถูกใช้เพื่อตรวจสอบผลกระทบของระยะห่างของสกรู ความลึกของสกรู ความกว้างของร่องสกรู ความกว้างของขอบสกรู และความยาวของส่วนวัดต่อสนามความเร็ว สนามความดัน สนามอุณหภูมิ และอัตราการเฉือน นอกจากนี้ ซอฟต์แวร์ SolidWorks ถูกใช้เพื่อสร้างแบบจำลอง 3 มิติของสกรู และวัสดุ ABS ที่มีคุณสมบัติเฉพาะถูกใช้ในระหว่างการจำลอง สุดท้าย ประสิทธิภาพของแบบจำลองที่แนะนำได้รับการตรวจสอบสำหรับแต่ละพารามิเตอร์โดยใช้ซอฟต์แวร์ Minitab เวอร์ชัน 17 หลังจากกำหนดปัจจัยที่เหมาะสมแล้ว สกรูที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดได้รับการตรวจสอบและยืนยัน ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่า เครื่องอัดรีดลวดที่เสนอสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อระยะห่างของเกลียว ความลึกของร่องเกลียว ความกว้างของขอบเกลียว และความยาวของส่วนวัด มีค่าเท่ากับ 15 มม., 1.3 มม., 1.5 มม. และ 85 มม. ตามลำดับ เกลียวที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการหลอมละลายของวัสดุ ABS ได้
การวิเคราะห์ DEM ของการกระจายเวลาการคงอยู่ในระบบระหว่างการอัดเม็ดด้วยสกรูคู่
สรุป: Zheng et al. [ 12 ]ศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการอัดเม็ดด้วยสกรูคู่ (TSG) โดยใช้วิธีองค์ประกอบแยกส่วน (DEM) ในการศึกษานี้ ได้ใช้หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) เป็นพื้นฐานในการพัฒนา DEM เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกทั้งในระดับมหภาคและจุลภาค การเคลื่อนที่แบบแปลและแบบหมุนของแต่ละอนุภาคใน DEM ถูกกำหนดโดยกฎข้อที่สองของนิวตัน รัศมีของสกรู (R s ) ระยะห่างของเส้นศูนย์กลาง (C l ) ช่องว่างระหว่างสกรูสองตัว (s) ช่องว่างระหว่างกระบอกด้านในและสกรู (b) และจำนวนช่องขนาน (e) เป็นลักษณะทางเรขาคณิตหลัก สกรูทั้งสองตั้งฉากกัน ในขั้นต้น รูปทรงเรขาคณิตของเครื่องบดเม็ดด้วยสกรูคู่ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ซอฟต์แวร์การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD) และบันทึกเป็นไฟล์รูปแบบสเตอริโอลิโทกราฟีมาตรฐาน (STL) เพื่อการประมวลผลต่อไป จากนั้น ไฟล์ STL จะถูกโหลดลงใน BlazeDEM-GPU ซึ่งจะสร้างแบบจำลอง DEM สำหรับเครื่องบดเม็ดด้วยสกรูคู่ สำหรับการประเมินประสิทธิภาพของระบบ การกระจายเวลาการคงอยู่ (RTD) ถูกกำหนดโดยความเร็วของสกรู การจัดเรียงสกรู และพารามิเตอร์ของวัสดุ ฟังก์ชันการกระจายเวลาการคงอยู่ (เส้นโค้ง E) แสดงให้เห็นว่าการกระจายตัวลดลงสำหรับขนาดอนุภาคที่ใหญ่ขึ้นและความเร็วของสกรูที่สูงขึ้น ซึ่งหมายความว่าอนุภาคมีเวลาการคงอยู่ในเครื่องอัดเม็ดแบบสกรูคู่ค่อนข้างนาน สุดท้าย ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า DEM สามารถเป็นพื้นฐานที่เชื่อถือได้สำหรับการสร้างแบบจำลองการอัดเม็ดด้วยสกรูคู่ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของการจัดเรียงสกรูและพารามิเตอร์ของสูตร (เช่น รูปร่างของอนุภาคและการเติมสารยึดเกาะเหลว) ต่อพฤติกรรมการอัดเม็ดด้วยสกรูคู่จะต้องได้รับการตรวจสอบในงานวิจัยในอนาคต
การปรับแต่งรูปทรงของสกรูสำหรับการแปรรูปอาหารด้วยการอัดรีดแบบสกรูคู่โดยใช้อัลกอริธึมทางพันธุกรรมและโครงข่ายประสาทเทียม
สรุป: Kowalskiและคณะ[ 13 ]ได้พัฒนาวิธีการใหม่สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการออกแบบโปรไฟล์สกรูโดยใช้การผสมผสานระหว่างแบบจำลองอัลกอริธึมทางพันธุกรรมและฟังก์ชันความเหมาะสมของเครือข่ายประสาทเทียม มีการพิจารณาลักษณะเฉพาะของโปรไฟล์สกรูสำหรับผลิตภัณฑ์เป้าหมายต่างๆ ภายใต้เงื่อนไขที่จำเป็น มีการทำนายปริมาณที่หลากหลายเพื่อประสิทธิภาพการอัดรีดอาหารแบบสกรูคู่ที่ดีที่สุด ซึ่งรวมถึงแรงดัน แรงบิดของมอเตอร์ พลังงานเชิงกลจำเพาะ (SME) อัตราส่วนการขยายตัว (ER) การดูดซับน้ำ (WAI) และความสามารถในการละลายน้ำ (WSI) ในการศึกษานี้ ใช้แป้งสาลีเหนียวสีแดงแข็งฤดูใบไม้ผลิ (พันธุ์ Sagitario) ซึ่งได้จากห้องปฏิบัติการคุณภาพข้าวสาลีตะวันตกของ USDA (พูลแมน รัฐวอชิงตัน สหรัฐอเมริกา) แป้งมีโปรตีน 14.1 เปอร์เซ็นต์ (เปอร์เซ็นต์ตามน้ำหนักแห้ง) ซึ่งถูกทำให้ชุ่มน้ำที่ 4 ℃ ในเครื่องผสมเพื่อให้ได้ปริมาณความชื้นที่กำหนด ใช้การตรวจสอบสีด้วยสารละลายไอโอดีนเพื่อตรวจสอบว่าไม่มีอะไมโลส กระบวนการอัดรีดดำเนินการโดยใช้เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่หมุนร่วมกันขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 มม. (รุ่น TSE 20/40, CW Brabender Instruments Inc., South Hackensack, NJ, USA) เครื่องอัดรีดทำงานด้วยอัตราส่วน L/D 20:1 และมีโซนควบคุมอุณหภูมิแยกกันสี่โซน ทั้งแบบจำลองอัลกอริธึมทางพันธุกรรมและแบบจำลองเครือข่ายประสาทเทียมถูกดำเนินการโดยใช้ MATLAB (R2015b, MathWorks, Inc., Natick, MA, USA) สำหรับแรงดัน แรงบิดมอเตอร์ และการตอบสนองของกระบวนการ SME แบบจำลองเครือข่ายประสาทเทียมแสดงค่า R² สูง ( >0.979) แต่การตอบสนองของผลิตภัณฑ์ ER (0.935), WSI (0.900) และ WAI (0.847) แสดงค่า R² ที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญมีการสร้างผลิตภัณฑ์เป้าหมายที่แตกต่างกันห้าชนิดในการทดลองอิสระห้าครั้งโดยใช้แบบจำลองอัลกอริธึมทางพันธุกรรม ในบรรดาการทดลองที่ 1, 3, 4 และ 5 ที่มีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสองเท่า การทดลองที่ 2 มีการขยายตัวสูงกว่าที่คาดการณ์ไว้เล็กน้อย สำหรับการทดลองที่ 1, 2 และ 4 ดัชนีการดูดซับน้ำอยู่ในช่วงสองค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน สำหรับการทดลองที่ 1, 3, 4 และ 5 ดัชนีการละลายน้ำอยู่ในช่วงสองค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน ความแปรปรวนที่คาดการณ์ไว้มีความสำคัญอย่างยิ่งใน WAI ซึ่งมีความแปรปรวนในช่วงกว้างกว่า สุดท้าย ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าวิธีการที่เสนอมีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะคาดการณ์ลักษณะที่เหมาะสมที่สุดของการออกแบบรูปทรงสกรูเพื่อให้กระบวนการอัดขึ้นรูปดีขึ้น
สรุป: Kumarและคณะ[ 14 ]ได้สร้างระบบการอัดรีดเพื่อผลิตเส้นใยจากพลาสติกรีไซเคิล ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ในงานนี้ ได้มีการสร้างเครื่องอัดรีดเพื่อสร้างเส้นใยสำหรับการพิมพ์ 3 มิติจากเม็ดพลาสติกขวด PET การออกแบบขั้นสุดท้ายเป็นเครื่องจักรต้นทุนต่ำประสิทธิภาพสูงที่บด ละลาย และผสมขวดน้ำพลาสติกโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลตหลังจากอัดรีดออกมาเป็นเส้นใยที่เป็นเนื้อเดียวกัน ขั้นตอนหลักของระบบการอัดรีดที่ออกแบบประกอบด้วยสกรูที่ส่งเม็ดพลาสติกรีไซเคิลจากตัวยึดผ่านจุดให้ความร้อนในท่อโลหะซึ่งพลาสติกจะถูกทำให้เป็นของเหลวด้วยอุณหภูมิสูง จากนั้นเม็ดพลาสติกเหลวจะถูกเคลื่อนเข้าไปในสกรูจากตัวยึดเพื่อบีบอัดผ่านท่อไปยังปลายท่อเพื่อสร้างเป็นเส้นใย กระบวนการอัดรีดประกอบด้วยห้าขั้นตอนย่อย ได้แก่ การติดตั้งหัวฉีดเครื่องอัดรีด การกำหนดอุณหภูมิของวัสดุ ถังป้อนวัสดุ ตัวนำเส้นใย และการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใย ซึ่งอุณหภูมิสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อให้ได้ขนาดของเส้นใยที่แตกต่างกัน กระบวนการออกแบบดำเนินการในเจ็ดขั้นตอน ได้แก่ กระบอก ถังป้อนวัสดุ หัวฉีด แกนสกรู ใบมีดบด การหล่อใบมีดบด และการประกอบเครื่องอัดรีด ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์ที่ดีที่สุดสามารถทำได้โดยการกำหนดช่วงอุณหภูมิระหว่าง 230-250°C และอัตราประสิทธิภาพสูงสามารถทำได้โดยการลดการนำความร้อน การแยกส่วนระหว่างภาชนะบรรจุและโซนความร้อนที่มากขึ้นจะช่วยให้สามารถบรรจุพลาสติกได้ในปริมาณที่มากขึ้น ทำให้เครื่องอัดรีดสามารถปล่อยเส้นใยได้มากขึ้นโดยไม่เสี่ยงต่อการอุดตันของท่อความร้อน
การออกแบบโครงสร้างเพื่อปรับปรุงคุณลักษณะเฉพาะของผลิตภัณฑ์เลียนแบบเนื้อสัตว์จากพืชที่ผ่านกระบวนการอัดรีด
สรุป: Sun et al. [ 15 ]ได้พัฒนาการออกแบบโครงสร้างเพื่อปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์เลียนแบบเนื้อสัตว์จากพืชให้คล้ายกับเนื้อสัตว์จริง ในการศึกษานี้ เทคโนโลยีการอัดรีดที่มีความชื้นสูงถูกนำมาใช้เพื่อประเมินสูตรและปรับเงื่อนไขการอัดรีดให้เหมาะสม และได้อธิบายความเชื่อมโยงระหว่างโครงสร้างและสูตร/กระบวนการ ความสำคัญของส่วนประกอบโครงสร้างที่สำคัญ เช่น โปรตีน โพลีแซคคาไรด์ และส่วนผสมของส่วนประกอบเหล่านี้ในการผลิตโครงสร้างเส้นใยในผลิตภัณฑ์เลียนแบบเนื้อสัตว์ได้รับการตรวจสอบ จากนั้นจึงสำรวจอิทธิพลของอุณหภูมิกระบอกสูบ การออกแบบแม่พิมพ์ระบายความร้อน และระดับความชื้นของวัตถุดิบในการบรรลุคุณภาพของผลิตภัณฑ์เลียนแบบเนื้อสัตว์ ผลการค้นพบของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าการอัดรีดที่มีความชื้นสูงเป็นวิธีการแปรรูปที่สมจริงและคุ้มค่าสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์เลียนแบบเนื้อสัตว์จากพืช นอกจากนี้ คุณสมบัติที่ต้องการของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอาจบรรลุได้โดยการควบคุมปัจจัยกระบวนการ เช่น อุณหภูมิกระบอกสูบและปริมาณความชื้นของวัตถุดิบ
สรุป: Bernardo et al. [ 16 ]เสนอวิธีการตรวจสอบด้วยแสงแบบออนไลน์เพื่อประเมินประสิทธิภาพการผสมโดยรวมของเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่หมุนร่วมกันโดยพิจารณารูปทรงเรขาคณิตต่างๆ เทคโนโลยีที่เสนออาศัยการกระเจิงและการหน่วงของแสงที่เกิดจากอนุภาคเฟสกระจาย ซึ่งสามารถใช้เพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับจำนวนอนุภาค (เช่น ความขุ่น) และรูปร่าง (เช่น การหักเหของแสง) จากนั้น ณ จุดแกนต่างๆ ตามบล็อกการนวดสามบล็อกที่แยกจากกันและภายใต้ความเร็วสกรูที่หลากหลาย จะมีการสร้างเส้นโค้งการกระจายเวลาการอยู่อาศัย (RTD) พารามิเตอร์ K (ค่าคงที่ในเส้นโค้งพัลส์ที่เชื่อมโยงกับพื้นที่ใต้เส้นโค้ง RTD) และความแปรปรวนของเส้นโค้ง RTD ถูกนำมาใช้เพื่อแสดงดัชนีการผสมแบบกระจายและแบบกระจายตัว แสดงให้เห็นว่า K เป็นตัวบ่งชี้ที่แม่นยำของการผสมแบบกระจาย ในขณะที่ความแปรปรวนอาจถูกนำมาใช้เพื่อประเมินการผสมแบบกระจายตัว ผลการทดลองบ่งชี้ว่าดัชนีการผสมเหล่านี้มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาวะการประมวลผล และสะท้อนถึงพฤติกรรมที่คาดการณ์ได้ของรูปทรงเรขาคณิตของบล็อกนวดแต่ละแบบ
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญของกระบวนการอัดรีด
สรุป: Emin [ 17 ]ศึกษาพัฒนาการทางเทคโนโลยีที่ทันสมัยของกระบวนการอัดรีดซึ่งมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมอาหารเนื่องจากมีความยืดหยุ่นในการใช้วัตถุดิบต่างๆ เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์อาหารที่ปรับเปลี่ยนได้ การศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการนี้ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองส่วนสำคัญ ได้แก่ สกรูและแม่พิมพ์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการอัดรีดวัตถุดิบและการให้รูปร่างและเนื้อสัมผัสที่ต้องการแก่ผลิตภัณฑ์ หลังจากสองส่วนนี้ ผลิตภัณฑ์จะพร้อมให้ลูกค้ารับประทาน เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบไว้ จึงมีการวิเคราะห์คุณสมบัติปฏิกิริยาและคุณสมบัติทางรีโอโลยี ในการวิเคราะห์คุณสมบัติปฏิกิริยา ไม่เพียงแต่พิจารณาปฏิสัมพันธ์ระดับโมเลกุลเท่านั้น แต่ยังพิจารณาปัจจัยอื่นๆ เช่น อุณหภูมิ เวลา แรงเฉือน ส่วนประกอบ อัตราส่วนการผสม และปริมาณน้ำด้วย ในคุณสมบัติทางรีโอโลยี จะตรวจสอบคุณสมบัติการผสม โปรไฟล์ความเครียดทางความร้อนและเชิงกลในส่วนของสกรู หรือการขยายตัวและการสร้างเนื้อสัมผัสในส่วนของแม่พิมพ์ การวิเคราะห์เงื่อนไขการประมวลผลเป็นอีกขั้นตอนที่สำคัญ ซึ่งรวมถึงการวิเคราะห์โปรไฟล์ความเครียดทางความร้อน โปรไฟล์ความเครียดทางเทอร์โมกล และการวิเคราะห์ลักษณะการผสม สำหรับการวิเคราะห์ครั้งแรก (โปรไฟล์ความเค้นจากความร้อน) จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิของวัสดุและระยะเวลาที่อยู่ในระบบ สำหรับการวิเคราะห์ครั้งต่อมา (โปรไฟล์ความเค้นทางกลความร้อนและลักษณะการผสม) จะทำการวิเคราะห์เชิงตัวเลข โดยส่วนใหญ่ใช้วิธีไฟไนต์เอเลเมนต์ (FEM) โดยใช้โปรแกรม FEM ANSYS POLFLOW เพื่อให้ได้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับโปรไฟล์ความเค้นทางกลความร้อนและลักษณะการผสม ข้อมูลที่รวบรวมได้จะนำไปใช้ในการปรับกระบวนการเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ หรือเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ในขนาดต่างๆ ที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ
ออกแบบ
แบบที่ 1
สรุป:ขั้นตอนการออกแบบนี้ถูกใช้โดย Sobowale et al. [ 18 ] [ 19 ]เพื่อสร้างเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ เครื่องอัดรีดนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ไขปัญหาทั้งหมดที่กล่าวถึงในการสร้างเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่ดำเนินการโดย Senanayake และ Clarke [ 20 ]และ Yamsaengsung และ Noomuang [ 21 ] ในงานนี้ ประสิทธิภาพของเครื่องอัดรีดที่ออกแบบได้รับการตรวจสอบโดยใช้เครื่องมือต่างๆ รวมถึงแป้งเผือก ปริมาณความชื้นของวัตถุดิบ (FMC) ที่แตกต่างกัน และความเร็วของสกรู (SS) ปัจจัยต่างๆ เช่น อัตราส่วนการขยายตัว เวลาการคงอยู่ (RT) ปริมาณการผลิต และประสิทธิภาพการทำงาน ได้รับการวิเคราะห์เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนทั้งหมดของเครื่องอัดรีดได้รับการประกอบอย่างเหมาะสมและทำงานได้อย่างถูกต้องด้วยประสิทธิภาพสูง เครื่องอัดรีดที่สร้างขึ้นทำงานได้อย่างน่าชื่นชม โดยผลิตภัณฑ์ขยายตัวได้ค่อนข้างดี ยกเว้นการเปลี่ยนสีของเผือกที่อัดรีดที่อุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งส่งผลให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ไม่พึงประสงค์ ไม่มีปัญหาสำคัญใดๆ เกิดขึ้นระหว่างการทำงาน ในที่สุดสิ่งนี้ก็ส่งผลต่ออุณหภูมิของกระบอกอัดและ FMC ที่ใช้ และแนะนำว่าการอัดรีดเย็นเหมาะสมกว่าสำหรับผลิตภัณฑ์อัดรีดจากเผือก การทดสอบโดยการใส่ชุดแม่พิมพ์ทดแทนที่มีรูปทรงต่างๆ เข้าไปในเครื่องพิสูจน์ให้เห็นถึงความสามารถของอุปกรณ์ในฐานะเครื่องอัดรีดอเนกประสงค์ที่สร้างผลิตภัณฑ์ที่ถูกอัดรีดออกมาจำนวนมากในรูปทรงและขนาดที่หลากหลาย
การคำนวณ
การคำนวณการออกแบบดำเนินการโดยอิงจากงานของ Senanayake และ Clarke [ 20 ] Harold et al. , [ 22 ] Khurmi และ Gupta [ 23 ] Singh และ Heldman [ 24 ]และงานของSobowale et al . [ 25 ] [ 26 ] [ 19 ] พารามิเตอร์ต่างๆ ของเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่ออกแบบไว้แสดงอยู่ในตารางที่ 1 ค่าที่สำคัญได้รับการกำหนดไว้ และค่าอื่นๆ ที่มีความสำคัญน้อยกว่าได้รับมาจากการคำนวณการออกแบบ พารามิเตอร์เหล่านี้มีความสำคัญต่อการบรรลุเป้าหมายของการออกแบบเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่เหมาะสมในแง่ของการผลิตเชิงพาณิชย์ การผลิตจำนวนมาก และผลิตภัณฑ์อัดรีดที่แม่นยำ ดังนั้น การกำหนดค่าพารามิเตอร์และความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์เหล่านั้นจะต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบในระหว่างการออกแบบเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่
| พารามิเตอร์ | เครื่องหมาย | หน่วย | ข้อสมมติฐาน | จำนวนสูตร |
| ความยาวของลำกล้อง | แอลบี | มม. | - | (1) |
| ความยาวของสกรู | แอล | มม. | ปี ค.ศ. 1898 อัตราส่วน L/D คือ 25/1 | (1) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางของสกรู | ดี | มม. | 65, อัตราส่วน L/D คือ 25/1 | (1) |
| ความสูงของคาน | วายแม็กซ์ | มม. | - | (2) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมพิทช์เริ่มต้น | โป | มม. | - | (2) |
| ความหนาของคาน | ข | มม. | - | (2) |
| ความยาวหน้าคาน | ฉัน | มม. | - | (2) |
| ปริมาณการใช้พลังงานทั้งหมด | พีที | กิโลวัตต์ | - | (3) |
| ส่วนหนึ่งของการใช้พลังงานสำหรับการกระจายความร้อนเนื่องจากความหนืด | ป.ล. | กิโลวัตต์ | - | (3) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางความเร็ว | วีดี | มม. | - | (3) |
| ความแตกต่างของความดัน | ΔP | N มม. -2 | - | (3) |
| กำลังสกรู ตัวเลข | เอ็นพี | รอบต่อนาที | - | (4) |
| ความหนาแน่นของวัสดุอัดขึ้นรูป | ρ | กก./ม. 3 | - | (4) |
| ความเร็วของสกรู | เอ็น | รอบต่อนาที | - | (4) |
| อัตราส่วนความเร็ว | หมายเลข | รอบต่อนาที | - | (5) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางของรอกขับเคลื่อน | ดี2 | มม. | 73.5 | (5) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางของ รอกขับเคลื่อน | ดี1 | มม. | - | (5) |
| ความเร็วของรอกขับ | เอ็น1 | รอบต่อนาที | - | (6) |
| ความเร็วของรอกขับเคลื่อน | เอ็น2 | รอบต่อนาที | - | (6) |
| ความยาวลำกล้อง | บล | มม. | - | (7) |
| ความกว้างของเที่ยวบิน | ε | มม. | 5.6 | (8) |
| ระยะห่างการบินแบบรัศมี | δf | มม. | 0.2 | (9) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน ของกระบอกอัดรีด | ดีบี | มม. | 65.2 | (15) |
| มุมเกลียวที่ รากของสกรู | θs | ระดับ | - | (10) |
| มุมเกลียวที่โคนของสลักเกลียว | θb | ระดับ | - | (10) |
| ความกว้างของช่องทางที่ รากของสกรู | ดับเบิลยู | มม. | - | (11) |
| ความกว้างของช่องทางที่ รากของสลักเกลียว | ดับเบิลยูบี | มม. | - | (11) |
| น้ำหนักของรอก | ดับเบิลยูพี | เอ็น | 14.715 | (12) |
| มวลของรอก | เอ็มพี | กก. | 1.501 | (12) |
| ปริมาตรของถังพัก | วี | ม.3 | 4.125 × 10 3 | (13) |
| การเปลี่ยนแปลงรัศมีเพลา | Δr | มม. | - | (13) |
| ความสูงของเพลา | ชม. | มม. | - | (13) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางของเพลา | ดีเอส | มม. | 24 | (14) |
| ความเค้นเฉือนที่อนุญาตของเพลา (แรงบิด) | ที | เอ็นเอ็ม | 4.95 | (14) |
| อัตราการไหลของมวล | ม | กก./ชม. | 50 | (15) |
| ความลึกของช่องวัด | อืม | มม. | 2.72 | (15) |
| ความถ่วงจำเพาะ | จี | ไม่มีหน่วย | - | (15) |
| ความสามารถในการรับน้ำหนักแบบไดนามิกของแบริ่งรับแรงผลัก | เครก | kN | 15.14 | (16) |
| ปัจจัยสำหรับทิศทางการหมุน | เอฟดี | ไม่มีหน่วย | - | (16) |
| แรงดันผลักดันจากเครื่องอัดรีด | โทรสาร | kN | 15.14 | (16) |
| อายุการใช้งานของตลับลูกปืน | แอลเอฟ | ชั่วโมง | - | (16) |
ดีไซน์ 2
สรุป: Justino Netto และ Silveira [ 27 ]ออกแบบหัวพิมพ์ 3 มิติ (รูปที่ 2) โดยใช้แนวคิดการอัดขึ้นรูปด้วยสกรูคู่ ซึ่งได้จัดระเบียบวิธีการผสมวัสดุหลายชนิดในกระบวนการและการวางผลิตภัณฑ์โดยตรงพร้อมกันเพื่อสร้างวัตถุ 3 มิติอย่างเหมาะสม วิธีการของพวกเขาได้รับการกำหนดขึ้นโดยอิงจากหนังสือของ Kohlgrüber เกี่ยวกับการออกแบบเครื่องอัดขึ้นรูปสกรูคู่แบบหมุนร่วมกัน[ 28 ]เพื่อประเมินความถูกต้องของขั้นตอนที่เป็นทางการ หัวพิมพ์ ABS ขนาดจริงถูกผลิตขึ้นโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ การทดลองสร้างต้นแบบเผยให้เห็นว่าการผลิตชิ้นส่วนสกรูขนาดเล็กเป็นเรื่องท้าทายแม้ว่าจะสามารถทำได้ก็ตาม นอกจากนี้ ผลการค้นพบของพวกเขายังเผยให้เห็นว่าต้องจัดเตรียมขั้นตอนทางเลือกเพื่อทำให้ระบบส่งกำลังมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น ยิ่งไปกว่านั้น กรอบการทำงานที่ใช้แล้วอาจนำไปใช้ในโครงการอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบขนาดเล็กและให้แนวทางที่เป็นระบบที่เป็นประโยชน์ในการกำหนดปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการออกแบบหัวพิมพ์ 3 มิติได้อย่างชัดเจน
ตารางที่ II แสดงพารามิเตอร์ของการออกแบบหัวพิมพ์สามมิติโดยใช้การอัดรีดแบบสกรูคู่ที่ Netto และ Silveira เสนอ[ 27 ]งานที่คล้ายกันในวรรณกรรมไม่ได้รายงานข้อมูลที่มีค่านี้ ในงานนี้ ได้มีการรายงานแนวทางที่เป็นระบบเกี่ยวกับแง่มุมของขั้นตอนการออกแบบอย่างแม่นยำเพื่อให้เป็นแนวทางที่สมบูรณ์สำหรับงานในอนาคต ยิ่งไปกว่านั้น แบบจำลองเชิงวิเคราะห์ของงานนี้มีประโยชน์อย่างมากในการปรับกระบวนการตัดสินใจในเครื่องอัดรีดขนาดเล็กอื่นๆ ในงานที่คล้ายกัน
| พารามิเตอร์ | เครื่องหมาย | หน่วย | ข้อสมมติฐาน | จำนวนสูตร |
| เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก | ดีอี | มม. | 12.0 | (1) |
| ระยะห่างจากเส้นศูนย์กลาง | เอ | มม. | 10.2 | (1) |
| จำนวนเธรด | ซ | 2 | (1) | |
| ระยะห่างของเกลียว | พี | มม. | 18, 12, 6 | (6) |
| ระยะห่างระหว่างสกรู | ส | มม. | 0.2 | - |
| มุมด้านข้างของโปรไฟล์แบบเยื้องศูนย์ | เอฟดับเบิลยู1 | องศา | 70.44, 69.31, 66.89 | - |
| มุมด้านข้างของโปรไฟล์ที่เช็ดทำความสะอาดอย่างสมบูรณ์ | เอฟดับเบิลยูโอ | องศา | 63.6 | - |
| มุมปลายของโปรไฟล์ที่เยื้องศูนย์ | เค ดับเบิลยู1 | องศา | 12.69, 14.95, 19.78 | - |
| มุมปลายของโปรไฟล์ที่เช็ดจนสะอาดหมดจด | เคดับเบิลยูโอ | องศา | 26.4 | - |
| ภายนอกที่ลดลง เส้นผ่านศูนย์กลาง | ดีเอ | มม. | 11.8 | (3) |
| ภายในที่ลดลง เส้นผ่านศูนย์กลาง | ดีเค | มม. | 8.2 | - |
| เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน | ดีไอ | มม. | 8.4 | - |
| ความเร็วรอบต่ำที่ตั้งใจไว้สำหรับสกรู | เอ็น | รอบต่อนาที | 10 | (3) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางขั้นต่ำ ของเพลา | ดีเอส | มม. | 5.5 | (2) |
| แรงบิดขับเคลื่อนที่กำหนดไว้ | เอ็มดี | เอ็นเอ็ม | 10 | (2) |
| ความเค้นที่อนุญาต | τ adm | เมกะปาสคาล | 689.6 | (2) |
| การเคลียร์พื้นที่ | σ | มม. | 0.2 | (3) |
| ความยาวของสกรู | แอล | มม. | 120 | (5) |
| พื้นที่หน้าตัดอิสระระหว่างสกรูและกระบอก | ฟรี | มม. 2 | 74.4 | (6) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางรูเปิด | d 0 | มม. | 2.38 | (7) |
| อัตราแรงเฉือนที่ผนัง | s -1 | 43.5 | (7) | |
| ความยาวของแม่พิมพ์ | แอลได | มม. | 12.5 | (8) |
| พารามิเตอร์ไร้หน่วยสำหรับความต้านทานการไหล | เคพี | ไม่มีหน่วย | 3.8 × 10 4 | (8) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางโดยรอบของเพลาหกเหลี่ยม | ดี เอส | มม. | 5.5 | (10) |
| ความยาวที่มีประสิทธิภาพของเพลา | แอลเอฟ | มม. | 240 | (10) |
| แรงกดอัด | แอป F | มม. | 155 | - |
| แรงดันลดลงที่แม่พิมพ์ | Δp | เมกะปาสคาล | 1.37 | (8) |
เอกสารอ้างอิง
- ↑ Schneider, Hans-Peter (2005). "การพัฒนาทางประวัติศาสตร์ของเครื่องอัดรีดสกรูคู่แบบหมุนสวนทาง" Kunstoffe Plast. Eur 1 : 1–6.
- ↑ Christiyan, Jaya (2016-09-01). "การประดิษฐ์เครื่องอัดรีดแบบสกรูพื้นฐานเพื่อผลิตเส้นใยสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ" วารสารวิจัยนานาชาติทางวิศวกรรมและเทคโนโลยี 5 .
- ↑ ซิลเวรา, ซิลดา เด คาสโตร; จุสติโน เน็ตโต, โจควิม มาโนเอล (2017) "เกี่ยวกับการออกแบบและเทคโนโลยีของเครื่องอัดรีดสกรูคู่แบบหมุนร่วม " Anais do IX Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação . Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação. เอบีซีเอ็ม. ดอย : 10.26678/ABCM.COBEF2017.COF2017-0017 . สืบค้นเมื่อ 2022-01-11 .
- ↑ ปาห์ล, แกร์ฮาร์ด; ไบทซ์, โวล์ฟกัง; เฟลด์ฮูเซ่น, ยอร์ก; โกรท, คาร์ล-ไฮน์ริช (2007) “กระบวนการพัฒนาผลิตภัณฑ์” . ใน แกร์ฮาร์ด ปาห์ล, โวล์ฟกัง ไบท์ซ, ยอร์ก เฟลด์ฮูเซน, คาร์ล-ไฮน์ริช โกรเต (บรรณาธิการ) การออกแบบทางวิศวกรรม: แนวทางที่เป็นระบบ . ลอนดอน: สปริงเกอร์. หน้า 125–143. ไอ 978-1-84628-319-2 . สืบค้นเมื่อ 2022-01-11 .
- ↑ Sun, Jie; Zhou, Weibiao; Yan, Liangkun; Huang, Dejian; Lin, Lien-ya (2018-03-01). "การพิมพ์อาหารแบบอัดรีดสำหรับการออกแบบอาหารดิจิทัลและการควบคุมคุณค่าทางโภชนาการ"วารสารวิศวกรรมอาหาร อาหารที่พิมพ์ 3 มิติ – การออกแบบและเทคโนโลยี220 : 1–11. doi : 10.1016/j.jfoodeng.2017.02.028 . ISSN 0260-8774 . สืบค้นเมื่อ 2022-01-11 .
- ↑ Guo, Chao-Fan; Zhang, Min; Bhandari, Bhesh (2019-07-01). "การศึกษาเปรียบเทียบระหว่างเครื่องพิมพ์อาหาร 3 มิติแบบใช้เข็มฉีดยาและแบบใช้สกรูโดยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์" Computers and Electronics in Agriculture 162 : 397–404. doi : 10.1016/j.compag.2019.04.032 . ISSN 0168-1699 . สืบค้นเมื่อ 2022-01-11 .
- ↑ I, Porpíglio; Rk, Scalice; Zc, Silveira (2019-01-01). "การออกแบบเชิงสัจพจน์และรูปแบบการแก้ปัญหาที่ประยุกต์ใช้กับหัวพิมพ์ 3 มิติแบบโมดูลาร์โดยใช้การอัดขึ้นรูปวัสดุ" การประชุมออกแบบ CIRP ครั้งที่ 29 ประจำปี 2019, 8-10 พฤษภาคม 2019, Póvoa de Varzim, โปรตุเกส 84 : 143–148. doi : 10.1016/j.procir.2019.04.319 . ISSN 2212-8271 .
- ↑ Wang, Haoqi; Zhang, Xu; Tang, Chengtong; Thomson, Vincent (2018-06-01). "แบบจำลองเชิงความหมายสำหรับการออกแบบระบบเชิงสัจพจน์" . วารสาร Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science 232 (12): 2159–2184. doi : 10.1177/0954406217718858 . ISSN 0954-4062 . สืบค้นเมื่อ 2022-07-11 .
- ↑ Ji, Dandan; Xiao, Yong; Huang, Qiuan; Shi, Huifang (2020-03). "การออกแบบความปลอดภัยและการจำลองเชิงตัวเลขของเครื่องอัดรีดสกรูคู่สำหรับวัสดุพลังงานสูง"วารสารฟิสิกส์: ชุดการประชุม 1507 (2): 022027. doi : 10.1088/1742-6596/1507/2/022027 . ISSN 1742-6596 . สืบค้นเมื่อ 2022-07-21 .
- ↑ Dus, SJ; Kokini, JL (1990). "การทำนายคุณสมบัติความยืดหยุ่นหนืดแบบไม่เชิงเส้นของแป้งสาลีแข็งโดยใช้แบบจำลองเชิงโครงสร้างของ Bird–Carreau" Journal of Rheology 34 (7): 1069–1084 . ISSN 0148-6055
- ↑ Li, Bin; Zhang, Peng; Gu, Hai; Jiang, Jie; Sun, Jianhua; Xu, Yuanyuan; Zhang, Jie (2021-03). "การวิเคราะห์โครงสร้างและการออกแบบเพิ่มประสิทธิภาพของสกรูเครื่องอัดลวด FDM"วารสารฟิสิกส์: ชุดการประชุม 1802 (2): 022003. doi : 10.1088/1742-6596/1802/2/022003 . ISSN 1742-6596 . สืบค้นเมื่อ 2022-07-21 .
- ↑ Zheng, Chao; Zhang, Ling; Govender, Nicolin; Wu, Chuan-Yu (2021-01-02). "การวิเคราะห์ DEM ของการกระจายเวลาการอยู่ในระบบระหว่างการอัดเม็ดด้วยเครื่องอัดเม็ดแบบสกรูคู่" . Powder Technology 377 : 924–938. doi : 10.1016/j.powtec.2020.09.049 . ISSN 0032-5910 . สืบค้นเมื่อ 2022-07-21 .
- ↑ Kowalski, Ryan J.; Pietrysiak, Ewa; Ganjyal, Girish M. (2021-08-01). "การปรับโปรไฟล์สกรูให้เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการอัดรีดอาหารแบบสกรูคู่โดยใช้อัลกอริธึมทางพันธุกรรมและโครงข่ายประสาทเทียม"วารสารวิศวกรรมอาหาร 303 : 110589. doi : 10.1016/j.jfoodeng.2021.110589 . ISSN 0260-8774 . สืบค้นเมื่อ 2022-07-21 .
- ↑ Kumar, Sagar; Sooraj, R.; Kumar, MV Vinod (2021-02). "การออกแบบและการผลิตเครื่องอัดรีดเพื่อรีไซเคิลพลาสติก" . IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1065 (1): 012014. doi : 10.1088/1757-899X/1065/1/012014 . ISSN 1757-899X . สืบค้นเมื่อ 2022-01-11 .
- ↑ Sun, Cuixia; Fu, Jialing; Chang, Yuyang; Li, Saiya; Fang, Yapeng (2022-06-01). "Structure Design for Improving the Characteristic Attributes of Extruded Plant-Based Meat Analogues". Food Biophysics 17 (2): 137–149. doi:10.1007/s11483-021-09692-w. ISSN 1557-1866. Retrieved 2022-07-29.
- ↑ Bernardo, Felipe; Covas, José A.; Canevarolo, Sebastião V. (2022-01). "On-Line Optical Monitoring of the Mixing Performance in Co-Rotating Twin-Screw Extruders". Polymers 14 (6): 1152. doi:10.3390/polym14061152. ISSN 2073-4360. Retrieved 2022-07-29.
- ↑ Emin, M. Azad (2022-01-01). "7 - Key technological advances of extrusion processing". In Pablo Juliano, Roman Buckow, Minh H. Nguyen, Kai Knoerzer, Jay Sellahewa (eds.). Food Engineering Innovations Across the Food Supply Chain. Academic Press. pp. 131–148. ISBN 978-0-12-821292-9. Retrieved 2022-01-11.
- ↑ Jump up to: 18.0 18.1 Sobowale, S. S.; Adebo, O.; Adebiyi, J. A. (2018). "Development of a twin screw extruder". Retrieved 2022-01-09.
- ↑ Jump up to: 19.0 19.1 19.2 Sobowale, Sunday Samuel (2017). "Design, construction and performance evaluation of a twin screw extruder". Agricultural Engineering International: CIGR Journal 19 (4): 181–186. ISSN 1682-1130.
- ↑ Jump up to: 20.0 20.1 Senanayake, S. A. M. A. N. S; Clarke, B (1999-05-01). "A simplified twin screw co-rotating food extruder: design, fabrication and testing". Journal of Food Engineering 40 (1): 129–137. doi:10.1016/S0260-8774(99)00049-7. ISSN 0260-8774. Retrieved 2022-01-09.
- ↑ Yamsaengsung, Ram; Noomuang, Chumporn (2010). Finite Element Modeling for the Design of a Single-Screw Extruder for Starch-Based Snack Products. pp. 5.
- ↑ Jr, Harold F. Giles; III, Eldridge M. Mount; Jr, John R. Wagner (2004-12-31). Extrusion: The Definitive Processing Guide and Handbook. William Andrew. ISBN 978-0-8155-1711-5.
- ↑ Gupta, RS Khurmi (2005). A Textbook of Machine Design. S. Chand Publishing. ISBN 978-81-219-2537-2.
- ↑ Singh, R. Paul; Heldman, Dennis R. (2001-06-29). บทนำสู่วิศวกรรมอาหาร . สำนักพิมพ์ Gulf Professional Publishing. ISBN 978-0-08-057449-3 .
- ↑ "การออกแบบและการประเมินประสิทธิภาพของเครื่องกะเทาะเปลือกแตงโม - Sobowale - 2016 - วารสารวิศวกรรมกระบวนการอาหาร - ห้องสมุดออนไลน์ Wiley" สืบค้นเมื่อ 2022-01-09
- ↑ โซโบวาเล, ซันเดย์ ซามูเอล; อเดบียี, เจเน็ต อเดยินกา; อาเดโบ, โอลูวาเฟมิ อาโยเดจิ (2017) "การออกแบบ การสร้าง และการประเมินประสิทธิภาพของเครื่องคั่วแบบการิ " วารสารวิศวกรรมกระบวนการอาหาร 40 (3): –12493 ดอย : 10.1111/jfpe.12493 . ISSN 1745-4530 สืบค้นเมื่อ 2022-01-09 .
- ↑ข้ามไปที่:27.0 27.1 27.2 Justino Netto, Joaquim M; Silveira, Zilda de C (2018). " การออกแบบหัวพิมพ์สามมิติที่เป็นนวัตกรรมใหม่โดยใช้การอัดขึ้นรูปด้วยสกรูคู่" วารสารการออกแบบเชิงกล 140 (12): 125002. ISSN 1050-0472
- ↑ โคห์ลกรูเบอร์, เคลเมนส์ (2012) เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่แบบหมุนร่วม Carl Hanser Verlag GmbH Co KG. ไอ 3-446-43341-4 .
| ผู้เขียน | |
|---|---|
| ใบอนุญาต | ซีซี-บี-เอสเอ-4.0 |
| องค์กรต่างๆ | มหาวิทยาลัยเวสเทิร์น , FAST |
| อ้างอิงเป็น | Seyyed Ali Sadat (2022–2024). "การทบทวนวรรณกรรมเกี่ยวกับการออกแบบเครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่" . Appropedia . สืบค้นเมื่อ 16 พฤษภาคม 2026 . |