Twin screw extruder design literature review/Çift vidalı ekstrüder tasarımı literatür incelemesi

▼Western Üniversitesi'nin Ücretsiz Uygun Sürdürülebilirlik Teknolojisi (FAST) Araştırma Grubu

Aranıyor! Güneş enerjili açık kaynaklı 3 boyutlu yazıcı ve geri dönüşüm ile dağıtılmış bir gelecek yaratacak öğrenciler. Dr. Joshua Pearce ile iletişime geçin - Buradan başvurun
Ana Sayfa · Projeler ve Yayınlar · Yöntemler · Literatür incelemeleri · Kişiler · Sponsorlar · Haberler · Ücretsiz Yazılım · YouTube · LinkedIn · Github · Çocuklar için!

▼Bu sayfa bir literatür taramasıdır . Bu sayfayı düzenlemekten , kaynaklar ve özetler eklemekten çekinmeyin .

Bu literatür taramasının temel amacı, çift vidalı ekstrüder tasarımı için standartlaştırılmış adım adım bir prosedür tanımlamaktır. Bu sayfa, Prof. Joshua M. Pearce'in gözetiminde yürütülen Fast'in plastik atıklardan gıda üretimi projesine adanmıştır .

Çift vidalı ekstrüder şu bileşenlerden oluşur: hazne, tambur, değişken vida hızı ve sıcaklık kontrolü, elektrik motoru ve farklı boyut ve şekillerde ürünler üretmek için değiştirilebilir kalıplar. Çift vidalı ekstrüderin şematik diyagramı Şekil 1'de gösterilmiştir.

Özet: Schneider ^{[ 1 ],} 1950'lerin başlarında Anton ve Wilhelm Anger tarafından geliştirilen ve plastik vasıtasıyla boruların birleştirilmesi sorununu aşarak 12*D uzunluğunda bir çift vidalı ekstrüder inşa eden, ters yönde dönen çift vidalı ekstrüderin evrimsel ilerlemesini tarihsel olarak incelemiştir. Çift vidalı ekstrüder teknolojisindeki yirmi yıllık ilerlemenin ardından, en aktif iki şirket olan Thyssen ve Rheinstahl 1972'de birleşti ve Thyssen Plastik Maschinen (TPM), 1976'da 50, 60, 85, 107, 130 ve 160 mm vida çaplarına sahip yeni bir paralel çift vidalı ekstrüder serisi modeli geliştirerek çalışmalarına başladı. Paralel modellerde radyal ve eksenel kuvvetlerin güvenli bir şekilde ayarlanması sorununu çözmek için, dağıtıcı tahrikini şekillendirmek için tasarım avantajlarına sahip konik çift vidalı ekstrüderler geliştirildi. İlk model 1964 yılında Anger (AGM) tarafından tasarlanmış ve tek konik vidalı ekstrüder olarak adlandırılmıştır. 1974 yılında Krauss-Maffei tarafından çift konik vidalı ekstrüder tanıtılmış olup, bu ekstrüderde kanat derinliği besleme bölümünden ölçüm bölümüne doğru sürekli olarak azalmakta ve sonuç olarak üretim hızı artmaktadır. Biraz sonra, Krauss-Maffei 1974 yılında, yaklaşık 800 ila 1000 kg/saat arasında üretim hızına sahip büyük boruların üretimi için uygun olan çok vidalı bir ekstrüder önermiştir. Bazı çok vidalı tasarımlar, iki çift vidanın tek bir ikiz vida olarak birleştirilmesiyle geliştirilmiştir. Daha küçük vida çapları, yüzey alanının üretim hızına oranının daha yüksek olmasını sağlayarak dışarıdan daha fazla ısı enerjisi girişine olanak tanır. Isı ve kesme enerjisi girişine ek olarak daha iyi malzeme sıkıştırması sağlamak için kısma tasarımları geliştirilmiştir. 1976 yılında, çapları 50 ile 160 mm arasında değişen altı adet yepyeni paralel çift vidalı ekstrüder tanıtıldı. Profil vidaları, kırıcı plaka yerine, birbirine sıkıca kenetlenen çift kanatlı bir kısma mekanizmasıyla donatıldı ve peletleme ve boru vidaları da bölme plakalarıyla donatıldı.

Özet: Arvind ve ark. ^{[ 2 ]} , 3D yazıcıların filament üretiminde temel bir vidalı ekstrüder ürettiler; bu, 3D baskı endüstrisinin hayati bir parçasıdır. Vidalı konveyör, tahrik sistemi, besleme ünitesi, ısıtma sistemi, döküm ve ekstrüzyon başlığı, herhangi bir vidalı ekstrüderin temel bileşenleridir. Tasarlanan vidalı ekstrüderin optimum özelliklerini seçme yaklaşımımız, endüstri uzmanlarıyla yapılan bir görüşme ve literatür incelemesine dayanarak düzenlenmiştir. Daha sonra, metodoloji veri toplama, parametre seçimi, kısıtlamaların belirlenmesi, malzeme temini ve çizim olmak üzere beş adıma ayrılmıştır. Çizim aşamasında, vidalı ekstrüderin çeşitli bileşenlerini bir bütün tasarım olarak bir araya getirmek için Autodesk Inventor kullanılmıştır. Son olarak, ekstrüderin nihai tasarımı üretilmiş ve vidalı ekstrüderin nozül yoluyla plastik filament elde etmek için düzgün çalışabildiğinden emin olmak için test edilmiştir. İyi bir ekstrüzyon elde etmek için, vidalı ekstrüderin yapısında kullanım sırasında hem yumuşak çelik hem de paslanmaz çeliğin genleşme hesaplamaları yapılmıştır.

EN-8 (Euro Standard-8) orta karbonlu çelik, 40 mm sabit hatveye ve 20 ila 32 mm arasında değişen merkez çapına sahip vida çubuğunu yapmak için kullanılır. Vida dişinin dış çapı 37,8 mm'dir. Helis açısı 18° ve diş genişliği 4 mm'dir. Vida çubuğu, EN8 (Euro Standard 8) orta karbonlu çelikten (soğuk çekme yöntemiyle temin edilen alaşımsız çelik) tek bir çubuktan yapılır. Dört çeneli aynaya sahip bir torna tezgahına silindirik bir kalıp çeliği bloğu monte edildi. Kalıp çeliği stoğu, işleme işleminden önce ve işlem boyunca malzeme eşmerkezliliğini sağlamak için torna ekseninin merkeziyle hizalandı. Meme pirinçten yapılmıştır ve ekstrüzyon kafasına takılır. Pirinç stok parçası 25,4 mm standart çapta elde edildi ve daha sonra çeşitli işleme prosedürlerine tabi tutuldu. Üretilen vidalı ekstrüderin incelenmesi için yapılan ilk test, gözlem ve analizlerde, haznenin aşırı ısındığı ve nozul bölgesinde sıcaklığın düştüğü tespit edildi. Üretilen vidalı ekstrüder, ön test, gözlem ve analizlere tabi tutuldu ve bu da haznenin aşırı ısındığını ve nozul bölgesinde sıcaklığın düştüğünü ortaya koydu. Bu nedenle, uygun filament çapı elde etmek için üretilen vidalı ekstrüdere son modifikasyon uygulandı.

Özet: Justino Netto ve Silveira ^{[ 3 ],} Katmanlı Üretimde değiştirilebilir bir baskı kafası tasarlamak için değerli bilgiler sağlayan eş dönen ikiz vidalı ekstrüder segmentleri için metodik bir prosedür tekniği önerdi. Sonuçları, vidaların hatasız bir şekilde düzgün dönebildiğini ve malzemenin tahmin edildiği gibi kalıba aktarıldığını gösterdi. Yöntemleri, Pahlve ark. ^{[ 4 ]} 'e göre küçük hacimli toz malzemeyi (yaklaşık 100 g) işlemek için tasarlanmış bir mikro ikiz vidalı ekstrüderin tasarımına dayanmaktadır ; tasarım süreci, bilgi toplama ve kavramsal tasarım adımlarından sonra gelen ön boyutlandırmayı içerir. Standart model konfigürasyonunun güvencelerinden sonra, tasarımın boyutları ve toleransları, üretim prosedürleri ve fiyatları içeren yönleri kesinleştirildi.

Not 1: Akış kanalı boyunca hızı sürekli olarak artırmak için, ölü noktaları önlemek amacıyla kalıp tasarımı sırasında temel hususlar dikkate alınmalıdır; bu nedenle akış direnci parametresi ( Kp ) _, makalelerindeki Denklem 13 kullanılarak hesaplanmıştır.

Not 2: Bulguları, geliştirilen tasarım yaklaşımının polimer karıştırma mini ekstrüderi ve 3D baskı kafası olarak kullanıma uygun olduğunu göstermiştir.

Özet: Sun ve ark. ^{[ 5 ],} bu araştırma alanındaki sorunları ve gelişmeleri belirlemek için " ekstrüzyon teknikleri yoluyla gıda baskısı " bağlamında yayınlanmış çalışmaları incelemiştir. Gıda baskı işleminde esas olarak Kartezyen, Delta, Polar ve Seçici Uyumlu Montaj Robot Kolu (SCARA) dahil olmak üzere çok eksenli konfigürasyonlar kullanılmaktadır. Kartezyen yapıda soldan sağa, önden arkaya ve yukarıdan aşağıya hareket için X, Y ve Z eksenleri bulunur. Delta'da dairesel bir baskı tablası kurulur ve baskı kafası üç üçgen kol ile bunun üzerine yerleştirilir. Polar gıda yazıcısı, Z eksenini kapsayacak şekilde yukarı ve aşağı, X ve Y eksenlerini teğetsel olarak kapsayacak şekilde sola ve sağa hareket edebilen bir baskı kafasının yanı sıra dönen bir tabla içerir. SCARA konfigürasyonu, XY düzleminde hareket eden bir robot kolundan ve Z ekseni boyunca hareket eden ek bir aktüatörden oluşur. Baskı boyutuna oranla daha yüksek oranda besin bileşeni hacmi, daha kısa üretim süresi ve daha düşük maliyet nedeniyle, Delta veya Polar yapılı yazıcıların tasarlanmasına olan ilgi artmaktadır. Baskı doğruluğu, tutarlı ve tekrarlanabilir üretim için önemli olsa da, gıda baskısında genellikle plastik baskı veya tıbbi baskıya göre daha az talepkardır. Çeşitli tasarlanmış gıda yazıcılarında, şırınga, hava basıncı ve vida olmak üzere üç ekstrüzyon mekanizması kullanılmaktadır. Şırınga tabanlı ekstrüzyon ünitesi, besleme malzemelerini depolamak için bir şırınga ve ekstrüzyon işlemini çalıştırmak için bir kademeli motordan oluşur. Hava basıncıyla çalışan bir ekstrüzyon cihazı, pnömatik bir pompa ve kapsüllenmiş bir gıda kartuşundan oluşur; pnömatik pompa, kapsüllenmiş gıda kartuşu içindeki malzemeyi nozülden dışarı iter. Vida tabanlı ekstrüzyonda ise sürekli baskı için gıda malzemeleri kartuşa yüklenir ve bir burgu vidası ile nozüle aktarılır.

Guo ve ark. ^{[ 6 ],} gıda endüstrisinde esas olarak kullanılan iki ekstrüzyon tabanlı 3D baskı yöntemi olan şırınga tabanlı ve vida tabanlı 3D gıda yazıcıları arasındaki farkı incelemek için hesaplamalı bir araştırma düzenledi. Bu çalışmada, iki tip 3D baskının akışkan özelliklerini değerlendirmek ve karşılaştırmak için hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) modelleri ele alındı. Ayrıca, iki farklı 3D gıda yazıcısını karşılaştırmak için deneysel bir 3D baskı değerlendirmesi yapıldı. CFD simülasyonları, ticari olarak temin edilebilen FEM tabanlı bir bilgisayar programı olan COMSOL Multiphysics bilgisayar yazılımı kullanılarak gerçekleştirildi. Bu çalışmada, sırasıyla vida tabanlı ekstrüzyon 3D baskı ve şırınga tabanlı ekstrüzyon 3D baskı donanımındaki akışkan özelliklerini ele almak için CFD Modülünün dönen makine ve laminer akış özellikleri kullanıldı. 3D baskı için mürekkep, püre haline getirilmiş patateslerden yapıldı. Deney boyunca sıcaklık 26 santigrat derecede sabit kaldı. Söz konusu akışkan, laminer akış arayüzüne sahip, tek fazlı, sıkıştırılamaz bir akışkan olarak kabul edildi.

Not: Simüle edilmiş bir model incelemesi, vidalı 3D gıda yazıcısının karmaşık bir akışkan özelliğine sahip olduğunu ve ekstrüzyon tüpündeki duvarlar ile vida kanatları arasındaki boşlukta birkaç geri akışın keşfedildiğini ortaya koymuştur. Öte yandan, şırınga tabanlı 3D gıda yazıcısının daha basit ve kolayca değiştirilebilen akışkan özelliklerine sahip olduğu görülmüştür. Ayrıca, deneysel 3D baskı, vidalı 3D gıda yazıcılarının viskoz mürekkeplerin ekstrüzyonu için uygun olmadığını göstermiştir. Bu çalışma, doğru baskı stratejisi seçimi için veri, teorik bir temel ve gelişmiş 3D baskı araştırmaları ve modern yazıcı tasarımı için özel bir kılavuz sağlamaktadır.

Özet: Porpíglio ve ark. ^{[ 7 ],} modüler bir 3D baskı kafasına uygulanan çözüm varyantları yöntemi ve aksiyomatik yönteme dayalı entegre bir prosedür tasarladı. Çözüm varyantları yöntemi, herhangi bir kriter için önemine göre 0 ile 1 arasında pozitif bir sayı atanarak belirlenir. Test 3D yazıcısına bağlı dikey ikiz vidalı bir başlığın iletim çerçevesinin değerlendirilmesiyle, önerilen yöntem gerçek dünya problem senaryosunda test edildi. Vaka çalışması 3D yazıcısı, bileşik ve polimer karışımı tanımının yanı sıra filament üretimi de içeren 4D baskı deneyleri için hammadde olarak az miktarda (yaklaşık 200 g) toz kullandı ^{[ 8 ].} Bulguları, sonsuz dişli çiftinin çerçeveyi sürmek için en iyi seçenek olduğunu gösterdi (çözüm varyasyonunun değerlendirilmesinden elde edilen daha yüksek değer). Şaftlara senkronizasyon aleti (korelasyonlu ikiz vidalar) ile ilgili olarak, çözüm varyasyonunun değerlendirilmesiyle, iki ekstrüderi birbirine bağlayan bir senkronizasyon dişlisi olan bir çerçeve seçildi ve bu da toplam ağırlıklı değerlerin 7,55'e yükseldiğini gösterdi. Bulgular, sırasıyla 0,838 ve 0,500 değerlerini veren reangularity ve semangularity listeleriyle desteklendi ve bu da yüksek derecede tasarım esnekliğine sahip bir tahrik çerçevesi olarak birleştirilmiş sonsuz dişli çiftinin seçimini doğruladı.

Özet: Ji ve ark. ^{[ 9 ]} , güvenli koşullar sağlayarak enerjik malzemeler için çift vidalı bir ekstrüder oluşturdu. Bu çalışmada, çeşitli basınç tahliye konfigürasyonlarına sahip çift vidalı namlularda enerjik malzemelerin patlama momentini tahmin etmek için sonlu eleman yaklaşımına dayalı doğru bir sayısal simülasyon yer almaktadır. Dişli elemanlarının geometrik özellikleri şöyledir: Vidanın dış çapı 50,4 mm, merkez mesafesi 40,8 mm, dış çapı ve namlusu 0,5 mm'lik bir boşlukla ayrılmıştır ve adımları sırasıyla 50 mm ve 75 mm'dir. Ayrıca, yolluk akış özelliklerini karakterize etmek için Bird-Carreau modeli kullanılmıştır. ^{[ 10 ]} Patlayıcı dalgalara karşı direnç göstermek için özel bir namlu tasarlanmıştır ve namlu modelinde iki basınç tahliye deliği dikkate alınmıştır. Sonuçları, çift vidalı ekstrüderlerle enerjik malzemelerin üretimi sırasında vida kanadının üst kısmının ve birbirine geçme bölgesinin en büyük basınca ve kayma hızına sahip olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, patlama kazaları ve detonasyonun bu noktalarda meydana gelme olasılığı en yüksektir. Yatay olarak bölünmüş namlunun içindeki basınç, normal bir namlu düzenine göre gözle görülür şekilde daha düşüktür. İkincil basıncın ortadan kalktığı ve namlunun deformasyonunun büyük ölçüde azaldığı gösterilmiştir.

Özet: Li ve ark. ^{[ 11 ]} , dünyada en yaygın kullanılan 3 boyutlu baskı teknolojilerinden biri olan eriyik biriktirme modelleme (FDM) tel ekstrüder vidasının optimize edilmiş bir tasarımını önerdi. Bu araştırmada, ekstrüder vidasındaki akış parametrelerini tahmin etmek için ANSYS sonlu eleman yazılımı kullanıldı. Vida adımı, vida derinliği, vida oluk genişliği, vida kenar genişliği ve ölçüm bölümünün uzunluğunun hız alanı, basınç alanı, sıcaklık alanı ve kayma hızı üzerindeki etkilerini araştırmak için ortogonal test yöntemi kullanıldı. Ayrıca, vida 3 boyutlu modelini oluşturmak için SolidWorks yazılımı kullanıldı ve simülasyon sırasında belirli özelliklere sahip ABS malzeme kullanıldı. Son olarak, önerilen modelin etkinliği, Minitab sürüm 17 yazılımı kullanılarak her parametre için incelendi. Faktörlerin ideal değerleri belirlendikten sonra, optimize edilmiş vida incelendi ve doğrulandı. Elde ettikleri sonuçlar, önerilen tel ekstrüderin, vida adımı, vida oluğu derinliği, vida kenarı genişliği ve ölçüm bölümü uzunluğu sırasıyla 15 mm, 1,3 mm, 1,5 mm ve 85 mm olduğunda verimli bir şekilde çalışabildiğini göstermiştir. Optimize edilmiş vida, ABS malzemenin erime verimliliğini artırabilir.

Özet: Zheng ve ark. ^{[ 12 ]} , ayrık eleman yöntemi (DEM) kullanarak ikiz vidalı granülasyon (TSG) sürecini incelemiştir. Bu çalışmada, hem makroskobik hem de mikroskobik bilgiler elde etmek için DEM'in geliştirilmesinde bir grafik işlemci birimi (GPU) temeli kullanılmıştır. DEM'deki her parçacığın öteleme ve dönme hareketleri Newton'un ikinci yasası ile belirlenir. Vida yarıçapı (R _s ), merkez hattı mesafesi (C _l ), ​​iki vida arasındaki boşluk (s), iç namlu ile vida arasındaki boşluk (b) ve paralel kanal sayısı (e) birincil geometrik özelliklerdir. İki vida birbirine diktir. Başlangıçta, ikiz vidalı granülatör geometrileri bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı kullanılarak oluşturulmuş ve daha fazla işlem için standart stereolitografi (STL) formatında bir dosya olarak kaydedilmiştir. Daha sonra, STL dosyası BlazeDEM-GPU'ya yüklenmiş ve burada ikiz vidalı granülatör için DEM modeli oluşturulmuştur. Sistem performansının değerlendirilmesi için, vida hızı, vida konfigürasyonu ve malzeme parametrelerine bağlı olarak kalış süresi dağılımı (RTD) belirlendi. Kalış süresi dağılım fonksiyonu (E-eğrileri), daha büyük parçacık boyutu ve daha yüksek vida hızı için daha düşük bir yayılım gösterdi; bu da parçacıkların çift vidalı granülatörde önemli ölçüde kalış süresine sahip olduğu anlamına gelmektedir. Sonuç olarak, bulguları, DEM'in çift vidalı granülasyonların modellenmesi için güvenilir bir temel oluşturabileceğini göstermiştir. Bununla birlikte, vida düzenlemesinin ve formülasyon parametrelerinin (parçacık şekli ve sıvı bağlayıcı ilavesi gibi) çift vidalı granülasyon davranışı üzerindeki etkileri gelecekteki çalışmalarda incelenmelidir.

Özet: Kowalski ve ark. ^{[ 13 ],} genetik algoritma modeli ve sinir ağı uygunluk fonksiyonunun bir kombinasyonunu kullanarak vida profili tasarım sürecini optimize etmek için yeni bir yöntem geliştirdi. Çeşitli hedef ürünler için vida profillerinin belirli özellikleri gerekli koşullarda dikkate alındı. Basınç, motor torku, özgül mekanik enerji (SME), genleşme oranı (ER), su emme (WAI) ve suda çözünürlük (WSI) dahil olmak üzere optimum ikiz vidalı gıda ekstrüzyon performansı için çok yönlü nicelikler tahmin edildi. Bu çalışmada, USDA Batı Buğday Kalite Laboratuvarı'ndan (Pullman, WA, ABD) elde edilen sert kırmızı bahar mumlu buğday unu (var. Sagitario) kullanıldı. Un, kuru bazda %14,1 protein içeriyordu ve belirtilen nem içeriğine ulaşmak için bir karıştırıcıda 4 ℃'de hidrate edildi. Amiloz eksikliğini doğrulamak için iyot çözeltisi ile kolorimetrik inceleme kullanıldı. Ekstrüzyon işlemi, 20 mm çapında eş dönen çift vidalı bir ekstrüder (Model TSE 20/40, CW Brabender Instruments Inc., South Hackensack, NJ, ABD) ile gerçekleştirildi. Ekstrüder, 20:1 L/D oranı ve dört ayrı sıcaklık kontrollü bölge ile çalıştırıldı. Hem genetik algoritma modeli hem de sinir ağı modeli MATLAB (R2015b, MathWorks, Inc., Natick, MA, ABD) kullanılarak uygulandı. Basınç, motor torku ve SME işlem yanıtları için, sinir ağı modelleri yüksek R² değerleri (>0,979) gösterirken ^, ER (0,935), WSI (0,900) ve WAI ürün yanıtları (0,847) önemli ölçüde daha düşük R² değerleri gösterdi ^. Genetik algoritma modeli kullanılarak beş bağımsız denemede beş farklı hedef ürün üretildi. İki standart sapma ile 1, 3, 4 ve 5. denemeler arasında, ikinci deneme tahmin edilenden biraz daha yüksek bir genleşme gösterdi. 1, 2 ve 4 numaralı denemelerde su emme indeksi iki standart sapma aralığındaydı. 1, 3, 4 ve 5 numaralı denemelerde su çözünürlüğü indeksi iki standart sapma aralığındaydı. Tahmin edilen varyans, özellikle daha geniş bir değişkenlik aralığına sahip olan WAI'de önemliydi. Son olarak, bulguları, önerilen yöntemin daha iyi bir ekstrüzyon işlemi sağlamak için vida profili tasarımının optimum özelliklerini tahmin etmede yeterli verimliliğe sahip olduğunu gösterdi.

Özet: Kumar ve ark. ^{[ 14 ]} , 3D yazıcı tasarımının hayati bir parçası olan geri dönüştürülebilir plastiklerden filament üretmek için bir ekstrüzyon sistemi geliştirdi. Bu çalışmada, PET şişe peletlerinden 3D baskı lifi üretmek için bir ekstrüzyon makinesi inşa edildi. Son tasarım, polietilen tereftalat plastik su şişelerini homojen bir lif olarak dışarı attıktan sonra parçalayan, çözen ve karıştıran düşük maliyetli, yüksek performanslı bir makineydi. Tasarlanan ekstrüzyon sisteminin ana prosedürü, geri dönüştürülebilir plastik peletleri bir tutucudan metal bir hattaki ısıtma noktasından geçiren ve plastiğin yüksek termal sıcaklıkla sıvılaştırıldığı bir vida içerir. Daha sonra, sıvılaştırılmış plastik peletler, bir lif oluşturmak için hattın sonuna doğru bir çıkıştan sıkıştırılmak üzere tutucudan vidaya hareket ettirilir. Ekstrüzyon işlemi, ekstrüder nozülünün takılması, malzeme sıcaklığının sabitlenmesi, besleme haznesi, kılavuz filament ve filament çapının ölçülmesi dahil olmak üzere beş ayrı aşamadan oluşur ve bu aşamada sıcaklık, farklı filament boyutları elde etmek için değiştirilebilir. Tasarım süreci, namlu, hazne, nozul, vida çubuğu, parçalayıcı bıçak, parçalayıcı dökümü ve ekstrüzyon düzeneği olmak üzere yedi aşamada gerçekleştirildi. Elde edilen sonuçlar, sıcaklık aralıklarının 230-250°C arasında sabitlenmesiyle optimum sonucun elde edilebileceğini ve ısı iletiminin azaltılmasıyla yüksek verimlilik oranının sağlanabileceğini gösterdi. Kap ile sıcak bölge arasındaki mesafenin artırılmasıyla, daha büyük hacimde plastik dahil edilebiliyor ve bu da ekstrüderin ısıtma hattının delta bölgesinin tıkanma riski olmadan daha fazla lif boşaltmasına olanak tanıyor.

Özet: Sun ve ark. ^{[ 15 ]} , gerçek hayvan etlerine benzer bitki bazlı et analoglarının kalitesini iyileştirmek için bir yapı tasarımı geliştirdi. Bu çalışmada, formülasyonları değerlendirmek ve ekstrüzyon koşullarını optimize etmek için yüksek nemli ekstrüzyon teknolojisi kullanıldı ve yapı ile formülasyon/işleme arasındaki bağlantı açıklandı. Et analoglarında lifli yapıların üretiminde proteinler, polisakkaritler ve bunların karışımları gibi önemli yapısal bileşenlerin önemi araştırıldı. Daha sonra, et analogu kalitesine ulaşmada namlu sıcaklığı, soğutma kalıbı tasarımı ve yem nem seviyesinin etkisi incelendi. Bulguları, yüksek nemli ekstrüzyonun bitki bazlı et analogları üretmek için gerçekçi ve uygun maliyetli bir işleme yöntemi olduğunu gösterdi. Ayrıca, namlu sıcaklığı ve yem nem içeriği gibi işlem faktörlerinin düzenlenmesiyle son ürünün gerekli nitelikleri elde edilebilir.

Özet: Bernardo ve ark. ^{[ 16 ],} çeşitli geometrileri dikkate alarak eş dönen ikiz vidalı ekstrüderlerin küresel karıştırma performansını değerlendirmek için Çevrimiçi optik izleme yöntemi önerdi. Önerilen teknoloji, dağılmış faz parçacıklarının neden olduğu ışık saçılması ve gecikmesine dayanmaktadır; bu da parçacık sayısı (bulanıklık olarak) ve şekli (şekil çift kırınımı olarak) hakkında bilgi edinmek için kullanılabilir. Daha sonra, üç ayrı yoğurma bloğu boyunca çeşitli eksenel noktalarda ve çeşitli vida hızlarında, kalış süresi dağılım eğrileri (RTD) oluşturuldu. K parametresi (bir RTD eğrisinin altındaki alana bağlı darbe eğrisindeki bir sabit) ve RTD eğrilerinin varyansı, dağılımsal ve dağıtıcı karıştırma indekslerini göstermek için kullanıldı. K'nin dağılımsal karıştırmanın doğru bir göstergesi olduğu, varyansın ise dağıtıcı karıştırmayı değerlendirmek için kullanılabileceği gösterilmiştir. Deney sonuçları, bu karıştırma indekslerinin işlem koşullarındaki değişikliklere duyarlı olduğunu ve her yoğurma bloğu geometrisinin tahmin edilen davranışını yansıttığını göstermiştir.

Özet: Emin ^{[ 17 ],} uyarlanabilir gıda ürünleri üretmek için çeşitli hammaddelerin kullanımındaki esnekliği nedeniyle gıda endüstrilerinde değerli bir yere sahip olan ekstrüzyon işleminin en son teknolojik gelişmelerini incelemiştir. Bu işlemle ilgili çalışmalar, esas olarak ekstrüde edilmiş hammadde ve ürünlere istenen şekil ve dokuyu verme ile ilgili olan vida ve kalıp olmak üzere iki temel bölüme ayrılmıştır. Bu iki bölümden sonra, ürün müşteriler tarafından tüketilmeye hazır hale gelir. Tasarlanan ürünlerin kalitesini sağlamak için, reaksiyon özellikleri ve reolojik özellikler de dahil olmak üzere bazı analizler yapılmıştır. Reaksiyon özellikleri analizinde, yalnızca moleküler etkileşimler değil, sıcaklık, zaman, kayma gerilimi, bileşenler, karıştırma oranı ve su içeriği gibi bazı faktörler de dikkate alınır. Reolojik özelliklerde, vida bölümünde karıştırma özellikleri, termal ve mekanik gerilim profili veya kalıp bölümünde genleşme ve dokulandırma incelenir. İşleme koşullarının analizi, termal gerilim profili analizi, termomekanik gerilim profili ve karıştırma özellikleri analizini içeren bir diğer kritik adımdır. İlk analiz (termal gerilim profili) için, malzemenin sıcaklığı ve kalış süresiyle ilgili bazı bilgilerin toplanması çok önemlidir. Daha sonraki analiz (termomekanik gerilim profili ve karıştırma özellikleri) için ise, termomekanik gerilim profili ve karıştırma özellikleri hakkında gerekli bilgileri elde etmek amacıyla, esas olarak ANSYS POLFLOW sonlu elemanlar yöntemi (FEM) kodu kullanılarak sayısal analiz yapılır. Toplanan bilgiler daha sonra, istenen ürünü elde etmek veya farklı tercih edilen ölçeklerde ürünler elde etmek için süreci hassas bir şekilde ayarlamak amacıyla kullanılabilir.

Özet: Bu tasarım prosedürü, Sobowale ve diğerleri ^{[ 18 ] [ 19 ]} tarafından çift vidalı bir ekstrüder üretmek için kullanılmıştır. Ekstrüder, Senanayake ve Clarke ^{[ 20 ]} ve Yamsaengsung ve Noomuang ^{[ 21 ]} tarafından yürütülen çift vidalı ekstrüder yapımında belirtilen tüm sorunları çözmek için tasarlanmıştır .Bu çalışmada, tasarlanan ekstrüderin performansı, taro unu, değişen besleme nem içeriği (FMC) ve vida hızı (SS) dahil olmak üzere çeşitli aletler kullanılarak araştırılmıştır. Ekstrüderin tüm parçalarının uygun şekilde monte edildiğinden ve yüksek verimlilikle düzgün çalıştığından emin olmak için genleşme oranı, kalış süresi (RT), verim ve fonksiyonel verimlilik gibi çeşitli faktörler analiz edilmiştir. İnşa edilen ekstrüder, ürünlerin oldukça iyi genleşmesiyle mükemmel bir şekilde çalışmıştır. Artan sıcaklıklarda taro ekstrüdatının renk değişimine yol açması ve bunun sonucunda istenmeyen bir ürün oluşması dışında, çalışma sırasında ciddi bir sorun yaşanmamıştır. Bu durum nihayetinde namlu sıcaklığını ve kullanılan FMC'yi etkiledi ve soğuk ekstrüzyonun taro ekstrüdatı için daha uygun olduğu öne sürüldü. Makineye çeşitli şekillerde yedek kalıp ünitesi yerleştirilerek yapılan testler, ekipmanın çok fonksiyonlu bir ekstrüzyon makinesi olarak çeşitli şekil ve boyutlarda çok sayıda ürün üretebilme yeteneğini kanıtladı.

Tasarım hesaplamaları, Senanayake ve Clarke, ^{[ 20 ]} Harold ve diğerleri , ^{[ 22 ]} Khurmi ve Gupta, ^{[ 23 ]} Singh ve Heldman, ^{[ 24 ]} ve Sobowale ve diğerlerinin çalışmalarına ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 19 ]} dayanarak gerçekleştirilmiştir . Tasarlanan çift vidalı ekstrüderin çeşitli parametreleri Tablo I'de listelenmiştir. Temel değerler tanımlanmış ve daha az öneme sahip diğer değerler tasarım hesaplamaları sırasında elde edilmiştir. Bu parametreler, ticari, seri üretim ve hassas ekstrüde ürünler açısından uygun bir çift vidalı ekstrüder tasarlama hedeflerini karşılamak için kritiktir. Bu nedenle, çift vidalı ekstrüder tasarımı sırasında parametre değerlerinin ve aralarındaki ilişkinin dikkatlice değerlendirilmesi gerekir.

Özet: Justino Netto ve Silveira ^{[ 27 ],} 3B nesnelerin doğru bir şekilde oluşturulması için hem işlem içi çoklu malzeme karıştırma hem de ürünün doğrudan biriktirilmesi yaklaşımlarının aynı anda organize edildiği ikiz vidalı ekstrüzyon konseptini uygulayarak bir 3B Yazıcı kafası (Şekil 2) tasarladılar. Metodolojileri, Kohlgrüber'in Eş Dönen İkiz Vidalı Ekstrüder Tasarımı kitabına dayanarak oluşturuldu . ^{[ 28 ]} Biçimlendirilmiş prosedürün doğruluğunu değerlendirmek için, bir 3B yazıcı kullanılarak gerçek ölçekli bir ABS baskı kafası üretildi. Prototipleme deneyi, küçük vida elemanlarının üretiminin zorlayıcı ancak mümkün olduğunu ortaya koydu. Ayrıca, bulguları, iletim sistemini daha kompakt hale getirmek için alternatif prosedürlerin düzenlenmesi gerektiğini ortaya koydu. Dahası, kullanılan çerçeve, küçük ölçekli tasarımla ilgili diğer projelerde kullanılabilir ve 3B baskı kafalarının tasarımındaki etki faktörlerini açıkça tanımlamak için faydalı bir sistematik yaklaşım sağlayabilir.

Tablo II, Netto ve Silveira tarafından önerilen ikiz vidalı ekstrüzyona dayalı üç boyutlu bir baskı kafasının tasarım parametrelerini göstermektedir. ^{[ 27 ]} Literatürdeki benzer çalışmalar bu değerli bilgiyi rapor etmeyi ihmal etmektedir. Bu çalışmada, gelecekteki çalışmalar için eksiksiz bir kılavuz sağlamak amacıyla tasarım prosedürünün yönlerine sistematik bir yaklaşım rapor edilmiştir. Dahası, bu çalışmanın analitik modelleri, benzer çalışmalarda diğer küçük ölçekli ekstrüderlerde karar verme sürecini uyarlamak için çok faydalıdır.