Hochdynamische Heizleistungsmodulation im Kunststoff-Spritzguss mit Hochfrequenz- Spannungsversorgung

Die Anwendung klassischer Halbwellenmodulation oder Phasenanschnittsteuerung bei 50 bzw. 60 Hz Wechselspannung ist Stand der Technik des Heizungsverfahrens in der Kunststoffspritzgussindustrie. Die alternative hochfrequente dynamische Steuerung elektrischer Leistung wie z.B. Regelung elektrischer Antriebe, längst Stand der Technik darstellt, kann nicht ohne Weiteres auf die Kunststoffspritzgussverfahren übertragen werden. Um das zu realisieren, müssen neben technologischen Problemen und Fragen unter Anwendung von wissenschaftlichen Methoden beantwortet werden.

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: Hochdynamische Heizleistungsmodulation im Kunststoff-Spritzguss mit Hochfrequenz-
Spannungsversorgung

Betreuer: Prof. Roustiam Chakirov

E-Mail: roustiam.chakirov@h-brs.de

Anzahl Plätze: 1

Start: Sommersemester 2024

Studiengänge:

Elektrotechnik Schwerpunkt Elektrotechnische Systementwicklung
Maschinenbau Schwerpunkt Mechatronik

Kurzbeschreibung

Die Anwendung klassischer Halbwellenmodulation oder Phasenanschnittsteuerung bei 50 bzw. 60 Hz
Wechselspannung ist Stand der Technik des Heizungsverfahrens in der Kunststoffspritzgussindustrie.
Die alternative hochfrequente dynamische Steuerung elektrischer Leistung, die in anderen Bereichen der Technik,
wie z.B. Regelung elektrischer Antriebe, längst Stand der Technik darstellt, kann nicht ohne Weiteres auf die
Kunststoffspritzgussverfahren übertragen werden. Um das zu realisieren, müssen neben vielen technologischen
Problemen zahlreiche Fragen unter Anwendung von wissenschaftlichen Methoden beantwortet werden.
Im Rahmen der Umsetzung des geplanten Vorhabens soll eine neue Heizleistungsregelung für den Kunststoff-
Spritzguss entwickelt werden. Hierfür sind im Einzelnen die folgenden Entwicklungsschritte vorgesehen:

Modellbildung und Simulation von Leistungselektronik eines Prozessreglers für Kunststoff-Spritzguss, Bestimmung optimaler Spannungsfrequenzen für Temperaturregelung hochdynamischen Heizzonen;
Erweiterung von Datenstrukturen für Kommunikationsprotokolle des neuen Prozessreglers;
Hardwareentwicklung von Mehrfrequenzumrichter;
Softwareentwicklung für Mehrfrequenzumrichter
Validierung und Feldtests von Mehrfrequenzumrichtern;
Entwicklung und Implementierung eines KNN-basierten Algorithmus zur Identifizierung von Heizungselementen als Grundlage für Anwendung optimaler Spannungsfrequenz für die Heizleistungsregelung
Hardware-Entwurf von Power-Control-Board (Leistungssteuerplatine) mit Multifrequenzunterstützung;
Software für Power Control Board mit Multifrequenzunterstützung

Optional:
Das Projekt wird in einem Förderprojekt in Zusammenarbeit mit der Firma Nolden Regelsysteme durchgeführt

Projektphasen

Masterprojekt 1: Entwicklung , Realisierung und Test von Frequenzumrichter
Masterprojekt 2: Entwicklung einer Microkontroller-basierten Steuerung für Temperaturregelung in
Spritzgießmaschinen
Masterthesis: KNN-basierte Identifikationsverfahren zur Bestimmung dynamischer Eigenschaften von Heizelementen
zur Auswahl der optimalen Wechselspannungsfrequenz