Το βιομηχανικό ερευνητικό έργο “DigiCoEXtrusion” αποτελεί μια στρατηγική συνεργασία μεταξύ του Εργαστηρίου Μηχανικής των Ρευστών και Ρεολογίας του Πανεπιστημίου Πατρών και της κορυφαίας βιομηχανίας παραγωγής μεμβρανών ELVIPLAS. Κεντρικός άξονας του έργου είναι η ανάπτυξη ενός «ψηφιακού διδύμου» πολλαπλών σταδίων, ενός εξελιγμένου υπολογιστικού μοντέλου που προσομοιώνει με υψηλή πιστότητα τη βιομηχανική διεργασία της συνεξώθησης εμφυσημένου φιλμ (blown-film coextrusion) για την παραγωγή μεμβρανών από πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας (LDPE).
Το Πρόβλημα
Η διεργασία της συνεξώθησης στην παραγωγή φιλμ συχνά παρουσιάζει αστάθειες που υποβαθμίζουν την ποιότητα του τελικού προϊόντος. Προβλήματα όπως η μειωμένη διαφάνεια, η έλλειψη στιλπνότητας ή η χαμηλή μηχανική αντοχή οδηγούν σε σημαντικές οικονομικές απώλειες λόγω ελαττωματικών προϊόντων, καθυστερήσεων στην παραγωγή και αυξημένης κατανάλωσης πρώτων υλών και ενέργειας. Οι αστάθειες αυτές προκαλούνται συχνά από διακυμάνσεις στα χαρακτηριστικά των πρώτων υλών ή από αλλαγές στις συνθήκες παραγωγής (π.χ. θερμοκρασία, ταχύτητα).
Η Λύση
Ως απάντηση σε αυτές τις προκλήσεις, το έργο θα δημιουργήσει ένα ψηφιακό δίδυμο τριών σταδίων:
- Μοριακή Μοντελοποίηση: Αρχικά, θα αναπτυχθεί ένας στοχαστικός αλγόριθμος για την πρόβλεψη της μοριακής αρχιτεκτονικής του εμπορικού LDPE, επιτρέποντας τη βαθιά κατανόηση της ίδιας της πρώτης ύλης.
- Ρεολογική Πρόβλεψη: Στη συνέχεια, θα αναπτυχθεί ένα καταστατικό μοντέλο που θα περιγράφει τη ρεολογική συμπεριφορά (τις ιδιότητες ροής) του πολυμερούς, βασιζόμενο στη μοριακή του δομή.
- Προσομοίωση Διεργασίας: Τέλος, τα μοντέλα αυτά θα ενσωματωθούν σε προηγμένους αλγόριθμους Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής (CFD) για την προσομοίωση ολόκληρης της διεργασίας συνεξώθησης.
Αυτό το ψηφιακό εργαλείο θα επιτρέψει στην ELVIPLAS να δοκιμάζει εικονικά πώς διαφορετικές παρτίδες πρώτων υλών ή αλλαγές στις ρυθμίσεις παραγωγής θα επηρεάσουν το τελικό προϊόν, πριν εφαρμοστούν στην πραγματική γραμμή παραγωγής. Με τον τρόπο αυτό, οι αστάθειες θα μπορούν να προβλεφθούν, να μετριαστούν ή ακόμη και να εξαλειφθούν.
Ο Αναμενόμενος Αντίκτυπος
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του έργου, η ELVIPLAS θα εισέλθει στην εποχή της ψηφιοποιημένης βιομηχανικής παραγωγής, αξιοποιώντας την Υπολογιστική Υψηλών Επιδόσεων (High Performance Computing) για τον σχεδιασμό προϊόντων, τη βελτιστοποίηση διεργασιών και την εκπαίδευση του προσωπικού. Τα αναμενόμενα αποτελέσματα είναι πολυεπίπεδα:
- Οικονομικά: Μείωση του κόστους παραγωγής, ελαχιστοποίηση των ελαττωματικών προϊόντων και αύξηση της παραγωγικής αποδοτικότητας.
- Τεχνολογικά: Δημιουργία νέας τεχνογνωσίας και καινοτομίας σε τεχνολογίες αιχμής, εφαρμόσιμες στη βιομηχανία πλαστικών.
- Λειτουργικά: Καλύτερη και ταχύτερη λήψη αποφάσεων, βελτιστοποίηση της χρήσης των πόρων και βελτίωση της ποιότητας και της σταθερότητας του προϊόντος.
- Ανθρώπινο Δυναμικό: Διατήρηση και δημιουργία νέων θέσεων εργασίας, εκπαίδευση του προσωπικού σε ψηφιακές τεχνολογίες και προώθηση μιας κουλτούρας συνεχούς βελτίωσης.
Συνολικά
Tο DigiCoEXtrusion αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς μια πιο έξυπνη, αποδοτική και ανταγωνιστική παραγωγή, τοποθετώντας τους συνεργαζόμενους φορείς στην πρώτη γραμμή της βιομηχανικής καινοτομίας.