Die Extrusion ist eines der bedeutendsten Verfahren zur Verarbeitung von Kunststoffen. Entsprechend stark ist das Interesse der Verarbeiter sowie der Maschinenhersteller an der Sicherstellung effizienter und wirtschaftlicher Prozesse. Die mit einem Extruder erzielbaren Durchsätze stellen hierbei eine primäre Richtgröße dar. Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit eines Extruders ist somit eine Anhebung der verarbeitbaren Durchsätze bei gleichbleibender stofflicher wie auch thermischer Homogenität und hoher Qualität der erzeugten Schmelze bei unveränderter Baugröße anzustreben. Das größte Potenzial zur Realisierung dieses Ziels wird vielfach im Einsatz schnelldrehender Schnecken gesehen. Die High-Speed-Extrusion scheint zunächst eine sehr einfache Methode zur Durchsatzsteigerung zu sein. Aber tatsächlich ist sie lediglich in der Doppelschneckenextrusion etabliert. In der Einschneckenextrusion sind jedoch noch entscheidende Probleme, insbesondere bzgl. der Einhaltung zulässiger Schmelzetemperaturen und der Gewährleistung einer ansprechenden Extrudatqualität, zu lösen. Dies liegt u. a. an den auftretenden hohen Schergeschwindigkeiten, die zu starker Schererwärmung des Materials führen. Zudem wird oftmals ein signifikanter Abfall des spezifischen Durchsatzes mit steigender Schneckendrehzahl beobachtet. Dies wirkt sich ebenfalls negativ auf die Temperaturentwicklung der Schmelze aus. Weiterhin ist das Auftreten von nicht aufgeschmolzenem Granulat im Extrudat ein nicht zu vernachlässigendes Problem, denn vor allem die einwandfreie Schmelzequalität stellt eine wesentliche Anforderung an die Extrusion dar. Im Rahmen dieser Dissertation wird daher die Entwicklung des High-Speed-S-Truder-Konzeptes, ausgehend von den Ergebnissen von Großmann unter Einsatz innovativer Simulationstechniken weiter vorangetrieben. Hierzu wird zunächst das bestehende Konzept mittels umfangreicher experimenteller sowie theoretischer Arbeiten untersucht. Der Fokus liegt dabei auf der Generierung von Prozesswissen bzgl. der Aufschmelzabläufe und Strömungsvorgänge im High-Speed-S-Truder. Vor allem dem Einsatz von computergestützten Simulationsmethoden wird dabei eine besondere Bedeutung zuteil, da diese es ermöglichen, einen detaillierten virtuellen Einblick in das Innere der Maschine zu erhalten. Grundlegende Ansätze zur Simulation von Förder- und Plastifiziervorgängen in Kunststoffextrudern existieren zwar, jedoch sind diese oft eindimensional und i.d.R. auf den klassischen Extruder zugeschnitten und daher nicht für den High-Speed-S-Truder anwendbar. Andere universell nutzbare Modelle befinden sich noch im Entwicklungsstatus und sind nicht weit genug ausgereift, um sie verwenden zu können. Einen Schwerpunkt dieser Arbeit stellt daher die Ausarbeitung eines eigenen, innovativen und universell einsetzbaren Materialmodells sowie dessen Implementierung in eine kommerzielle CFD-Umgebung dar. Das Materialmodell basiert auf dem in der Forschung bekannten Ansatz eines sehr hochviskosen Fluids zur Abbildung von Feststoffen bzw. Schüttgütern. Mithilfe des etablierten Carreau-Viskositätsmodells, kombiniert mit einem modifizierten WLF-Temperaturverschiebungsfaktor, gelingt es, das rheologische Verhalten eines erweichenden Granulats mit dem einer Kunststoffschmelze in einem mathematischen Modell zusammenzufassen. Feststoff und Schmelze können so gemeinsam als ein strömendes Kontinuum abgebildet werden. Dadurch wird der Einsatz eines CFD-Solvers zur Simulation der Plastifizierprozesse in einem beliebig gestalteten Extruder ermöglicht. Auch die thermodynamischen Materialeigenschaften werden durch das Materialmodell über einem breiten Temperaturbereich, von Raum- bis über die Verarbeitungstemperatur hinaus, berücksichtigt. Dazu werden die Eigenschaften des Feststoffs und der Schmelze separat betrachtet und mittels einer stetigen Gewichtungsfunktion, der Meltfraction-Funktion, überlagert. Die Konsistenz und numerische Robustheit der einzelnen eigenschaftsbeschreibenden Funktionen werden so gewährleistet. Weiterhin lassen sich durch Kalibrierung der Meltfraction-Funktion heizratenabhängige Verschiebungseffekte bzgl. der Lage und der Breite des Aufschmelztemperaturbereichs einbinden. Dies ist gerade für die Simulation von High-Speed-Extrusionsprozessen zwingend erforderlich, da mittels Flash-DSC-Untersuchungen nachgewiesen werden kann, dass die dynamischen Abläufe des Schmelzens in der High-Speed-Extrusion deutlich von den mit gängigen Analyseprozessen ermittelten Abläufen abweichen. Kalibriert wird das Modell durch den Abgleich von Simulationsergebnissen mit Schnittbildern von eingefärbtem Material aus einem Schneckenzugversuch, der Teil umfangreicher Plastifizierversuche ist. Mittels des kalibrierten Materialmodells wird die Extrusion mit dem High-Speed-S-Truder simuliert und Optimierungspotenziale werden aufgedeckt. Ein überarbeiteter Prototyp des High-Speed-S-Truders wird auf Grundlage dieser Untersuchungen entwickelt und in Laborversuchen getestet. Das Konzept ersetzt die ursprünglich statische Plastifizierhülse durch eine frei rotierbare Hülse mit einem an der Außenseite verlaufenden Schneckensteg, der sogenannten Schneckenhülse. Diese besitzt mehrere hundert feine, radiale Bohrungen am Grund, sodass das Prinzip der Feststoff-Schmelze-Trennung unverändert beibehalten wird. Die Schneckenhülse umschließt die eigentliche Plastifizierschnecke im Bereich der Plastifizierzone und wird durch Schleppkräfte in Rotation versetzt. Während der Extrusion entstehende Schmelze wird durch die Bohrungen der Schneckenhülse aus dem Gang der schnelldrehenden Schnecke in den Gang der langsam rotierenden Schneckenhülse abgeführt und dort aktiv, aber schonend weitergefördert. Das ohnehin bereits plastifizierte Material wird keiner weiteren, unnötig hohen Scherbelastung ausgesetzt. Ein weiterer Vorteil, der sich durch die Abfuhr der Schmelze aus dem Schneckengang ergibt, ist die Unterdrückung einer Schmelzewirbelbildung innerhalb der Schneckenhülse. Hierdurch verbleibt die Plastifizierleistung stets auf einem hohen Niveau. Die abgeführte Schmelze wird zu einem speziell für die High-Speed Extrusion ausgelegten dynamischen Mischer, der als Waben-DMR bezeichnet wird und die ausreichende Homogenität des Extrudats sicherstellt, weitergefördert und anschließend durch ein Werkzeug gepresst. Durch den unkonventionellen, aber dennoch simplen Aufbau des High-Speed-S-Truders unterscheiden sich die im Inneren ablaufenden Plastifiziervorgänge teils deutlich von den bekannten Mechanismen. Daher werden auch die Vorgänge im neuen Prototypen mittels des o. g. Materialmodells im Rahmen von weiteren CFD-Simulationen sichtbar gemacht und die getroffenen konstruktiven Änderungen überprüft und optimiert. Die Leistungsfähigkeit des neuen High-Speed-S-Truders wird durch reale Plastifizierversuche mit gängigen Standard-Kunststoffen (PE-LD, PE-LLD, PS) nachgewiesen. Sowohl die Simulationen als auch die Plastifizierversuche belegen das große Potenzial des entwickelten 35 mm Extruders, dessen Länge sich auf 21D beläuft. Die o. g. Kunststoffe werden bei Schneckendrehzahl von bis zu 1.000 1/min und Durchsätzen zwischen 100-200 kg/h verarbeitet. Dabei werden die Verarbeitungsleistungen des Vorgängermodells in eigenen Vergleichsexperimenten übertroffen. Auch der beim Vorgängermodell auftretende Ausstoß von Feststoffresten im Extrudat wird durch den nun genutzten dynamischen Mischer unterbunden.