Echtzeitanalyse der kontinuierlichen Spraygranulation

Wie wird Waschpulver produziert ? Meistens, indem man ganz kleine Körner nimmt, die mit einer Luftströmung herumwirbelt und mit einer Flüssigkeit besprüht. Durch das Besprühen wachsen die kleinen Körner, bis sie ihre gewünschte Endgröße erreichen. Kann man das nicht eh schon längst ? Natürlich kann man das schon (woher käme denn sonst das Waschpulver), aber gängige Verfahren produzieren nicht einfach die gewünschte Endgröße, sondern auch viele Partikel, die entweder zu groß oder zu klein sind. Diese Ausschusspartikel müssen dann wieder zu kleinen Körnern vermahlen werden, die dann in das Verfahren rückgeführt werden. Diese Rückführung verbraucht unnötig Zeit und Energie. Und was wollen wir ? Mit unserer Forschung wollen wir diese Rückführung minimieren und solche Prozesse besser beobachtbar und steuerbar machen. Mit Hilfe von neuen Echtzeitsimulationen, online Messmethoden und einer adaptiven Prozessführung, wollen wir eben genau die gewünschte Endgröße der Waschpulver Partikel erzeugen. Und wie wollen wir das erreichen ? Dazu haben wir uns mit einer Forschungsgruppe in Hamburg zusammengetan, weil alleine können wir das nicht. Unsere Kollegen und Kolleginnen in Hamburg werden Versuchsanlagen aufbauen und auch die neue adaptive Prozessführung ausprobieren. Wir in Linz werden uns auf die Echzeitsimulationen konzentrieren, die wir mithilfe von online Messungen mit dem aktuellen Zustand des Waschmittel Pulvers in der Versuchsanlage koppeln wollen. Und was bringt das ? Falls wir mit unserer Forschung Erfolg haben, könnten wir effizienter Waschmittelpulver produzieren. Man könnte dieses Projekt aber auch als Entwicklungsspielwiese für strömungsbasierte digitale Zwillinge sehen. Gelänge es uns, eine Methodik für die Echtzeit Kopplung von Strömungs- simulationen und Prozessdaten zu entwickeln, so würde sich ganz allgemein eine völlig neue Art der Prozessbeobachtung eröffnen. Aus unserer Sicht ist das eine sehr spannende Perspektive, die definitive über die Produktion von Waschmittel hinaus geht

Tausende Partikel in Echtzeit berechnen Eigentlich erstaunlich wie oft wir es im täglichen Leben mit Produkten aus partikulären Prozessen zu tun haben - vom offensichtlich partikulären Waschpulver über gepresstes Pulver in Tabletten bis hin zur simplen aus Plastikgranulat hergestellten Plastikflasche. Aufgrund ihres vielfältigen Einsatzes ist ein detailliertes Verständnis partikulärer Prozesse für die heimische Industrie von großer Bedeutung. Da sich solche Prozesse aufgrund der eingeschränkten optischen Zugänglichkeit nur schwer messtechnisch erfassen lassen, werden vielfach numerische Simulationen zu deren Untersuchung und Optimierung eingesetzt. Detaillierte Simulationen partikuläre Prozesse wiederum sind aufgrund der großen Anzahl komplex interagierender Partikel sehr aufwendig und können meist nur entkoppelt vom eigentliche Prozess auf leistungsstarken Computern durchgeführt werden. In diesem Forschungsprojekt konnten wir eine Daten unterstützte Simulationsmethode entwickelt, die eine Beschleunigung solcher Simulationen um vier Größenordnungen ermöglicht. Was früher einen Tag gedauert hat, braucht nun nur mehr wenige Sekunden. Darüber hinaus können diese Simulationen lokale Größenänderungen der Partikel vorhersagen und damit wichtige prozessrelevante Aussagen treffen. Tatsächlich konnten wir in diesem Projekt tausende interagierende und in ihrer Größe veränderliche Partikel sogar in Echtzeit und damit parallel zu eigentlichen Prozess berechnen. Damit konnten wir ein neues numerisches Beobachtungswerkzeug für partikuläre Prozesse schaffen. Ergebnisse dieses Forschungsprojekt konnten in den renommierten wissenschaftlichen Journalen "Powder Technology" und "Chemical Engineering Science" veröffentlicht werden.