Der Ruf zur Realisierung energieeffizienter sowie nachhaltiger Technologien und Prozesse in der Klimatechnik betrifft besonders die Luftbe- und Entfeuchtung. Beispiel: Flüssigsorptionsprozesse. Neuartige Membran-Wärme- und Stoffübertrager, die messwertbasiert ausgelegt und anschließend über den ganzen Lebenszyklus, geprüft, gewartet und optimiert werden, können hierbei unterstützen.

Dipl.-Ing. (FH) Hannes Rosenbaum

Vorgehen

Die Entwicklung der Industrie-4.0-Membran-Wärme-und-Stoffübertrager basierte auf vier Schwerpunkten (Tools):

• Für das PRÜFUNGSTOOL wurden Ansätze zur Adaption üblicher Prüfverfahren für Leckage, Dichtheit, Durchlässigkeit und Verarbeitungsqualität bzgl. zerstörungsfreien Prüfungen an Halbzeugen (iMWÜ-Fertigung) und im Anlagenbetrieb entwickelt.
• Aufbauend auf die Erfassung, Speicherung und Auswertung von Langzeitmessdaten eines Funktionsmusters wurde das DIAGNOSETOOL sowie das CONTROLLING- UND VERNETZUNGSTOOL des iMWÜ4.0 erarbeitet. Im Fokus standen hygienische (Schimmelrisiko) und energetische Aspekte. Numerische Berechnungen mittels Bilanzgleichungen für Masse, Impuls, Energie und Spezies unterstützen die Selbstdiagnose und das maschinelle Lernen ebenso, wie Materialkenndaten aus Laborversuchen. Eigens wurden Rechenalgorithmen zur Implementierung in ein Online-Monitoring programmiert – für Vergleich und Analyse von Real- und Vergleichsprozess.
• Lösungsansatz für das FERTIGUNGSTOOL (automatisierbare Herstellung des i-MWÜ4.0) war die konzeptionelle konstruktive Überarbeitung bzgl. einer automatisierbaren Herstellung/ Fertigung und Montage. Bevorzugt wurden serienfertigungstaugliche Materialien, Einzelteile, Halbzeuge, Anschlüsse und Verbindungstechnologien die eine Abstimmung von Bauteilanordnung und Montageablauf ermöglichen.

Gewonnene Erkenntnisse

Ergebnisse des erfolgreich abgeschlossen FuE-Projektes sind u.a.:

• ein Prüfverfahren einschließlich Prüfvorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung durchströmbarer, mehrlagiger Textilverbunde (Schutzrechtanmeldung): Prüfung von Dichtheit / Leckage und Verarbeitungsqualität an nicht konfektionierten Halbzeugen
• Monitoring der iMWÜ4.0-Zustandsdaten (LabView)
• implementierter Algorithmus zur hygienischen Selbstdiagnose hinsichtlich Schimmelwachstumsrisiko
• implementierbarer Python-Code des idealen Vergleichsprozesses im iMWÜ4.0 sowie der Berechnung realer Materialkenndaten aus Messdaten zur online-Analyse in Form des Soll-Ist-Vergleichs
• neue konstruktive Ansätze für 2- und 3- fluidige Membran-Wärme- und Stoffübertrager