Forschungsthema

Adaptronik in der Gas-Partikel-Filtertechnik: Grundlagenuntersuchungen an dehnbaren Einzelfasern

Tiefenfilter finden in der Klima-, Reinraum- und Prozesstechnik vielfältige Anwendungen, um Partikeln aus Gasströmungen zu entfernen. Die Partikelabscheidung findet dabei im Inneren einer porösen Filterstruktur statt, in der das Partikelmaterial mit zunehmender Betriebszeit akkumuliert. Durch die Einlagerungen nimmt der Abscheidegrad aber auch der Druckverlust und damit der Energieverbrauch des Filters zu. Eine Möglichkeit zur Verringerung des Druckverlustes bei gleichzeitig hohem Abscheidegrad könnte die Einführung einer Adaptronik in die Gas-Partikel-Filtertechnik sein.
Die Adaptronik befasst sich mit Materialien, die sich an die jeweiligen Umgebungsbedingungen anpassen können. Sie können somit als Aktoren in einem elektronischen Regelkreis verwendet werden. Bei der Staubabscheidung aus Gasen könnte es sich bei diesem Material um ein Filtermedium handeln. Durch eine aktive Anpassung von Porosität und Faserdurchmesser des Filtermediums an Betriebsbedingungen wie Beladung, Partikeldurchmesser und Strömungsgeschwindigkeit, könnte der geforderte Abscheidegrad, bei minimalen Druckverlust und Energieaufwand erreicht werden. Eine solche Anpassung war bisher nicht möglich, da die Filtermaterialien ihre Struktur nicht ändern konnten. Durch Fortschritte in der Materialforschung ist es nun jedoch erstmals möglich elastische Filtermaterialien herzustellen. Über die gezielte Dehnung solcher Materialien wäre eine Adaptronik in der Gas-Partikel-Filtertechnik möglich. Diese Filtermedien könnten zu einer Digitalisierung der Filtertechnik beitragen und sich somit in das Konzept der Industrie 4.0 einfügen.

Beladen von Einzelfaser mit nachfolgender Dehnung und Anströmung der Faser. Resultierendes Ablösen von Partikelstrukturen von der Faser.