Schwerpunktprogramm (SPP 2364) - Autonome Prozesse in der Partikeltechnik

Erforschung und Erprobung von Konzepten zur modellbasierten Führung partikeltechnischer Prozesse
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Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat im März 2021 die Einrichtung des Schwerpunktprogramms „Autonome Prozesse in der Partikeltechnik - Erforschung und Erprobung von Konzepten zur modellbasierten Führung partikeltechnischer Prozesse“ (SPP 2364) beschlossen. Als Laufzeit sind sechs Jahre vorgesehen. Ein besonderes Merkmal eines Schwerpunktprogramms ist die bundesweite Zusammenarbeit der beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

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Die aktuelle Ausschreibung lädt hiermit zur Antragstellung für die erste dreijährige Förderperiode ein. Informationen zur Antragstellung finden Sie im Navigatonsmenü unter "Antragstellung".

 

Anträge müssen in Englischer Sprache verfasst und bis zum 15. Dezember 2021 bei der DFG eingereicht werden.

 

Forschung

Die Sicherstellung einer hohen Produktqualität bei einer optimalen Rohstoff- und Energieausnutzung gelingt nur durch eine umfangreiche und langjährige Erfahrung im Betrieb von partikelverarbeitenden Prozessen. Diese wenig zufriedenstellende Situation ist auf die Komplexität der partikulären Produkte zurückzuführen, die nach wie vor eine weitreichende Automatisierung und autonome Prozessführung, d.h. eine selbständige Einstellung der Produkteigenschaften ohne einen Eingriff von außen, verhindert. Eine Lösung erscheint jetzt allerdings möglich, da es in den letzten Jahren umfangreiche Entwicklungen im Bereich der Modellbildung, der Messtechnik, der Rechen- und Speichertechnik sowie der Datenkommunikation gegeben hat.


Die Originalität des beantragten Vorhabens besteht in der material- und informationstechnischen Kopplung der jeweiligen Grundoperationen mit der Messtechnik, der Prozessdynamik und der Regelungstechnik zu einem geschlossenen Wirkkreis für die Prozessführung. In der ersten Phase wird die Prozessführung einer einzelnen Grundoperation im Mittelpunkt stehen, während in einer zweiten Phase ganze Prozessketten, bestehend aus mehreren Grundoperationen, betrachtet werden. Dadurch wird es zum ersten Mal möglich sein, die gewünschten Eigenschaftsprofile partikulärer Produkte bei möglichst energie- und rohstoffeffizientem Betrieb per 'Knopfdruck' einzustellen. Mit Abschluss des beantragten Schwerpunktprogramms steht ein neuartiger "Baukasten wissenschaftlicher Werkzeuge" (Methoden, Algorithmen, Modelle, Datenstrukturen und Informationsarchitekturen) zur Verfügung, der eine sichere Prozessführung erlaubt und auch auf neue, partikeltechnische Verfahren übertragen werden kann.

Ziele

Das Ziel des geplanten Schwerpunktprogrammes ist die Erforschung und Erprobung von Methoden zur autonomen Prozessführung in der Partikeltechnik. Der Fokus liegt auf der material- und informationstechnischen Kopplung der jeweiligen Grundoperationen mit der Messtechnik, der Modellierung und der Regelungstechnik zu einem geschlossenen Wirkkreis für die Prozessführung.


Im Einzelnen lassen sich die thematischen Ziele wie folgt formulieren:

  • Erforschung der Prozessdynamik von einzelnen Prozessschritten und bei einer Verschal-tung der Grundoperationen zu einer Prozesskette mit stofflichen und energetischen Rückführungen
  • Optimierung verschiedener Zielfunktionen hinsichtlich der verfolgten Eigenschaftsverteilun-gen und der Ressourceneffizienz
  • Gewährleistung der Stabilität der Prozesskette unter dem Einfluss von Unsicherheiten, Störungen und Nebenbedingungen

Dazu kommen die methodischen Ziele:

  • Material- und informationstechnische Kopplung der Prozessmodelle, der Messmethoden und der Regelungstechnik zu einer autonomen Prozessführung
  • Erweiterung von Methoden zur In-situ Messung von Partikel- bzw. Produkteigenschaften mittels Rekonstruktion von leicht zugänglichen Messinformationen