EHpA - Hochgeschwindigkeitsdüsen für das Trockeneisstrahlen

Die Problemstellung wird im Rahmen des FuE-Vorhabens mit Hilfe moderner Entwicklungsmethoden, wie beispielsweise konjugierter Nutzung von numerischen Mehrphasen-Aeroakustik-Simulationen und Experimenten mit Akustik- und High-Speed-Camera Meßtechnik, der energetischen Bewertung von Verschmutzungsschichten, dem Einsatz intelligenter Algorithmen zur Prototypenoptimierung und der Nutzung additiver Fertigungsverfahren zum Rapid- und Final-Prototyping gelöst. Durch die Kombination der Methoden soll das gesamte Optimierungspotential im komplexen Gesamtsystem erhoben werden. Es wird damit eine neuartige, disruptive Düsen-Geometrie entwickelt. Derartige Geometrien sind mit konventionellen Optimierungs- und Fertigungsverfahren nicht realisierbar. Die Entwicklung hat zum Ziel, einen schallemissionsarmen und energieeffizienten industriellen Reinigungsprozess bei hoher Reinigungseffizienz zu ermöglichen. Alle experimentellen und simulativen Erkenntnisse werden in einem digitalen Zwilling des Trockeneis-Strahlprozesses zusammengefasst, welcher zukünftig für die optimierte on-site Anlageneinstellung genutzt werden soll. So sollen die Kunden in die Lage versetzt werden, ressourcenschonend hochqualitative Reinigungsergebnisse in sensiblen Anwendungsbereichen zu erzielen.

Ein bisher ungelöstes Problem universell einsetzbarer CO2 Trockeneisstrahlanlagen ist deren starke Schallemission sowie der hohe Energieverbrauch für die Bereitstellung von Druckluft im Betrieb. Da potentielle Anwendungsfälle für Trockeneisstrahlanlagen häufig in bestehende Produktionsprozesse eingebunden sind und damit Lärmschutzrichtlinien unterliegen, können Anbieter der Reinigungssysteme, wie die enotech GmbH aus Dieburg, derzeit viele potentielle Anwendungsgebiete nicht bedienen. Eine feste Einbindung der Strahlanlagen in den Betrieb ist aufgrund des hohen Rüstaufwandes zur Schallemissionsreduktion derzeit nicht wirtschaftlich darstellbar. Diesem Forschungs- und Entwicklungsvorhaben vorangegangene Studien haben gezeigt, dass Schallemissions- und Energiebedarfsreduktionen der Anlagen mit konventioneller Düsentechnik nur im Zusammenhang mit signifikant reduzierten Reinigungsleistungen erzielbar sind, was wiederum kurze Durchlaufzeiten verhindert und die Ergebnisqualität herabsetzt. Ziel des Vorhabens ist es daher, mit Hilfe moderner, digitaler Optimierungsmethoden energetisch und aeroakustisch optimierte Trockeneisstrahldüsen zu entwickeln. Auch ein digitaler Zwilling des Trockeneis-Strahlprozesses entsteht im Rahmen des Vorhabens, welcher zukünftig für die ideale Anlageneinstellung im Einsatzfall genutzt werden soll und so zur Energieeffizienz des Prozesses beiträgt. Durch die Realisierung der dringend notwendigen Optimierungen an konventionellen Trockeneisstrahlanlagen ergibt sich für enotech ein deutlich gesteigertes Marktpotential im Bereich der Formenreinigung (Guß-, Kunststoff- und Reifenformen) sowie der Maschinenreinigung (Druckwerke, Trockenöfen und E-Motoren) für den Vertrieb der Anlagen. Weiterhin können Nachrüstsätze mit der neuen Düsen-Technologie für bestehende Maschinen auf den Markt gebracht werden und, im Rahmen der Vermarktung von Trockeneisstrahlanlagen, die industrielle Reinigung als Dienstleistung angeboten werden.

Die enotech GmbH entwickelt in Kooperation mit dem Fachbereich Maschinenbau der Hochschule Darmstadt aeroakustische und energetisch optimierte Hochgeschwindigkeitsdüsen für partikelbasierte Anwendungen. Die Arbeiten werden zudem von der TREAVES GmbH aus Liederbach unterstützt.