Model­lie­rung und Simu­la­ti­on um die Filtration

Die Kon­zep­ti­on und opti­mier­te Aus­le­gung von Fil­tern stellt die Pro­dukt­ent­wick­ler vor gro­ße Her­aus­for­de­run­gen. Stei­gen­de Anfor­de­run­gen an Fil­ter­ef­fi­zi­enz und ‑stand­zeit, ver­än­der­li­che Betriebs­be­din­gun­gen und die Inno­va­ti­on im Bereich der Fil­ter­me­di­en füh­ren dazu, dass eine rein auf Pro­to­ty­pen basier­te Vor­ge­hens­wei­se zu lan­gen und kost­spie­li­gen Ent­wick­lungs­zy­klen füh­ren kann.
Um die Pro­dukt­in­no­va­ti­on und ‑opti­mie­rung durch Digi­ta­li­sie­rung zu unter­stüt­zen, sind u.a. pro­ble­man­ge­pass­te Simu­la­ti­ons­mo­del­le und ‑tech­ni­ken erfor­der­lich. Das Fraun­ho­fer-Insti­tut für Tech­no- und Wirt­schafts­ma­the­ma­tik in Kai­sers­lau­tern besitzt über 20 Jah­re Erfah­rung auf dem Gebiet der Model­lie­rung und Simu­la­ti­on von Strö­mun­gen in porö­sen Medi­en und Fil­ter­ele­men­ten, Fil­tra­ti­ons­vor­gän­gen sowie der Her­stel­lung von Vlies­stof­fen. So ermög­licht die Soft­ware­lö­sung Fidyst die rech­ner­ge­stütz­te Unter­su­chung und Opti­mie­rung von Spunbond‑, Meltblown- und Air­lay-Pro­zes­sen. Auf der Basis der Mikro­struk­tur von Vlies­stof­fen kön­nen die effek­ti­ven mecha­ni­schen Eigen­schaf­ten mit der Simu­la­ti­ons­soft­ware Feel­math berech­net wer­den. Fil­test ist eine Tool­box zur Berech­nung von Fil­ter­ef­fi­zi­enz und Stand­zeit von Fil­ter­ele­men­ten bezie­hungs­wei­se Filt­erfal­ten. Die Soft­ware Pore­chem simu­liert che­mi­sche Reak­tio­nen in porö­sen Materialien.
“Durch Kom­bi­na­ti­on der ein­zel­nen Soft­ware­lö­sun­gen kön­nen wesent­li­che Tei­le der Pro­zess­ket­te vom Fil­ter­me­di­um bis zum Fil­ter­ele­ment digi­tal abge­bil­det wer­den”, so Dr. Ralf Kirsch, For­scher in der Abtei­lung Strö­mungs- und Mate­ri­al­si­mu­la­ti­on des Fraun­ho­fer ITWM. Eine wei­te­re wich­ti­ge Anwen­dung ist die Unter­su­chung, wie sich die her­stel­lungs­be­ding­te Hete­ro­ge­ni­tät im Fil­ter­ma­te­ri­al (zum Bei­spiel durch den Faser­ab­la­ge­pro­zess oder die Fal­ten­le­gung) auf die Stand­zeit des Pro­dukts auswirken.
Fraun­ho­fer ITWM auf der Fil­tech 2019: Hal­le 11.1, Stand A9