z_Projekte Geschlossene Stoffkreisläufe

System zur Onlinemessung der Abscheidegeschwindigkeit an Prozessen der industriellen Oberflächenbehandlung (SOMA-Projekt)

Laufzeit:

02/2011 - 02/2013

In einem an der TU Dresden und der HTWK Leipzig durchgeführten FuE-Vorhaben wurde ein "Prozessmessverfahren zur Onlineüberwachung der Abscheidegeschwindigkeit an Chemisch-Nickel-Prozessen" entwickelt. An industrietypischen Chemisch-Nickel-Verfahren wurde gezeigt, dass das neuartige Verfahren zur Onlinemessung der Abscheidegeschwindigkeit geeignet ist. Die positive Resonanz aus der Industrie veranlasste drei an der Entwicklung beteiligte Wissenschaftler, die Gründung eines Unternehmens anzustreben, das die neuartige Prozessmesstechnik als Produkt für den Bereich der Galvano- und Oberflächentechnik anbietet. Im Rahmen des Programms EXIST-Forschungstransfer soll mit dem FuE-Vorhaben eine Unternehmensgründung optimal vorbereitet werden. Die durchzuführenden Aufgaben orientieren sich neben der Vorbereitung einer Unternehmensgründung am Ziel die Anwendungsbreite des Messverfahrens durch die Entwicklung einer Sensorvariante zur Messung an galvanischen Prozessen deutlich zu erweitern. Weiterhin soll durch eine gezielte Sensor- und Elektronikentwicklung eine Industrietauglichkeit der Messtechnik erreicht werden. Experimentelle Arbeiten im Technikums- und im Industriemaßstab dienen dem Nachweis der industriellen Anwendbarkeit. Parallel zu den Entwicklungsarbeiten ist ein Businessplan zu erarbeiten, der die Aufnahme der Geschäftstätigkeit optimal vorbereiten soll. Mit einer erfolgreichen Unternehmensgründung wird erstmals eine Onlinemessung der Geschwindigkeit industriell genutzter Abscheideprozesse kommerziell verfügbar sein. Damit kann die Oberflächenbehandlung effizienter, sicherer und mit höherer Qualität durchgeführt werden. Da die Mitglieder des Forscher/Gründerteams neben dem messtechnischen Know-how eine profunde Kenntnis der Galvano- und Oberflächentechnik haben, bestehen gute Aussichten, potentielle Kunden vom Produkt und seinem Nutzen zu überzeugen. Als Kunden sind insb. Zulieferfirmen für die Bereiche Automobil, Maschinenbau, Elektronik sowie Luft- und Raumfahrt zu sehen. Daneben sind auch bei dekorativen Beschichtungen im Konsumgüterbereich oder im Bauwesen Anwendungen zu erwarten.
Vorgeschichte:
In einem an der TU Dresden und der HTWK Leipzig durchgeführten FuE-Vorhaben wurde ein "Prozessmessverfahren zur Onlineüberwachung der Abscheidegeschwindigkeit an Chemisch-Nickel-Prozessen" entwickelt. An industrietypischen Chemisch-Nickel-Verfahren wurde gezeigt, dass das neuartige Verfahren zur Onlinemessung der Abscheidegeschwindigkeit geeignet ist. Die positive Resonanz aus der Industrie veranlasste drei an der Entwicklung beteiligte Wissenschaftler, die Gründung eines Unternehmens anzustreben, das die neuartige Prozessmesstechnik als Produkt für den Bereich der Galvano- und Oberflächentechnik anbietet. Im Rahmen des Programms EXIST-Forschungstransfer soll mit dem FuE-Vorhaben eine Unternehmensgründung optimal vorbereitet werden.

Projektziel:
Die durchzuführenden Aufgaben orientieren sich neben der Vorbereitung einer Unternehmensgründung am Ziel, die Anwendungsbreite des Messverfahrens zu erweitern. So wird zusätzlich zur Möglichkeit der Messung an chemischen Prozessen eine Sensorvariante zur Messung an galvanischen Prozessen entwickelt. Weiterhin soll durch eine gezielte Sensor- und Elektronikentwicklung eine Industrietauglichkeit der Messtechnik erreicht werden. Experimentelle Arbeiten im Technikums- und im Industriemaßstab dienen dem Nachweis der industriellen Anwendbarkeit. Parallel zu den Entwicklungsarbeiten ist ein Businessplan zu erarbeiten, der die Aufnahme der Geschäftstätigkeit optimal vorbereiten soll.

Nutzen:
Mit einer erfolgreichen Unternehmensgründung wird erstmals eine Onlinemessung der Geschwindigkeit industriell genutzter Abscheideprozesse kommerziell verfügbar sein. Damit kann die Oberflächenbehandlung effizienter, sicherer und mit höherer Qualität durchgeführt werden. Die Onlinemessung der Abscheidegeschwindigkeit bzw. der Stromausbeute bieten zukünftigen Anwendern u. a. folgenden Nutzen:

• Erhöhen der Prozesssicherheit (bessere Sicherung der Beschichtungsqualität, Ausschuss vermindern bzw. Aufwand für Nacharbeiten senken)
• Verringern von Überbeschichtung (Materialkosten)
• Erhöhen des Anlagendurchsatzes
• Optimieren der Stromausbeute bei galvanischen Prozessen
• Senken des Überwachungsaufwandes (Ersatz manuell durchgeführter Probekörperverfahren, Senkung der Anzahl nötiger Laboranalysen zur Prozessüberwachung)
• Erweitern der Möglichkeiten zum automatisierten Prozessbetrieb (Reproduzierbarkeit des Prozessbetriebes, Senkung des Personalaufwandes.)

Einige Ergebnisse:
Es wurde ein Funktionsmuster des Sensors zur Messung der Abscheidegeschwindigkeit entwickelt und realisiert. Der Stabsensor wird parallel zur Warenbehandlung in die Prozesslösung getaucht. An Chemisch-Nickel-Prozessen konnte beispielhaft gezeigt werden, dass die Metallabscheidung auf der Sensorspitze die Verhältnisse auf der Warenoberfläche gut abbildet. In Versuchen im Labor- und Technikumsmaßstab finden Untersuchungen des Messverfahrens und der neu entwickelten Messtechnik statt. Das folgende Bild zeigt eine Messung an einem Chemisch-Nickel-Prozess bei der durch eine Temperaturerhöhung eine Erhöhung der Abscheidegeschwindigkeit bewirkt wurde. Mit der Onlinemessung konnte der Anstieg der Abscheidegeschwindigkeit bereits während des Experimentes beobachtet werden.

Erfolgsaussichten:
Da die Mitglieder des Forscher/Gründerteams neben dem messtechnischen Know-how eine profunde Kenntnis der Galvano- und Oberflächentechnik haben, bestehen gute Aussichten, potentielle Kunden vom Produkt und seinem Nutzen zu überzeugen. Als Kunden sind insb. Zulieferfirmen für die Bereiche Automobil, Maschinenbau, Elektronik sowie Luft- und Raumfahrt zu sehen. Daneben sind auch bei dekorativen Beschichtungen im Konsumgüterbereich Anwendungen zu erwarten.

Entwicklung und Erprobung einer Technologie zur Vermeidung von PFT-Emissionen über den Abwasser-, Abfall- und Abluftpfad in Produktionsstätten am Beispiel der Oberflächenveredlung

Teilprojekt3: Entwicklung und Erprobung einer Prozessmess- und Automatisierungstechnik sowie geeigneter Modellierungs- und Simulationswerkzeuge als Grundlage einer industrietauglichen Anlagengestaltung

Laufzeit:

10/2010 - 02/2013

Finanzierung:

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF)

Kooperationspartner:

• TU Dresden - Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften - Institut für Technische Chemie
• DVGW-Technologiezentrum Wasser Karlsruhe
• Galvanotechnik Breitungen GmbH & Co KG
• ANTECH GmbH Korb
• UWE Sondermüll & Recycling GmbH Taucha
• Dr. Felgenträger & Co.- Öko.-chem. und Pharma GmbH Dessau-Roßlau

Das Gesamtziel des Verbundprojektes mit sieben engvernetzten Teilprojekten besteht in der Entwicklung, Erprobung und technisch-wirtschaftlichen Optimierung einer Systemlösung zur Vermeidung von Emissionen perfluorierter Tenside (PFT) am Beispiel einer Kunststoffmetallisierung. Durch Demonstration einer, bezogen auf PFT, geschlossenen Prozesstechnik soll modellhaft nachgewiesen werden, dass der Einsatz von PFT als unverzichtbarer Produktionshilfsstoff in der Oberflächenveredlung ohne Umweltgefährdung möglich ist und Einsatzbeschränkungen bzw. Einsatzverbote nicht nötig sind.Innovativer Kern des Verbundprojektes ist eine neuartige Technologie „Adsorption/Desorption“ zur PFT-Eliminierung aus Abwasserteilströmen bis in den Spurenbereich sowie stofflichen Verwertung der PFT-beladenen Adsorbenzien. Untrennbar verbunden damit ist die Anpassung der PFT-Analytik an eine komplizierte Stoffmatrix sowie die Entwicklung und Erprobung einer kostengünstigen PFT-Prozessüberwachungsanalytik. Es sind neben der optimierten Systemlösung auch vermarktungsfähige innovative Teilergebnisse (neuartige Adsorberpolymere sowie Apparate- und Anlagentechnik, Modellierungs- und Simulationswerkzeuge für die Anlagenplanung, Dienstleistungen in der Analytik und Verwertung PFT-haltiger Rückstände) zu erwarten.

Prozessmessverfahren zur Onlineüberwachung der Abscheidegeschwindigkeit an Chemisch-Nickel-Prozessen

Laufzeit:

12/2008 - 11/2010

Projektleiter:

Dr.-Ing. E. Giebler  

Mitarbeiter:

Dipl.-Ing. A. Reich, W. Gräfenhan, Doz. Dr.-Ing. S. Hauser, Dipl.-Chem. K.-H. Neumann

Finanzierung:

Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF)

Mitgliedvereinigung:

Deutsche Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnik e. V.

Kooperationspartner:

Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (FH), Fachbereich Maschinen- und Energietechnik 

Der Gegenstand des geplanten FuE-Vorhabens ist ein "Prozessmessverfahren zur Onlineüberwachung der Abscheidegeschwindigkeit an Chemisch-Nickel-Prozessen". Als Messwertaufnehmer wird ein in longitudinale Schwingungen versetztes Sensorband dienen, auf dem eine prozessadäquate Nickelabscheidung stattfindet. Die Eignung der neuartigen Messtechnik für den industriellen Einsatz wird sowohl in Laborversuchen als auch an im Technikumsmaßstab betriebenen Chemisch-Nickel-Prozessen untersucht. Im Ergebnis des FuE-Vorhabens wird es erstmalig möglich, die Abscheidegeschwindigkeit der komplexen Chemisch-Nickel-Verfahren unter den rauen industriellen Bedingungen online zu messen. Somit können Abweichungen im Prozessgeschehen bereits während der Oberflächenbehandlung und nicht erst durch Schichtdickenmessungen im Nachhinein erkannt werden. Entsprechend werden unverzögerte Prozesseingriffe möglich, wodurch ein wesentlicher Beitrag zur Qualitätssicherung der Chemisch-Nickel-Abscheidung geleistet werden kann. Mit dem im FuE-Vorhaben zu untersuchenden Messverfahren wird ein guter Kompromiss bezüglich Messempfindlichkeit und Standzeit der wechselbaren Sensorbänder möglich sein. Somit entsteht eine Alternative zu den heute im Labor bei der Untersuchung von Abscheideprozessen eingesetzten Quarzmikrowaagen, die zwar eine hohe Empfindlichkeit aber nur sehr kurze Standzeiten haben. Durch die angestrebten Standzeiten des Sensorbandes von einigen Tagen und eine konstruktive Gestaltung, die einen unkomplizierten Wechsel des Sensorbandes ermöglicht, werden die Voraussetzungen geschaffen, das Messverfahren für Prozessmessaufgaben anzuwenden. Das FuE-Vorhaben wird in engem Kontakt mit dem Fachausschuss "Chemische Metallabscheidung" des Branchenfachverbandes DGO durchgeführt, wodurch eine umfangreiche fachliche Unterstützung bei der Entwicklung einer industrietauglichen Messtechnik erreicht wird. Somit wird die spätere Überführung der Messtechnik in die Betriebspraxis optimal vorbereitet.

Entwicklung einer Prozess- und Anlagentechnik zur abwasser¬technischen Behandlung des Teilstroms "Chemisch Nickel"

Teilvorhaben: Konzipierung sowie verfahrens- und automatisierungstechnische Untersuchungen zur Prozessgestaltung der Teilstrombehandlung einschließlich Erprobung und Optimierung der Prozess- und Anlagentechnik

Laufzeit:

11/2007 - 10/2009

Projektleiter:

Dr.-Ing. E. Giebler

Mitarbeiter:

Dipl.-Ing. A. Reich, W. Gräfenhan, Doz. Dr.-Ing. S. Hauser, Dipl.-Chem. K.-H. Neumann

Finanzierung:

Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF),

Kooperationspartner:

Elektrotechnik Rienhoff GmbH    

Im Rahmen des Kooperationsprojektes soll eine modular aufgebaute und skalierbare Prozess- und Anlagentechnik zur abwassertechnischen Behandlung des Teilstromes "Chemisch Nickel" entwickelt werden. Die aus drei Verfahrensschritten bestehende Technologie (Nickel-Abtrennung, Hypophosphit-Katalyse, Fällung) ist anlagentechnisch in einer Pilotanlage umzusetzen sowie unter Betriebsbedingungen zu erproben. Das Kooperationsprojekt ist in zwei Teilprojekte strukturiert und soll in Kooperation zwischen der Fa. Elektrotechnik Rienhoff und der TU Dresden durchgeführt werden. . Teilprojekt 1 TUD: Innerhalb dieses Teilprojektes werden an einer beispielhaften industriellen Anwendung die Anforderungen an die Prozessgestaltung analysiert und verfahrenstechnische Untersuchungen im Labor/Technikum zur Bestimmung von prozess- und systemspezifischen Bemessungsparametern durchgeführt. Darauf aufsetzend werden das Anlagenkonzept der industriellen Pilotanlage festgelegt und Prozessführungsstrategien erarbeitet. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme findet die Erprobung und Optimierung der Prozess- und Anlagentechnik statt, die Wirtschaftlichkeit wird nachgewiesen und Erfahrungen beim Betrieb der neuen Prozesstechnik sollen gesammelt und dokumentiert werden. Teilprojekt 2 ETR: Innerhalb dieses Teilprojektes soll ein modulares und skalierbares Anlagenkonzept für die Teilstrombehandlung entwickelt werden. Dieses ist beispielhaft an einer Pilotanlage für eine industrielle Anwendung umzusetzen. Dazu sind basierend auf einem Lasten- und Pflichtenheft die anlagentechnischen Komponenten im Detail zu planen und zu beschaffen sowie die Pilotanlage aufzubauen. Das Automatisierungssystem (Hard- und Software) ist zu spezifizieren. Nach dem Bau wird die Pilotanlage in den industriellen Prozess eines Industriepartners für Versuche integriert und Prozess- und Anlagenparameter optimiert.

Entwicklung eines Messsystems zur qualitätsgerechten Prozessführung von Chemisch-Nickel-Prozessen
Teilvorhaben: Konzipierung und Entwicklung des Messsystems

Laufzeit:

01/2005 – 03/2007

Finanzierung:

Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF)

Kooperationspartner:

Galvanotechnik Breitungen GmbH & Co. KG

Im Rahmen des FuE-Kooperationsvorhabens von Fa. Galvanotechnik Breitungen und TU Dresden soll ein Messsystem zur Online-Überwachung von Chemisch-Nickel-Prozessen entstehen. Die neue wartungsarme Messtechnik muss den rauen Praxisbedingungen eines galvanotechnischen Betriebs genügen. Zu überwachende Messgrößen sind neben der Abscheiderate insbesondere die Konzentrationen von Hypophosphit und wichtigen organischen Säuren sowie die Salzfracht. Drei Lösungsansätze werden zur Bewältigung der messtechnischen Probleme verfolgt. Durch die Nutzung kommerziell verfügbarer, indirekter Messverfahren werden relevante Prozessgrößen erfasst, wobei bei Bedarf mehrere Messverfahren miteinander kombiniert werden. Zur Bestimmung des Hypophosphitgehalts wird ein neues Online-Messverfahren entwickelt. Zusätzlich sollen, sofern möglich, modellmäßig beschreibbare Zusammenhänge zur Konzentrationsermittlung genutzt werden. Um eine praxisgerechte Systemlösung zu erreichen, werden einzelne Messkomponenten und das zu entwickelnde Messsystem im industriellen Umfeld erprobt. Dazu wird die neuartige Messtechnik in bestehende MSR-Strukturen integriert und unter Praxisbedingungen optimiert.

Steigerung der Materialeffizienz und Wirtschaftlichkeit bei der Metalloberflächen-Veredelung mit neuartiger Automatisierung der Produktionskette

Laufzeit:

02/2005 – 09/2007

Finanzierung:

Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF)

Kooperationspartner:

BFI - Betriebsforschungsinstitut, VDEh-Institut für Angewandte Forschung GmbH

Im Forschungsvorhaben wird eine Prozessführungsstrategie für mehrstufige nasschemische Oberflächenbehandlungsprozesse entwickelt und beispielhaft implementiert. Dies basiert auf der Modellentwicklung und Implementierung und Simulation in einer Modellbibliothek einerseits und der kontinuierlichen Messung von Prozessbadkonzentration mit einer innovativen Badanalytik andererseits. Wirtschaftlich bedeutend ist die Anwendung für KMU der Oberflächenbehandlung durch Effizienz-/Produktivitätssteigerung und Kostenreduktion einerseits. Andererseits - und das ist gleichzeitig Mittel zum Transfer und zur Umsetzung der Forschungsergebnisse - erschließen sich dem Sensorbau und Automatisierungsbau neue Geschäftsfelder.

Modellierung und Simulation von Verfahrensprozessen in der Galvano- und Oberflächentechnik

Laufzeit:

03/2005 – 05/2007

Finanzierung:

aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF)

Der Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Modellierung und Rechnersimulation von Verfahrensprozessen der Galvano- und der nasschemischen Oberflächentechnik. Das Forschungsziel ist es, eine Vorgehensmethodik zur Erstellung dynamischer Modelle und zur Durchführung nötiger experimenteller Arbeiten zu entwickeln. Diese Methodik wird durch beispielhafte Untersuchung industrienaher Anwendungen eng an praxisrelevanten Anforderungen ausgerichtet. Ziel ist es außerdem, durch die Weiterentwicklung einer Simulationsmodellbibliothek eine effiziente und flexible Durchführung von Prozesssimulationen mit geeigneten Rechnerwerkzeugen zu ermöglichen. Um eine breite Anwendung von Prozesssimulationen zu erreichen, werden darüber hinaus Simulationsmodelle wichtiger verfahrenstechnischer Prozesse so aufbereitet, dass sie über das Internet allgemein nutzbar sind. Durch den Zugang zum Know-how der Modellierung und Prozesssimulation sowie durch das Bereitstellen der Softwarewerkzeuge erschließen sich für Firmen der Galvano- und Oberflächentechnik verschiedene Potentiale zur Kostenersparnis. So kann beim verfahrens- und automatisierungstechnischen Entwurf der Engineeringaufwand erheblich reduziert werden. Weiterhin steigt die Sicherheit bei der Auslegung verfahrenstechnischer Komponenten, wodurch sowohl überdimensionierungen (Investitionskosten) als auch Unterdimensionierung (Prozesssicherheit) vermieden werden können. Einsparungen durch Simulationen sind auch für den Prozessbetrieb möglich, indem eine rechnergestützte Optimierung des Stoff- und Energieverbrauchs sowie des Anfalls von Abfällen durchgeführt wird. Die Simulationsmodellbibliothek sowie die Modelle für die internetbasierte Simulation werden bereits während der Zeit des Forschungsprojektes über das Internet verfügbar sein. Um das Projektanliegen bekannt zu machen, werden Tagungs- und Seminarveranstaltungen, Veröffentlichungen in Branchenzeitschriften sowie Auftritte auf Fachmessen genutzt.

Abwasserteilstrombehandlung Chemisch Nickel

Laufzeit:

04/2003 – 09/2004

Antragsteller:

Galvanotechnik Breitungen GmbH & Co. KG

Finanzierung:

Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Kooperationspartner:

Institut für Automatisierungstechnik

Bei der chemisch-reduktiven Abscheidung von Nickel werden durch den Einsatz starker Reduktionsmittel (Hypophosphit) homogene Metallschichten abgeschieden. Das chemisch-reduktive Wirkprinzip der Metallabscheidung hat zur Folge, daß die eingesetzten Prozesslösungen nur eine begrenzte Nutzungsdauer besitzen, wobei die abwassertechnische Behandlung von Spülwasserkonzentraten und nicht mehr nutzbaren Prozesslösungen wegen deren komplexer Zusammensetzung problematisch ist. Zudem kann durch eine Neutralisationsfällung ohne entsprechende Vorbehandlung der Grenzwert für Phosphor im behandelten Abwasser nicht eingehalten werden, da Hypophosphit keine schwerlöslichen Salze bildet und somit aus dem Abwasser mittels einer Fällung nicht abgetrennt werden kann. Im Rahmen des beantragten Vorhabens ist vorgesehen, eine oxidative Vorbehandlung des Teilstroms auf elektrochemischen Wege durchzuführen. Durch die anodische Behandlung soll Hypophosphit in eine fällbare Phosphorverbindung überführt und die organischen Komponenten (Stabilisatoren und Komplexbildner) zersetzt bzw. modifiziert werden. Durch eine abschließende Neutralisationsfällung können dann behördlich festgelegte Grenzwerte für Phosphor und Schwermetalle (Nickel) eingehalten werden. Der Bedarf an Chemikalien und das Abfallaufkommen soll durch das elektrochemische Wirkprinzip der Teilstrombehandlung begrenzt werden. Die Prozess- und Anlagentechnik für die elektrochemische Teilstrombehandlung soll im Rahmen einer Kooperation entwickelt werden. Die Praxiserprobung der Prozess- und Anlagentechnik soll im Rahmen einer Pilotanlage erfolgen, wobei neben Spülwasserkonzentraten und Eluaten von Regeneratoren auch nicht mehr nutzbare Prozesslösungen untersucht werden. Dadurch soll die Funktionsfähigkeit und die Anwendungsbreite der entwickelten Prozess- und Anlagentechnik demonstriert werden.

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Umstellung bestehender galvanotechnischer Anlagen auf eine stoffverlustminimierte Prozesstechnik bei gleichzeitiger Kostensenkung
Teilvorhaben: Automatisierungslösungen bei Umstellung der Prozesstechnik

Laufzeit:

05/1998 – 03/2003

Finanzierung:

Bundesministerium für Bildung und Forschung

Projektträger:

DLR Umweltforschung und -technik

Die effektive Anwendung stoffverlustminimierter Prozesstechnik in galvanischen Betrieben wird erschwert durch ein niedriges Niveau der Prozessautomatisierung herkömmlicher Fertigungsanlagen und der zu integrierenden Regeneratoren und Konzentratoren sowie durch häufig fehlendes Know How in der Branche. Durch die Automatisierung von Anlagen mit integrierter Umwelttechnik können diese kostengünstig und sicher gestaltet sowie effektiv betrieben werden. Unter Anwendung wissenschaftlicher Methoden ist eine verallgemeinerte, industriell anwendbare Automatisierungskonzeption für galvanische Anlagen zu entwickeln. Die angestrebte einheitliche Strukturierung von Automatisierungsfunktionen sichert eine problemlose Integration/Modifikation verfahrenstechnischer Komponenten. Ausgangspunkt hierfür ist die Erfassung der automatisierungstechnischen Anforderungen bei den Verbundpartnern. Einzelne Anwendungen demonstrieren das Vorgehen und ermöglichen eine Überprüfung der Konzeption. Ferner wird bei den Verbundpartnern an automatisierungstechnischen Grobkonzepten mitgewirkt.

Stoffkreislaufschließung bei abtragenden Verfahren in Prozesslösungen
Teilvorhaben 5: Optimierung der Ankopplung peripherer Systeme an die Prozessstufen

Laufzeit:

05/1994 – 07/2000

Finanzierung:

Bundesministerium für Bildung und Forschung

Projektträger:

DLR Umweltforschung und -technik

Eine Analyse der technischen Ausrüstung für abtragende Verfahren zeigt, dass für eine zielgerichtete Beeinflussung qualitätsrelevanter Prozessgrößen kaum messtechnische Voraussetzungen bestehen und das Automatisierungsniveau der peripheren Systeme (Regeneratoren, Konzentratoren) deutlich hinter dem der Fertigungsanlagen zurückbleibt. Diese Defizite beeinflussen die Effizienz von Maßnahmen zur Stoffkreislaufschließung ungünstig. Ziel ist es deshalb, mit neuartigen mess- und automatisierungstechnischen Lösungen die Voraussetzungen für eine Integration peripherer Systeme in die Prozessstufen und damit für einen automatisierten Betrieb von Stoffkreisläufen zu schaffen. Dieses Ziel wird parallel und in Zusammenarbeit mit Verbundpartnern, vor allem Verfahrens/Anlagen-Entwicklern aber auch Anwendern von abtragenden Verfahren verfolgt. Schwerpunkte der Arbeiten sind dabei die Entwicklung und Anpassung von Prozessmessverfahren, die Modellierung und Simulation von Einzelprozessen und von kompletten Anlagen, der automatisierter Betrieb einzelner Komponenten und von kompletten Prozessstufen mit Stoffkreislaufschließung im Pilotmaßstab, Konsultationen zu mess- und automatisierungstechnischen Problemen für alle Verbundpartner und die modellhafte technische Anwendung automatisierter Stoffkreisläufe mit ausgewählten Verbundpartnern.

Automatisierung einer Produktionsanlage zum Säurepolieren von Bleikristall

Laufzeit:

10/1998 – 12/1999

Finanzierung:

F.X. Nachtmann Bleikristallwerke GmbH

Durch das Automatisierungssystem der Säurepolieranlage ist die nasschemische Behandlung qualitativ hochwertiger Produkte der Glasindustrie durch eine reproduzierbare, weitgehend automatisch ablaufende Produktion zu sichern. Die in der Säureabteilung existierenden Produktionsabläufe sind effektiv zu unterstützen. Das Automatisierungssystem besteht aus zwei Teilsystemen, die ihrerseits sowohl funktionell als auch räumlich dezentralisiert aufgebaut sind. Durch das Fertigungssteuerungssystem werden die produktionstechnisch orientierten Funktionen (Management produktionsspezifischer Informationen und Daten) sowie die fertigungstechnisch orientierten Funktionen (Transport der Ware entsprechend der Behandlungstechnologie, Einhaltung der Expositions-/Behandlungszeiten) realisiert. Das Prozessautomatisierungssystem erfüllt alle verfahrenstechnisch orientierten Funktionen, die die Prozessfähigkeit der nasschemischen sowie der wasser- und abwassertechnischen Prozesse entsprechend vorgegebener Verfahrensspezifikation sichern und die Bedingungen für eine qualitativ hochwertige Behandlung gewährleisten. Das Automatisierungssystem wurde auf der gerätetechnischen Basis von speicherprogrammierbaren Steuerungen und PC-gestützter Leittechnik aufgebaut. Die Kommunikation zwischen den Einzelkomponenten erfolgt über Profibus bzw. Ethernet.

Schadstoffarme Prozesse in Galvanotechnik und Metallchemie
Teilvorhaben: Schließung von Stoffkreisläufen und Automatisierung von galvanotechnischen Prozessstufen

Laufzeit:

01/1991 – 12/1994

Finanzierung:

Bundesministerium für Bildung und Forschung

Projektträger:

DLR Umweltforschung und -technik

Die Schließung von Stoffkreisläufen in Prozessstufen der Galvanotechnik und Metallchemie ist ein bedeutender Schritt zur Reduzierung der von diesen Prozessen ausgehenden Umweltbelastung. Die verfahrenstechnischen Voraussetzungen (effektive Spülsysteme, Konzentratoren zur Trennung von Spülwasser und Badinhaltsstoffen, Regeneratoren zur Verlängerung der Standzeiten) sind vielfach vorhanden, ihre Anwendung im Sinne eines produktionsintegrierten Umweltschutzes ist oft schwierig und steht erst am Anfang. Die Schließung von Stoffkreisläufen ohne Zwischenschaltung von Stapelbehältern hat viele Vorteile (unterbrechungsfreier Betrieb, gleichmäßigere Warenbehandlung, Minimierung der Einsatzstoffe, kleinere und kostengünstigere Konzentratoren und Regeneratoren), erfordert aber zusätzliche mess- und automatisierungstechnische Maßnahmen. Ziel des Vorhabens war die Erarbeitung einer Methodik und konkreter technischer Lösungen für die Automatisierung galvanotechnischer und metallchemischer Prozessstufen, in die zur Erzielung fertigungs- und umwelttechnischer Verbesserungen moderne Spültechniken und über periphere Systeme (Konzentratoren, Regeneratoren) geschlossene Stoffkreisläufe integriert werden, die Erprobung eines solchen Konzeptes an einer Versuchsanlage und die Übertragung dort gewonnener Ergebnisse in den technischen Maßstab.