Energiereduktion in der Vakuumhandhabung durch Reduzierung von Totvolumina mittels bionischer Wirkprinzipien (BiVaS)
Aufgabe / Zielsetzung
Die pneumatischen Vakuumerzeuger, die auch Ejektoren genannt werden, erzeugen am Ende der Düse ein niedrigeres statisches Druckniveau als das Umgebungsdruckniveau, was eine Saugwirkung verursacht. Ejektoren werden aufgrund ihrer kompakten Struktur, ihrer relativen Einfachheit, ihrer schnellen Leistung, ihrer geringen Kapitalkosten, ihrer flexiblen Anwendung und ihres geringen Wartungsbedarfs, da sie keine bewegten Teile haben, häufig für Handhabungssysteme verwendet.
Druckluftsysteme haben jedoch im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von weniger als 20%. Aufgrund steigender Energiekosten, der weltweiten Reduzierung des Kohlenstoff-Fußabdrucks und der gesellschaftlichen Nachfrage nach einer nachhaltigen und erneuerbaren Ausrichtung der industriellen Aktivitäten ist die effiziente Energienutzung ein wichtiges Thema für produzierende Unternehmen. In der Europäischen Union werden 10% der industriell genutzten elektrischen Energie für die Drucklufterzeugung verwendet. Daher ist die Energieeffizienz der Vakuum-Handhabungstechnik ein wichtiges Thema bei der Entwicklung nachhaltiger und effizienter Fertigungsprozesse.
Lösungsweg
Im Rahmen der Forschungsarbeit wird die Entwicklung eines innovativen Ejektorprinzips in Betracht gezogen, das hinsichtlich Versorgungsdruck und Massenstrom deutlich effizienter arbeitet als bekannte Ejektoren. Die erzielbaren Leistungspotentiale von Niederdruckejektoren hinsichtlich Energieeffizienz und Saugleistung durch den Einsatz von numerischen Verfahren, Form- und Topologieoptimierung werden erforscht. Dies hilft, eine optimale Geometrie für die Konstruktion und Produktion von Ejektoren zu finden und bietet eine unkonventionelle Lösungssuche für die Grenzkontur. Ein weiterer Beitrag zur Umsetzung von biologischen Saugsystemen in industriell einsetzbare Vakuum-Sauggreifer ist von Interesse.
Die Umsetzung erfolgt durch die wissenschaftliche Zusammenarbeit des Lehrstuhls für Fluid-Mechatronische Systeme Dresden, der Firma Schmalz GmbH, dem Botanischen Garten Freiburg und dem Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionstechnik Braunschweig.
Das diesem Beitrag zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie unter dem Förderkennzeichen 03ET1559D gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.