Erfolg für Hamburger Ingenieurwissenschaftler im DFG-Schwerpunktprogramm
Prof. Dr.-Ing Stefan Heinrich
Foto: TUHH/Jupitz
Ob Tabletten, Kaffeebohnen oder Sand – stets ist der Produktionsprozess von Feststoffen wie diesen und anderen mit einem hohen Energie-und Rohstoffverbrauch, teilweise auch mit Emissionen verbunden. Wie kann deren Herstellung künftig ökologischer und damit auch ökonomischer gestaltet werden? Forscher der TU Hamburg wollen mit der Entwicklung einer „Dynamischen Simulation vernetzter Feststoffprozesse“ diesem Ziel in einem von der DFG genehmigten Schwerpunktprogramm näherkommen.
Ihr im Verbund mit Wissenschaftlern aus Braunschweig, Karlsruhe und München entwickeltes Konzept setzte sich wie auch weitere neun andere Vorhaben gegen insgesamt 40 eingereichte Skizzen durch. Für ihre „Dynamische Simulation vernetzter Feststoffprozesse“ werden die Wissenschaftler um den Hamburger Wirbelschicht-Experten Prof. Dr.-Ing. Stefan Heinrich in den kommenden Jahren nach Methoden und Werkzeugen suchen, um den vielfach gestuften komplexen Produktionsprozess rechnerisch abbilden zu können.
Bisher gibt es das nicht. Zwar ist die Simulation von Prozessen, in denen überwiegend fluide Stoffe verarbeitet werden, hoch entwickelter Stand der Technik, hingegen die Simulation von Prozessen, in denen Feststoffe hergestellt und verarbeitet werden – oder in denen ein Feststoff als Nebenprodukt entsteht - noch ganz am Anfang. Nur Teilprozesse können bisher abgebildet werden, nicht jedoch alle Prozesse eines Verfahrens in ihrer Vernetzung. Gegenüber Fluiden werden bei Feststoffen deutlich mehr und komplexere Informationen benötigt. Während bei ersteren nur wenige skalare Größen wie Druck, Temperatur, Zusammensetzung notwendig sind, um den Zustand oder das Verhalten eines Stoffsystems hinreichend genau beschreiben zu können, müssen im zu untersuchenden Fall die Eigenschaften der Feststoffe wie Partikelgröße, Zusammensetzung oder Feuchtigkeit durch Verteilungen beschrieben werden, beispielsweise die Aufteilung der einzelnen Partikel in unterschiedliche Größenklassen. Dabei kommt der dynamischen Simulation eine besondere Bedeutung zu. Erst damit kann die den einzelnen Prozessschritten innewohnende Dynamik erfasst werden, und die Veränderungen des gesamten Prozesses in ihrer zeitlichen Abfolge dargestellt werden.
Gerade der Start und die Beendigung eines Herstellungsprozesses, das An-und Abfahren, ist besonders energieintensiv und mit Ausschuss verbunden, Kosten, die künftig eingespart werden sollen. 14 Millionen Euro stellt für diese Forschung die DFG von 2013 bis 2019 zur Verfügung. An der Entwicklung des Konzepts beteiligt sind außer dem Sprecher, TUHH-Professor Stefan Heinrich, sowie seinem Stellvertreter, Professor Arno Kwade von der TU Braunschweig, die Professoren Heiko Briesen von der TU München, Achim Kienle von der Universität Magdeburg, Matthias Kind vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Wolfgang Peukert von der Universität Erlangen-Nürnberg, Siegfried Ripperger von der TU Kaiserslautern, Heike P. Schuchmann vom KIT.
TU Hamburg-Harburg
Institut für Feststoffverfahrenstechnik und Partikeltechnologie
Tel.: 040/ 42878-3750
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