Trocknungsprozesse durch Simulation optimieren

Durch optimale Steuerung des Trocknungsprozesses lässt sich die Qualität von Lackierungen verbessern und gleichzeitig der Energieverbrauch senken. Dazu wird aktuell am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern geforscht.

Symbolfoto: Bunte Puzzleteile
Im Rahmen des Forschungsprojekts untersuchen die Beteiligten die Herstellung von Biolacken auf Basis von Lignin. Foto: Gerd_Altmann_Pixabay

Im ersten Schritt werden die physikalischen Vorgänge im verwendeten Trocknungsofen simuliert. Dazu werden die Wärmestrahlung der Lampen, die Luftströmung im Ofen und die Wärmeleitung in der Lackschicht bzw. auf der Oberfläche nachgebildet. Die Optimierung verwendet anschließend diese Simulation, um eine bestmögliche Steuerung der Lampen zu berechnen. Da die Qualität der Lackschicht maßgeblich von der Prozessdauer und der Temperatur abhängt, konkurriert sie zur Forderung nach einem möglichst geringen Energieverbrauch. Daher kommt ein mehrkriterieller Optimierungsansatz zum Einsatz. Die erhaltenen Lösungen werden anschließend in einer Entscheidungsunterstützungs-Software zur Bewertung graphisch dargestellt. Nächstes Ziel der Forscher ist die Optimierung von Lacktrocknungsprozessen in der Autoindustrie. Temperatur, Luftströmung und Position lackierter Autoteile verändern den Trocknungsprozess im Lackierofen. Dieser Vorgang wird bezüglich der Temperaturverteilung und des Energieverbrauchs optimiert, ohne dabei Qualität einzubüßen. Das geeignete Simulationsverfahren hat der Kooperationspartner des Fraunhofer ITWM, das Fraunhofer-Chalmers Research Centre for Industrial Mathematics FCC in Schweden, entwickelt. Der „IPS IBOFlow“ kann viele industrielle Prozesse darstellen und automatisiert analysieren. Damit berechnet das Forscherteam den Wärmeaustausch und die Strömungsdynamiken von Kühlungen.

Zum Netzwerken:

Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, Kaiserslautern, Dr. Dimitri Nowak, Tel. +49 631 31600-4289, dimitri.nowak@itwm.fraunhofer.de, www.itwm.fraunhofer.de/lacktrocknung

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