Pulvermanipulator
Gegenstand dieses ZIM-geförderten Projekts (KF2363847WO4), das gemeinsam mit der Athena Technologie Beratung GmbH durchgeführt wurde, war die Entwicklung eines modular aufgebauten Gesamtkonzepts für einen Feinpulver-Manipulator für trockene Feinstpulver mit Vorratsbehälter inkl. Entnahmemodul, Dosiereinheit, Transportstrecke, Homogenisierungseinheit und Dispersionsmodul, welches dem Anwender eine unkomplizierte, prozessangepasste Pulverentnahme, -dosierung, Komponentenmischung, Homogenisierung und Dispergierung ermöglicht. Zur Realisierung der Ziele sollten vor allem die durch die lokale Anwendung hochfrequenter Schwingungen (Ultraschalltechnik) entstehenden Effekte genutzt werden.
Bei der Verarbeitung von Feinstpulvern mit Partikelgrößen von ca. 1 bis 100 µm bereitet vor allem die starke Agglomeration (Bildung von Partikelklumpen) Probleme bei der Dosierung (Brückenbildung, Verstopfungen), der Mischung (inhomogenes Gemisch durch Agglomerate) und beim Transport (erhöhte Reibung). Für Pulverentnahme und -dosierung wurden jeweils niederfrequente Schwingungen genutzt, die das agglomerierte Pulver fluidisieren und so den Durchfluss durch ein Sieb oder einen engen Trichter ermöglichen. Sowohl in der Homogenisierungseinheit als auch in dem Dispersionsmodul wurden akustische Ultraschallschwingungen eingesetzt, um das stark agglomerierte Pulver in Einzelpartikel zu zerstäuben (siehe Abbildung 1). In der Homogenisierungseinheit wurde aus zerstäubten Pulvern eine homogene Pulvermischung erzeugt. Die Anwendung von akustischen Ultraschallschwingungen lieferte bei der Nutzung von Mehl, Kakao und weiteren ähnlichen Pulvern als Testpulver absolut zufriedenstellende Ergebnisse. Im Transportmodul wurde eine Kombination aus niederfrequenter Schwingung für den Vortrieb und hochfrequenter Schwingung zur Reibungsreduktion genutzt. Weitere Forschungsergebnisse zum Pulvertransport mit Ultraschall finden Sie hier.
Als Resultat des Projekts entstand ein modular aufgebautes System, mit dem Feinstpulver dosiert, vermischt, transportiert und letztendlich fein zerstäubt werden können. Dieses System ist in Abbildung 2 zu sehen.
Veröffentlichungen des Lehrstuhls zu diesem Forschungsbereich finden Sie hier.
