SAB-Projekte

Der Freistaat Sachsen und die Europäische Union fördern gemeinsam Forschungsvorhaben von sächsischen Forschungseinrichtungen und Unternehmen. Um die Innovationskraft der sächsischen Wirtschaft zu stärken, stehen den hiesigen Firmen und Forschungseinrichtungen zahlreiche unterschiedliche Förderinstrumente zur Verfügung.

In verschiedensten SAB-Projekten konnte das Fraunhofer IWS bereits sein fundiertes Know-How, innovative auf das Projekt abgestimmte Lösungen und langjährige Erfahrungen im Projektmanagement einbringen.

Effizienzverbesserung durch Verminderung von Fouling in Wärmeübertragerohren (FoulingResist)

Teilthema: Direkte Laserinterferenzstrukturierung

Fördergeber:
Sächsisches Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr
Förderkennzeichen: 3000658061
Laufzeit: 01.09.2016 - 31.08.2018



Abstract

Während des Betriebs von Wärmeübertragern bilden sich auf den kühlwasserseitigen Oberflächen der Apparate mineralische und biologische Beläge. Diese zusätzlichen Beläge erhöhen den Wärmedurchgangswiderstand,  verringern dadurch den übertragenen Wärmestrom und beeinträchtigen somit die Funktion des Wärmeübertragers. Dieser als "Fouling" bezeichnete Prozess ist ein grundlegendes Problem der thermischen Verfahrenstechnik. Die dadurch verursachten Kosten werden für hochindustrialisierte Länder auf 0,25 % des Bruttoinlandsproduktes geschätzt. Die Belagsbildung erfordert bei der Auslegung des Wärmeübertragers eine starke Überdimensionierung (häufig im Bereich von 20% bis 60 %) sowie während des Betriebs eine regelmäßige chemische oder mechanische Reinigung der betroffenen Oberflächen. Diese Vorgehansweise ist derzeit bei vielen Anwendungsfällen in der Kraftwerkstechnik und in der Industrie Stand der Technik, führt allerdings zu erhöhten Investitions- und Betriebskosten sowie einem erhöhten Energiebedarf. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Oberflächenmodifikation für Wärmeübertragerflächen, die sich, bei hoher Oberflächenstabilität und gleichbleibendem Wärmedurchgang, durch eine hohe Resistenz gegenüber Fouling auszeichnet. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Modifikation der Innenflächen von Wärmeübertragerrohren zur Vermeidung von Kristallisationsfouling (auch als "Scaling" bezeichnet).

Mit Hilfe modernster Verfahren der Oberflächentechnik  sollen Innenflächen von Metallrohren so modifiziert werden, dass foulingresistente Flächen entstehen. Diese Oberflächeneigenschaften sollen durch das Aufbringen einer dünnen funktionellen Schicht mittels PECVD erzeugt werden. Ein zweiter Ansatz zur Veränderung des Foulingverhaltens der Wärmeübertragerflächen ist die Strukturierung der Oberflächen im Sub-Mikrometer- und Mikrometerbereich. Dies soll mittels direkter Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) in dem Vorhaben systematisch realisiert werden.

Erarbeitung einer innovativen Fügetechnologie zum automatisierten Stoßfügen elastomerbasierter Hohlraumdichtungen im Karosseriebau (Innovatives Fügen Elastom)

Fördergeber:
Sächsisches Staatsministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr
Förderkennzeichen: SAB100283656
Laufzeit: 01.01.2017 bis 31.12.2018



Abstract

ln der Automobiltechnik ist die Nutzung von elastomerbasierten EPDM Hohlraumprofilen zum Abdichten von Fahrgasträumen Stand der Technik und industriell weit verbreitet. Dabei werden in einem automatisierten Prozess Zuschnitt­ oder Endloshalbzeuge des EPDM-Profils, z.B. mittels Klebestreifen, robotergesteuert mit den Türen oder der Karosserie verklebt. Zum Abschluss wird das Hohlraumprofil abgeschnitten und die beiden Stoßenden zusammengefügt. Dabei ist eine Dauerelastizität der Fügezone, als auch ein ungestörter Dichtungsverlauf essentiell, um die Dichtheit bei geschlossenen Türen zu gewährleisten. Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines effizienten Fügemechanismus zum Verbinden von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)-Profilen. Hierbei sind stoffschlüssige Fügetechnologien unter Nutzung alternativer Wärmequellen, sowie angepasster Klebstoffsysteme zu entwickeln, die sich für Stoßfügungen von EPDM-Hohlprofildichtungen in der automatisierten Fertigung eignen.

Die Ergebnisse werden zur Weiterführung und Stärkung der Forschungsaktivitäten des Instituts auf dem Gebiet des reaktiven Fügens und als Grundlage für sich anschließende Industrieprojekte im Bereich des Fügens nichtschmelzbarer Kunststoffe untereinander und in hybriden Verbindungen benötigt. Die mit diesem Projekt erwarteten Ergebnisse stellen die Basis für eine absehbare zukünftige Verwertung durch unterschiedliche Vertragspartner des Instituts auf unterschiedlichen Feldern wie z. B. Leichtbau mit faserverstärkten Verbundstrukturen und hermetisches Dichten von Gehäusen in der Sensortechnik dar.