CLeo

Motivation 

Durch die aktuelle EU-Abwasserrichtlinie sind mittelfristig bis zu 71.000 Kläranlagen EU-weit mit einer zusätzlichen vierten Reinigungsstufe zur Entfernung von Mikroschadstoffen, Mikroplastik und Krankheitserregern auszustatten. Mikro- und Ultrafiltrationssysteme ermöglichen dies effizient und sicher. Die Herstellung der Filtersysteme ist weitestgehend automatisiert. Allerdings wird die Qualitätssicherung zur Erkennung von Fehlstellen und Leckagen noch manuell mit Hilfe des Blasentests im Wasserbad durchgeführt. Nach der Befeuchtung müssen die Filtersysteme in einem weiteren Tauchbad für den Transport stabilisiert werden, um eine Zerstörung des Membransystems zu verhindern. Die notwendige Skalierung für eine wettbewerbsfähige Produktion erfordert eine Digitalisierung der Leck-Detektion und eine automatisierte Reparatur der Filtermodule.

Projektbeschreibung 

Im Verbundprojekt CLeo wird eine Inline-Qualitätsprüfung für Filtermembranmodule entwickelt. Dazu wird eine Prüfkammer prototypisch erarbeitet, in der Filtermodule mit Kantenlängen > 1 m mit einem Prüfgas beaufschlagt und eventuelle Leckagen über Spektroskopie örtlich aufgelöst detektiert werden. Zunächst wird das mechanische und optische Grundkonzept der Zelle erstellt und mögliche Komponenten, z. B. für das automatische Handling der Module, werden ausgewählt. Die Korrelation zwischen Leckstrom und Detektionssignal wird ermittelt und eine KI-basierte Bildverarbeitung umgesetzt.

Ziele

Ziel des KMU-innovativ Projekts CLeo ist die Entwicklung einer Inline-Qualitätsprüfung, die Leckagen erkennt, ohne die Struktur der Membran zu beeinflussen. Die automatisierte Leckageerkennung trägt zu einer deutlich ökologischeren und kosteneffizienteren Produktion von Filtermodulen bei. Durch die präzise Lokalisierung der Leckagen wird zudem eine automatisierte Reparatur der Module möglich. Hierdurch kann die Produktion kostengünstig für den zukünftigen Bedarf hochskaliert werden, ohne dass die Qualität der Module negativ beeinflusst wird. Das Prüfsystem eignet sich generell für alle Arten von Filtermodulen, wie sie beispielsweise in der Lebensmittelindustrie oder der chemischen Industrie eingesetzt werden. 

Teilprojekte 

• DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH (DBI): Projektkoordination und Entwicklung der Gaseinbringung
• WTA UNISOL GmbH: Erstellung des Lastenhefts, Zusammenführen der einzelnen Komponenten, Entwicklung eines Filtermoduls mit definierten Fehlern für die Evaluierung der automatisierten Qualitätsprüfung
• ibl Maschinenbau GmbH: Entwicklung des Robotersystems für die automatisierte Qualitätsprüfung
• Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS: Entwicklung eines neuartigen laserbasierten Leckdetektionsverfahrens mit KI-Datenverarbeitung
• Westsächsische Hochschule Zwickau (WHZ): Entwicklung eines Schutztextils für die Ummantelung des Messbereiches, um während der Messung äußere Faktoren abzuschirmen