ImpreDry

Projektverlauf

Der im Vorprojekt DATA (Digitaler Assistent für Trocknungsanlagen) entwickelte Digitale Zwilling wird weiterentwickelt, mit realen Anlagen-, Labor- und Online-Messdaten kalibriert und um Modelle für Trocknung, Lösungsmittelverdampfung und Harzaushärtung ergänzt. Darauf aufbauend werden adaptive Betriebsstrategien zur Reduktion der Abluft- und Energiebedarfe entwickelt, schrittweise im Pilot- bzw. Industrieumfeld validiert und hinsichtlich Sicherheit, Produktqualität und Emissionsminderung bewertet. Dazu werden mathematische Teilmodelle angepasst, ggf. vereinfacht und numerisch beschleunigt. Abschließend wird der Digitale Zwilling zur KPI-Berechnung eingesetzt und für verschiedene Imprägnieranlagen parametrierbar gemacht.

Parallel werden Maßnahmen zur verbesserten Imprägnierung, Lösemittelreduktion und alternativen Beheizung der Imprägnier- und Trocknungsprozesse systematisch untersucht. Die Imprägnierqualität wird mit Standardmethoden, etwa Harzgehalt, Flüchtigenanteil und Fließverhalten, sowie ergänzenden Verfahren zur Eindringtiefenbewertung im Labor- und Anlagenmaßstab quantifiziert. Parallel werden Trocknungs- und Aushärtefortschritt analysiert. Darauf aufbauend werden der Einfluss geänderter Maschinentechnologien, Betriebsparameter, Temperaturführung und Ultraschallunterstützung für unterschiedliche Produkte, Rezepturen und Imprägnieranlagen bewertet. Zusätzlich werden Infrarotheizung in bereits trockenen Zonen, erneuerbare Beheizung über Luft/Wasser-Wärmetauscher sowie Maßnahmen zur Methanolreduktion technisch und wirtschaftlich untersucht, prototypisch umgesetzt und hinsichtlich Produktqualität, Betriebssicherheit, Fouling, Energiebedarf und CO₂-Minderung validiert.

Das NIR-basierte Prozessmonitoring für die Harzaushärtung am Schwebetrockner wird weiterentwickelt, implementiert und validiert. Aufbauend auf den Ergebnissen aus dem Vorprojekt DATA wird das inlinefähige NIR-Messsystem für zwei Messpositionen optimiert und dauerhaft in die Produktionsumgebung integriert. Parallel werden spektrale Vorverarbeitung und chemometrische Modelle zur Bestimmung relevanter Qualitäts- und Prozessparameter, wie Aushärtegrad und Restfeuchte, weiterentwickelt. Abschließend erfolgen Datenanbindung an das Prozessleitsystem, Langzeittests, Abgleich mit Offline-Referenzmessungen sowie Maßnahmen zur Driftkompensation und robusten 24/7-Qualitätsüberwachung.

Abschließend werden die Ergebnisse techno-ökonomisch für unterschiedliche Imprägnieranlagen, Produkte und Rezepturen bewertet. Der Transfer erfolgt schrittweise innerhalb von FUNDERMAX und assoziierten Unternehmen sowie über Workshops mit weiteren industriellen Anwendern. Ergänzend werden die Ergebnisse wissenschaftlich publiziert, auf Fachkonferenzen präsentiert und im NEFI+ VR Industry Lab inklusive Webserver und Präsentationsvideo demonstriert.

(erwartete) Ergebnisse

ImpreDry soll zu folgenden Ergebnissen führen:

• Verbessertes Verständnis hinsichtlich der Wechselwirkungen zwischen den Betriebsvariablen von Harz-Imprägnieranlagen und deren Trocknungs- und Aushärtungsleistung
• Reduktion des Gasverbrauchs im Imprägnierungsprozess phenolharzgetränkter Kraftpapiere um bis zu 66% durch präzise Prozesssteuerung sowie adaptiertes Trocknerdesign
• Reduktion der brennbaren Lösungsmittel der Papierbeschichtungsanlage um mindestens 25% durch verbessertes Verfahren zur Papierdurchdringung mit Harz
• Wissen über die techno-ökonomisch sinnvolle Nutzung der Ergebnisse in anderen FUNDERMAX Standorten sowie zumindest einem anderen energieintensiven Sektor mit Imprägnieranlagen
• Bekanntheit der durchgeführten Forschungsarbeiten und erzielten Ergebnisse in der wissenschaftlichen Community und der nationalen Industrie