Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Energie und Ressourcen sparen

26.04.2010
Rohstoffe und Energie werden knapper und teurer – deshalb produzieren Firmen immer energie-effizienter und ressourcensparender.

Dass dies möglich ist und dass sich dabei sogar noch die Qualität steigern und Geld sparen lässt, zeigen Fraunhofer-Forscher für die Herstellung von so unterschiedlicher Produkten wie Tondachziegeln, Stahl und farbigen Kunststoffen. Entscheidend dabei ist die Überwachung des Produktionsablaufes mit bildverarbeitenden sowie mit optischen Systemen. Die Verfahren stellen Experten der Fraunhofer-Allianz Vision vom 4. bis 7. Mai 2010 auf der Messe Control 2010 in Stuttgart (Halle 1, Stand 1502) vor.

Dachziegel haben viel auszuhalten. Über Jahrzehnte hinweg sind sie im Winter dem Frost und im Sommer der Sonnenhitze ausgesetzt und müssen dabei Temperaturschwankungen zwischen etwa minus 30 bis zu plus 80 Grad Celsius überstehen. Dabei sollen sie von außen wasserdicht sein, aber von innen Wasserdampf durchlassen. Und sie sollen auf der Dachfläche exakt an- und ineinander passen. Blasen, Abplatzer oder Pressfehler müssen deshalb bei der Produktion vermieden werden.

Inline-3-D-Prüfung von Tondachziegeln

Möglich macht das ein optisches 3-D-Prüfsystem, das Forscher am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart entwickelt haben. Es prüft die aus Ton gepressten Dachziegel, die auf einem Förderband Richtung Brennofen transportiert werden, mit Hilfe eines Lichtschnittsensors und einer Farbkamera. Dabei werden Oberflächen-, Farb- und Formfehler erfasst und anhand einer Auswertesoftware farbcodiert auf einem Bildschirm dargestellt. So lassen sich Defekte schon vor dem Brennvorgang erkennen. Das spart Energie und Ressourcen – die aussortierten Dachziegel werden wieder zermahlen, in die Tonmasse zurückgeworfen und können neu geformt werden.

Das Prüfsystem ist noch dazu schnell. Derzeit dauert es wenige Sekunden, bis ein Dachziegel geprüft ist. ?Nun arbeiten wir daran, die 3-D-Prüfung komplett an den Produktionstakt anzupassen?, sagt Ira Effenberger vom IPA, ?das heißt, ein Dachziegel pro Sekunde?.

Energie sparen bei der Stahlherstellung

Ein Drittel des weltweit produzierten Stahls kommt aus elektrisch betriebenen Schmelzöfen, in denen Metallschrott mit starken elektrischen Strömen und den dabei entstehenden Lichtbögen aufgeschmolzen wird. Dieser heiße und staubige Prozess gehört zu den energieintensivsten Produktionsverfahren überhaupt. 450 kWh elektrischer Energie sind nötig, um nur eine Tonne Stahl herzustellen. Das entspricht etwa dem Verbrauch eines Ein-Personen-Haushalts in Deutschland pro Vierteljahr.

?Dabei könnten Stahlproduzenten bis zu sieben Prozent der eingesetzten Energie einsparen?, sagt Dr. Kai Degreif vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg, das gemeinsam mit den Lech-Stahlwerken, dem VdEh-Betriebsforschungsinstitut und dem Anlagenbauer SMS Siemag in einem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt ein Verfahren zur Optimierung der Stahlproduktion in Elektroschmelzöfen entwickelt hat.

STROMBOLI heißt das Messsystem, benannt nach einem aktiven Vulkan im Süden Italiens. STROMBOLI setzt dort an, wo während des Schmelzprozesses etwa 30 Prozent der gesamten eingesetzten Energie verloren gehen – nämlich beim Abgas, das aus dem Ofen abgeführt wird, und das typischerweise große Mengen unverbranntes Kohlenmonoxid (CO) enthält. ?Wenn man die Konzentration dieses Kohlenmonoxids im Abgas analysiert und darauf abgestimmt gezielt Sauerstoff, O2, zusetzt, führt das zu einer Nachverbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid, also zu CO2, ohne die Stahlqualität zu beeinträchtigen?, erklärt der Wissenschaftler. Dabei wird Wärmeenergie frei, mit der die Schmelze geheizt werden kann – das hilft wiederum, teure elektrische Energie zu sparen.

Das Messsystem, das in den Lech-Stahlwerken im bayerischen Meitingen getestet wurde, saugt das Gasgemisch über der Schmelze ab und bestimmt dann mit Hilfe eines Laser-Spektrometers die Konzentration von CO, CO2 und O2 – und zwar so schnell, dass jederzeit genau die richtige Menge Sauerstoff zugegeben werden kann, die zur optimalen Verbrennung notwendig ist. Die sensible Optik des Gasanalysators wird mit einer eigens entwickelten Spülung vor Staub geschützt.

?Das Verfahren zeigt?, betont Kai Degreif, ?dass die Verbesserung besonders energieintensiver Prozesse hilft, Ressourcen zu sparen, und zugleich einen enormen Beitrag zum Klimaschutz leisten kann?. Forscher des IPM möchten nun mit weiteren Industriepartnern das Messsystem weiterentwickeln und an andere energieintensive Prozesse anpassen.

Farbmessung an Kunststoffgranulaten

Hochwertige Kunststoffe, aus denen zum Beispiel Kunststoffgewebe oder Arbeitsflächen für Küchen hergestellt werden, müssen über große Chargen hinweg farbkonstant sein. Um das zu gewährleisten, muss das Ausgangsmaterial, das Kunststoffgranulat, schon während seiner Herstellung ständig auf die richtige Farbe hin überprüft werden. Bislang werden dazu aus dem Granulat immer wieder Messplättchen geformt, die dann spektroskopisch untersucht und mit der ?Sollfarbe? eines Referenzplättchens verglichen werden. Weicht die Farbe zwischen den Plättchen ab, müssen bei der Herstellung des Granulats, bei dem Kompoundierungs-Prozess, entsprechend viele Farbpigmente dazu gemengt oder wieder herausgenommen werden. 30 bis 45 Minuten dauert es, bis so ein Kontrollplättchen produziert und untersucht worden ist. ?Das ist eine relativ lange Zeit?, sagt Kai-Uwe Vieth vom Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB in Karlsruhe. ?Währenddessen läuft die Granulatproduktion jedoch weiter und es entsteht möglicherweise eine Menge Ausschuss?.

Um dies zu vermeiden, haben er und seine Kollegen vom IOSB zusammen mit der Firma ROC GmbH in Münster das Messsystem ColorControl entwickelt. Damit lässt sich die Farbe des Kunststoffes gleich direkt am Granulat messen – und das automatisch innerhalb von nur etwa zwei Minuten. Das spart Ressourcen und Energie. Die Farbe an einer Handvoll Granulat zu bestimmen ist jedoch schwierig. Denn die Körner sind nicht eben, außerdem kommt es in Schatten und Randbereichen zu Farbabweichungen. Deshalb wird das Granulat auf einem Messtisch unter einer geschlossenen Halbkugel geprüft, in der es homogen beleuchtet wird. Wie mit einer Zeilenkamera wird das durchgeschobene Material dort spektral abgetastet und abgelichtet. An dem Bild, das dabei von dem Granulat entsteht, werden dann automatisch die Bereiche ausgewertet, die eine zuverlässige Farbinformation enthalten. Weicht der gemessene Farbwert vom ?Sollwert? ab, müssen bei der Kompoundierung Pigmente zugefügt oder abgezogen werden.

Das ColorControl-System zur Messung von Farbdifferenzen bei der Kunststoffherstellung am Granulat wurde in umfangreichen Messserien erprobt und ist bereits bei mehreren Kunststoffherstellern im Einsatz.

Diese und weitere Mess- und Prüfsysteme mit Bildverarbeitung für die Qualitätssicherung in der Produktion präsentiert die Fraunhofer-Allianz Vision in Halle 1, Stand 1502.

Allgemeine Informationen: Regina Fischer,
Telefon +49 9131 776-530
vision@fraunhofer.de
Fraunhofer-Allianz Vision
Am Wolfsmantel 33
91058 Erlangen

Marion Horn | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.vision.fraunhofer.de
http://www.fraunhofer.de/veranstaltungen-messen/messen/control.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Infrarotkamera für die Metallindustrie bis 2000 °C
28.04.2017 | Optris GmbH

nachricht ZMP 2017 – Latenzzeitmesseinrichtung für moderne elektronische Zähler
27.04.2017 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie