Das Eckige muss ins Runde

Baumaschinen, Stadtbusse und Müllwagen müssen demnächst nachziehen. Fraunhofer-Forscher entwickelten ein neues Material und Design für Keramikfilter, das sich flexibel an Motorvarianten anpassen läßt.

Ab 2011 gelten neue EU-Richtlinien für Abgaswerte. Ziel ist, die Partikelemission um bis zu 95 Prozent zu reduzieren. Dann müssen auch Non-Road-Fahrzeuge wie Bagger, Gabelstapler, Stadtbusse oder die Müllabfuhr mit Filtern ausgestattet werden. Auch Nachrüsten lohnt sich bei den langen Laufzeiten und hohen Anschaffungskosten. Bislang werden für die sehr speziellen Motorvarianten ähnliche Grundformen wie für Pkw-Filter eingesetzt, Quadrate. Nachteil: Damit die viereckigen Filter in die runden Rohre passen, muss mit teuren Diamantfräsen etwa 20 Prozent Material weggeschnitten werden – kostspieliger Abfall.

Das geht auch anders, dachten sich Jörg Adler und Dr. Reinhard Lenk vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden. Auf Basis eines am IKTS patentierten Materials, einer porösen Siliciumcarbid-Keramik, entwickelten sie gemeinsam mit der HUSS Umwelttechnik GmbH hoch abscheidende keramische Dieselpartikelfilter für Non-Road-Anwendungen. Für ihre Arbeit werden sie mit einem der Joseph-von-Fraunhofer-Preise 2009 ausgezeichnet.

Das Material wurde in Größe, Verteilung und Volumen seiner Poren dem Einsatz als Dieselpartikelfilter angepasst. Zudem sind die Rohstoffe vergleichsweise preiswert und lassen sich bei geringeren Temperaturen verarbeiten. »Wir haben uns den Kopf über die Grundform der Filtersegmente zerbrochen«, erzählt Jörg Adler. Herausgekommen ist ein rechtwinkeliges Trapez. Aus ihm lassen sich ohne Verschnitt kantige oder runde Flächen zusammenpuzzeln. Die Kanäle in den Segmenten sind dreieckig, nicht quadratisch. So erhält man eine größere Filterfläche. Das heißt, hinter dem Motor eingebaut dauert es länger, bis in den einzelnen Kanälen so viele Russpartikel aufwachsen, dass abgebrannt werden muss. Nach Material und Form mussten noch serientaugliche Technologien entwickelt werden. Mit einem Team von Mitarbeitern testeten die Wissenschaftler dann in einer Pilotproduktion am Institut alle Arbeitsschritte und stimmten sie aufeinander ab.

Die CleanDieselCeramics GmbH (CDC), eine Tochter der HUSS, wurde gegründet, um die Keramikfilter zu fertigen. Im Mai 2008 startete das vom sächsischen Staatsministerium für Wirtschaft und Arbeit geförderte Unternehmen seinen Betrieb. »Wir haben bei allen Schritten der Entwicklung die Serie mit gedacht und mit unserem Partner die Bedingungen dafür abgesteckt«, sagt Dr. Lenk. »Einige der Mitarbeiter der CDC waren zuerst am Institut direkt in die Projektarbeit eingebunden, um den Transfer in die Produktion zu vereinfachen.«