Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Validierung eines numerischen Auslegungs- und Simulati-onsmodells f\u00fcr ein Raucherfassungssystem mit Luftschleier an Druckgie\u00dfmaschinen. Ausgangs-punkt bildet der Bau und Betrieb eines Prototyps an einer Druckgie\u00dfmaschine an der Universit\u00e4t Kassel, dessen Auslegung ma\u00dfgeblich auf dem entwickelten Modell basiert. Mithilfe numerischer Str\u00f6mungssimulationen und begleitender praktischer Versuche werden die erforderlichen Str\u00f6-mungsparameter, Luftmengen und geometrischen Randbedingungen f\u00fcr eine wirksame Raucher-fassung untersucht und empirisch validiert. Auf dieser Grundlage soll die grunds\u00e4tzliche techni-sche Machbarkeit des Luftschleierkonzepts nachgewiesen und soweit m\u00f6glich ein \u00fcbertragbares Auslegungsmodell entwickelt werden, das perspektivisch eine Skalierung auf unterschiedliche Ma-schinen- und Anlagengr\u00f6\u00dfen in Druckgie\u00dfzellen erm\u00f6glicht.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden<\/p>\n
Im Rahmen des von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gef\u00f6rderten Entwicklungspro-jekts (Az\u202f38828\/01) der KMA Umwelttechnik GmbH, K\u00f6nigswinter, und dem Fachgebiet Gie\u00dferei-technik der Universit\u00e4t Kassel wurde ein Luftschleiersystem zur lokalen Raucherfassung an Druckgie\u00dfmaschinen konzipiert, simulativ ausgelegt, konstruktiv umgesetzt und experimentell er-probt. Ausgangspunkt ist die Emissionsentstehung beim Spr\u00fchvorgang (Trennmit-tel\u2011Wasser\u2011Gemisch bzw. \u00f6lbasiertes Trennmittel), dessen Verdampfung\/Vernebelung ohne lokale Erfassung zu Hallenluftbelastung, Ablagerungen, erh\u00f6hten Risiken (u. a. Arbeitsschutz, Brandlast) sowie zu Energieverlusten durch Hallenl\u00fcftung f\u00fchren kann. Ziel des Vorhabens war die Entwick-lung eines zuverl\u00e4ssigen Auslegungs- und Simulationsmodells f\u00fcr ein platzsparendes, modular integrierbares Luftschleiersystem, das auf unterschiedliche Maschinengr\u00f6\u00dfen \u00fcbertragbar ist und eine Erfassungsrate von \u2265 95 % erm\u00f6glicht.
\nZur Auslegung wurde eine CFD\u2011Simulationsmethodik entwickelt und in Parameterstudien ange-wandt. Erg\u00e4nzend wurde ein Messkonzept zur Bewertung der Erfassungsleistung aufgebaut. Pa-rallel erfolgte die konstruktive Entwicklung eines Prototyps und die Integration in eine Thixomol-ding\u2011Druckgie\u00dfzelle (Yizumi UN1250MgII) am Fachgebiet Gie\u00dfereitechnik der Universit\u00e4t Kassel. <\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die CFD\u2011Studien identifizierten den Erfassungsvolumenstrom und Blasvolumenstrom als ma\u00dfgeb-liche Einflussgr\u00f6\u00dfen auf die Erfassungsrate; Querstr\u00f6mungen und zu hohe Blasvolumenstr\u00f6me wirken nachteilig, ein gr\u00f6\u00dferer Luftspalt verbessert de Erfassung. In praktischen Gie\u00dfversuchen wurde die Zielgr\u00f6\u00dfe von 95 % Erfassungsrate erreicht. Die Versuche best\u00e4tigten qualitativ die Si-mulationserkenntnisse; zugleich kamen aber auch die Grenzen des Simulationsmodells zutage.
\nEnergetisch wurde gegen\u00fcber einer klassischen Haubenl\u00f6sung eine um etwa 1,8 kW erh\u00f6hte elektrische Leistungsaufnahme ermittelt, was wie erwartet in h\u00f6heren Betriebskosten resultiert. Im Vergleich zu einer zentralen Abluftanlage ohne lokale Raucherfassung wird jedoch ein deutlich po-sitiver Effekt erzielt, wobei die Reduktion der Betriebskosten um ca. 89 % bei gleichzeitig nahezu 90 % geringeren CO\u2082\u2011Emissionen betr\u00e4gt. Materialseitig weist der errichtete Prototyp geringere herstellungsbedingte CO\u2082\u2011\u00c4quivalente von ca. 16,3 t CO\u2082 (Luftschleier) gegen\u00fcber ca. 17,1 t CO\u2082 (Haubenl\u00f6sung) auf.
\nF\u00fcr gr\u00f6\u00dfere Anlagen zeigen Skalierungssimulationen bei gleichbleibenden Volumenstr\u00f6men sin-kende Erfassungsraten; bei 40 % vergr\u00f6\u00dferter Geometrie wird eine maximale Erfassungsrate von ca. 75 % simulativ berechnet.
\nDie Ergebnisse zeigen, dass f\u00fcr gr\u00f6\u00dfere Druckgie\u00dfmaschinen h\u00f6here Blas- und insbesondere h\u00f6here Erfassungsvolumenstr\u00f6me sowie ein gr\u00f6\u00dferer Luftspalt erforderlich sein werden und dass eine Auslegung f\u00fcr Gro\u00dfanlagen nicht allein auf Basis des entwickelten Simulationsmodells erfol-gen sollte. Als n\u00e4chster Schritt werden daher weitere Versuche an einer gr\u00f6\u00dferen Anlage empfoh-len. Zudem sollen weitere Optimierungen in Bezug auf Energiebedarf und Geometrien wesentlicher Anlagenteile durchgef\u00fchrt werden. <\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Projektpartner hatten bereits die Gelegenheit, die Arbeit am Projekt sowie die derzeitigen Erkenntnisse an Gie\u00dfereien und Druckgie\u00dfmaschinenhersteller auf internationalen Fachmessen vorzustellen und zu diskutieren, insbesondere
\n\u2013\tNADCA Die Casting Congress & Exposition, 30.09.-02.10.2024
\n\u2013\tEUROGUSS Mexiko, 15.-17.10.2025
\n\u2013\tEUROGUSS N\u00fcrnberg, 13.-15.01.2026.
\nWeitere Messeauftritte sind geplant. Dar\u00fcber hinaus gab und gibt es vertiefende Vorstellungen und Gespr\u00e4che mit ausgew\u00e4hlten internationalen Gie\u00dfereien und Druckgie\u00dfmaschinenherstellern.
\nDie Projektpartner streben Publikationen in Fachmedien wie der GIESSEREI sowie wissenschaft-liche Ausarbeitungen als Reviewed Paper an.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Insgesamt zeigt sich, dass der Einsatz einer Luftschleiertechnologie eine gute M\u00f6glichkeit der Er-fassung von Emissionen im Druckgie\u00dfprozess bietet. Insbesondere f\u00fcr Gie\u00dfereien, in denen der Einsatz einer Haubenl\u00f6sung betriebsbedingt nicht m\u00f6glich ist, bietet die Luftschleiertechnologie eine gute Alternative. Die Einsparungen, die wie auch im Betrieb mit Erfassungshauben durch den Umluftbetrieb erzielt werden, haben das Potenzial von bis zu 90% des Energiebedarfs f\u00fcr die Hal-lenl\u00fcftung. Somit werden auch die CO\u2082-Emissionen um bis zu 90% gesenkt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Validierung eines numerischen Auslegungs- und Simulati-onsmodells f\u00fcr ein Raucherfassungssystem mit Luftschleier an Druckgie\u00dfmaschinen. Ausgangs-punkt bildet der Bau und Betrieb eines Prototyps an einer Druckgie\u00dfmaschine an der Universit\u00e4t Kassel, dessen Auslegung ma\u00dfgeblich auf dem entwickelten Modell basiert. Mithilfe numerischer Str\u00f6mungssimulationen und begleitender praktischer Versuche […]<\/p>\n","protected":false},"author":0,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[65,53],"class_list":["post-61661","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-nordrhein-westfalen","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"38828\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"","dbu_projektdatenbank_bsumme":"276.900,00","dbu_projektdatenbank_firma":"KMA Umwelttechnik GmbH","dbu_projektdatenbank_strasse":"Eduard-Rhein-Str. 2","dbu_projektdatenbank_plz_str":"53639","dbu_projektdatenbank_ort_str":"K\u00f6nigswinter","dbu_projektdatenbank_p_von":"2023-12-14 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2025-12-31 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"2 Jahre und 1 Monat","dbu_projektdatenbank_telefon":"+49 224492480","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Nordrhein-Westfalen","dbu_projektdatenbank_foerderber":"162","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"DBU-Abschlussbericht-AZ-38828_01-Hauptbericht.pdf","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/61661","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/61661\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":82202,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/61661\/revisions\/82202"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=61661"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=61661"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=61661"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}