Vždy čistý vzduch

Pro hledání vhodných filtračních látek používají výzkumníci z Fraunhofer IWS systém s více adsorpčními jednotkami, který umožňuje současné zkoumání adsorpčního chování konkurenčních plynů. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS / Výzkumníci z Fraunhofer IWS používají systém s více adsorpčními jednotkami k prozkoumání adsorpčního chování konkurenčních plynů, aby našli vhodné filtrační látky. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS

V společném rozhovoru, například o požadavcích na požadované filtrační řešení, jsou položeny základy pro výběr vhodných sušicích prostředků. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS / Výzkumníci diskutují o specifikacích nového filtračního řešení a na tomto základě vybírají vhodné sušicí látky. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS

Nejlepší adsorbenty jsou poté integrovány do prototypu filtračního systému, který vyrobila společnost ULT z Löbau. Rozlišovacím rysem tohoto systému ve srovnání s konvenčními filtračními systémy je jeho senzorové monitorování, které automaticky detekuje, kdy je filtrační médium nasyceno látkami a je třeba jej vyměnit. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS

Projekt MultiFUN byl financován Evropským fondem pro regionální rozvoj (EFRR).

Metallová práce laserem a plazmou uvolňuje do okolního vzduchu mnoho různých škodlivin. Výzkumný ústav Fraunhofer pro materiálové a paprskové technologie IWS nyní ve spolupráci s partnery vyvinul filtrační zařízení, které velmi účinně odstraňuje různé látky ze vzduchu. Může být individuálně přizpůsobeno různým materiálům a uvolněným látkám. V budoucnu by tato technologie měla být využívána v dalších aplikacích, například v aditivní výrobě.

Při zpracování kovů laserem nebo plazmou se uvolňují mikročástice a škodlivé plyny a látky. V kovozpracujících provozech se tyto látky obvykle odstraňují odsávacími a ventilačními systémy přímo na pracovišti. Tam, kde to není možné, nosí zaměstnanci ochranné masky. S rostoucí automatizací výroby, například pomocí výrobních robotů, však ochrana před emisemi často ustupuje do pozadí, pokud lidé nejsou trvale přítomni. »To je problematické, protože zaměstnanci musí občas vstoupit do místností, aby opravili poškození, provedli údržbu zařízení nebo zkontrolovali kvalitu výrobků,« říká Jens Friedrich, vedoucí skupiny pro filtrace plynů a částic na Fraunhoferově institutu pro materiálové a paprskové technologie IWS v Drážďanech. »Zaměstnanci jsou pak často neinformováni o tom, jak moc je vzduch skutečně zatížen.«

Filtrační zařízení pro všechno

Proto v rámci veřejně financovaného projektu vyvinul Fraunhofer IWS ve spolupráci s firmami ze Saska filtrační zařízení, které čistí vzduch v výrobních prostorách a současně účinně zachytává širokou škálu škodlivin. Standardem jsou dnes aktivkohové filtrační systémy, které například zachycují těkavé organické látky, tzv. VOC. V kovozpracujících provozech a dílnách však často přibývají látky jako formaldehyd, oxidy dusíku nebo problematické sírové sloučeniny. Při laserovém svařování se navíc uvolňují mikročástice z kovu nebo svařovacího materiálu. Dosud neexistovalo zařízení, které by všechny tyto látky účinně odstraňovalo ze vzduchu. V projektu MultiFUN vyvinuli partneři poprvé takový flexibilní filtrační systém. Skládá se z několika jednotlivých modulů, které lze vyměnit samostatně. Každá filtrační úroveň obsahuje specifické filtrační médium, které odstraňuje určité látky ze vzduchu. Kromě aktivního uhlí se používají například zeolity nebo pórovité polymery, ale také takzvané kovové organické rámové sloučeniny.

Testování na různých látkách

Aby vědci z Fraunhofer IWS našli správné filtrační médium, nejprve v laboratoři otestovali řadu látek, jak dobře adsorbují různé škodliviny ve vzduchu. Nejlepší kandidáti byli poté integrováni do prototypu filtračního zařízení, který vyrobila společnost ULT z Löbau. Speciální vlastností oproti běžným filtračním systémům je měřicí senzory, které automaticky rozpoznají, kdy je filtrační médium nasycené a je třeba jej vyměnit. Stav je vizuálně indikováno pomocí barevných LED diod pro každou filtrační úroveň a třídu škodlivin. Podle toho je třeba vyměnit pouze příslušnou filtrační úroveň.

Raději filtrační zařízení nepodceňovat

S rostoucí automatizací se zvyšuje počet výrobních prostor, kde je vzduch nedostatečně čištěn – například i u 3D výrobních zařízení. »To nevyhnutelně povede ke konfliktům, protože práce bez lidí nikdy nebude úplná,« říká Jens Friedrich. »Je naprosto rozumné používat filtrační zařízení, která trvale chrání zdraví zaměstnanců – i když do automatizovaných prostor vstupují jen příležitostně.« U aditivní výroby pomocí 3D laserových robotů navíc dochází k uvolňování velkého množství mikročástic, které mohou znečistit místnost i dílny, pokud se usadí. Tyto částice mohou kontaminovat vysoce kvalitní produkty. Navíc představují riziko úrazu, protože na shromážděných kuličkách se lze snadno uklouznout.

Spolu s několika firmami nyní Fraunhofer IWS pracuje na vývoji zařízení, které je speciálně přizpůsobeno filtrování škodlivin a látek uvolňovaných při aditivní výrobě. »Naše ústav disponuje odborností v laserové technice, znalostmi materiálů a zkušenostmi s vývojem celých systémů,« říká Friedrich. »Jsme proto správným partnerem pro vývoj takových filtračních řešení.« Také v oblasti výroby a recyklace baterií vidí rostoucí poptávku po filtračních systémech, které odstraňují různé látky ze vzduchu. Zejména proto, že zde se používají kovy jako nikl, mangan a kobalt, které mohou tvořit sloučeniny již při velmi nízkých koncentracích a jsou zdraví škodlivé.

Projekt MultiFUN byl financován Evropským fondem pro regionální rozvoj (EFRE). Mezi partnery patří ULT AG z Löbau, firma SEMPA SYSTEMS GmbH z Drážďan, textilní výrobce Norafin Industries GmbH z Mildenau a Fraunhofer IWS.