Mindig tiszta levegő

A megfelelő szűrőanyagok megtalálásához a Fraunhofer IWS kutatói egy több-adszorpciós rendszert alkalmaznak, amellyel a versengő gázok adszorpciós viselkedését vizsgálják. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS / A Fraunhofer IWS kutatói több-adszorpciós rendszert használnak az összehasonlító gázok adszorpciós viselkedésének vizsgálatára, hogy megtalálják a megfelelő szűrőanyagokat. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS

A közös beszélgetés során, például a kitűzött szűrőrendszer követelményeiről, megalapozzák a megfelelő szárítószerek kiválasztásának alapjait. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS / A kutatók megvitatják az új szűrőrendszer specifikációit, és ennek alapján kiválasztják a megfelelő szárítószereket. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS

A legjobb adszorbensek jelöltjeit beépítik a szűrőberendezés-prototípusba, amelyet az ULT vállalat Lőbából gyártott. Egy különlegesség a hagyományos szűrőberendezésekkel szemben a mérőérzékelő, amely automatikusan felismeri, mikor telítődik a szűrőanyag anyagokkal, és cserére szorul. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS / A legjobb adszorbenseket ezután integrálják a szűrőrendszer prototípusába, amelyet az ULT vállalat Lőbából gyártott. Ennek a rendszernek a jellemzője a hagyományos szűrőrendszerekhez képest az érzékelő monitorozás, amely automatikusan észleli, mikor telítődik a szűrőanyag anyagokkal, és cserére szorul. © Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS

A MultiFUN projektet az Európai Regionális Fejlesztési Alap (ERFA) finanszírozta.

A lézeres és plazmás fémmegmunkálás során számos különböző szennyező anyag kerül a környezeti levegőbe. A Fraunhofer Anyag- és Sugártechnikai Intézete (IWS) most partnerségekkel együtt kifejlesztett egy szűrőrendszert, amely nagyon hatékonyan távolítja el a különböző anyagokat a levegőből. Ez egyedileg beállítható a különböző anyagokra és az éppen felszabaduló anyagokra. A jövőben a technológiát további alkalmazásokban, például az additív gyártásban kívánják használni.

Fémek lézerrel vagy plazmával történő megmunkálásakor mikropartikulák és egészségkárosító gázok, anyagok szabadulnak fel. A fémfeldolgozó üzemekben általában elszívó- és szellőzőberendezésekkel távolítják el ezeket a szubsztanciákat a munkahelyről. Ha ez nem lehetséges, a dolgozók védőmaszkokat viselnek. Az automatizálás növekedésével, például gyártási robotok révén, azonban a kibocsátásvédelem gyakran háttérbe szorul, amikor az emberek nem tartózkodnak folyamatosan a helyszínen. „Ez problémás, mert a munkatársak időről időre be kell lépjenek a helyiségekbe, hogy javításokat végezzenek, karbantartsák a berendezést vagy ellenőrizzék a termékek minőségét,” mondja Jens Friedrich, a gáz- és részecskeszűrő csoportvezető a Fraunhofer Anyag- és Sugártechnikai Intézetben (IWS) Drezdában. „Ekkor a munkatársakat nem tájékoztatják arról, hogy mennyire valóban szennyezett a levegő.”

Egy szűrőrendszer mindenre

A drezdai Fraunhofer IWS ezért egy nyilvános támogatású projekt keretében, szászországi vállalatokkal együttműködve kifejlesztett egy szűrőrendszert, amely tisztítja a gyártási helyiségek levegőjét, és egyidejűleg hatékonyan megköti a sokféle káros anyagot. Ma az általánosan használt aktív szénszűrő berendezések, amelyek például a szerves illékony vegyületeket, az ún. VOC-kat tartják vissza. Azonban a fémfeldolgozó üzemekben és műhelyekben gyakran fordulnak elő olyan anyagok, mint formaldehid, nitrogén-oxidok vagy problémás kénvegyületek. Lézeres hegesztés során emellett mikropartikulák szabadulnak fel fém- vagy hegesztőanyagból. Egy olyan berendezés, amely minden anyagot egyaránt jól eltávolít a levegőből, eddig nem létezett. A MultiFUN projektben a partnerek először fejlesztettek ki egy ilyen rugalmas szűrőrendszert. Ez több, egymástól cserélhető modullal működik. Minden szűrőréteg egy adott szűrőanyagot tartalmaz, amely specifikusan bizonyos anyagokat távolít el a levegőből. Az aktív szén mellett például zeolitokat vagy porózus polimereket, de akár úgynevezett fém-organikus keret kötéseket is alkalmaznak.

Számos anyag tesztelése

A megfelelő szűrőanyagot a kutatók a laborban először számos anyagon tesztelték, hogy megtudják, mennyire képesek megkötni a különböző levegőszennyező anyagokat. A legjobb jelölteket ezután integrálták a prototípus szűrőrendszerbe, amelyet a Lőbau-i ULT cég gyártott. A hagyományos szűrőrendszerekhez képest különlegesség a mérőérzékelés, amely automatikusan felismeri, mikor telítődött a szűrőanyag anyagokkal, és cserére szorul. Az állapotot színkódolt LED-ekkel mutatják, külön minden szűrőrétegre és szennyező anyag osztályra. Ennek megfelelően csak az adott szűrőréteget kell cserélni.

Jobb, ha nem hagyjuk ki a szűrőrendszereket

A növekvő automatizálás miatt jelenleg egyre több gyárépületben nem megfelelően tisztítják a levegőt – például 3D gyártóberendezéseknél is. „Ez elkerülhetetlenül konfliktusokat fog eredményezni, mert soha nem lehet teljesen ember nélkül,” mondja Jens Friedrich. „Teljesen ésszerű, hogy szűrőrendszereket alkalmazunk, hogy folyamatosan védjük a munkatársak egészségét – még akkor is, ha csak alkalmanként lépnek be az automatizált területekre.” Az additív gyártásban, 3D lézerrobotok alkalmazásával, emellett nagy mennyiségben szabadulnak fel mikropartikulák, amelyek szennyezhetik a helyiséget és a műhelyeket, ha lerakódnak. Ezek a részecskék megfertőzhetik a magas minőségű termékeket, és balesetveszélyt is jelentenek, mert a padlóra rakódva csúszásveszélyt okozhatnak.

Együttműködve több vállalattal, a Fraunhofer IWS jelenleg egy olyan berendezés fejlesztésén dolgozik, amely kifejezetten az additív gyártás során felszabaduló szennyező anyagok és szubsztanciák szűrésére van tervezve. „Intézetünk rendelkezik lézertechnológiai szakértelemmel, anyagismerettel és rendszerfejlesztési tapasztalattal,” mondja Friedrich. „Ezért mi vagyunk a megfelelő partner ilyen szűrőrendszerek kifejlesztéséhez.” Szintén növekvő igény mutatkozik szűrőrendszerek iránt az akkumulátorok gyártásában és újrahasznosításában, ahol különböző anyagokat – például nikkelt, mangánt és kobaltot – használnak, amelyek képesek vegyületeket képezni, amelyek már nagyon alacsony dózisokban is egészségkárosítóak lehetnek.

A MultiFUN projektet az Európai Regionális Fejlesztési Alap (ERFA) támogatta. A partnerek között szerepel a Lőbau-i ULT AG, a drezdai SEMPA SYSTEMS GmbH, a Mildenaui Norafin Industries GmbH textilgyártó és a Fraunhofer IWS.