Technical Days 2019 - Program

Einsatz neuer Mahltechnologien; wie die Simulation helfen kann, Mahlprozesse zu optimieren

Prof. Dr.-Ing. C. Schilde | iPAT Institut für Partikeltechnologie, TU Braunschweig

Die Zerkleinerung spielt eine Schlüsselrolle in zahlreichen Prozessen. Als eine der energieintensivsten und prozesskritischsten verfahrenstechnischen Grundoperationen ist es von großer industrieller Bedeutung, den Einfluss operativer und geometrischer Faktoren sowie der Produktformulierung zu verstehen, vorherzusagen und zu optimieren. Dabei sind speziell trocken betriebene Rührwerkskugelmühlen aufgrund ihrer hohen Energiedichten, hohen Beanspruchungshäufigkeiten und variablen Prozessparameter eine vielversprechende Option für effiziente Feinmahlprozesse. Die experimentelle und simulative Identifikation und Untersuchung von Zerkleinerungsmechanismen sowohl auf der Mikro- als auch auf Makroebene ist die Grundlage dafür das hierfür notwendige Prozessverständnis zu erlangen. So kann beispielsweise der Einfluss der Prozessparameter der Mühle und des Fließverhaltens des Produktpulvers auf die Effizienz des Zerkleinerungsprozesses durch systematische Batchversuche bewertet und über DEM-Simulation der Mahlkörperbewegung, Kollisionsenergien und -häufigkeiten erklärt werden. Hierbei ist das eingefangene Produktpartikelvolumen zwischen kollidierenden Mahlkörpern und zwischen Mahlkörpern und der Mahlraumwand von wesentlicher Bedeutung für die auf das Produkt übertragene zerkleinerungswirksame Energie. Darüber hinaus kann über kontinuierlich betriebene Mahlversuche der überlagernde Einfluss des Produkttransports in derartigen Mahlprozessen identifiziert werden.

Status und Entwicklungstrends bei NdFeB Sintermagneten

Dr. M. Katter | Vacuumschmelze GmbH & Co. KG

Mit einer Jahresproduktion von ca. 100 000 t haben sich NdFeB Sintermagnete für Highend-Anwendungen wie Industriemotoren, Sensoren, Windkraft und die Elektromobilität weitgehend durchgesetzt. In den letzten Jahren versucht man verstärkt das zur Verbesserung der Temperaturstabilität zulegierte knappe und damit teure Dy durch eine Reduktion der Korngröße zu ersetzen. Bei der Pulveraufbereitung haben sich mittlerweile, ausgehend von hydrierten strip cast Legierungen, Gasjetmahlverfahren durchgesetzt. Lange Jahre wurden hier vorwiegend Fließbett-Gegenstrahlmühlen eingesetzt. Neuerdings kommen hier aber auch Prallmühlen und Spiralmühlen zum Einsatz.  Auf Grund der hohen Reaktivität der SE-haltigen Pulver wird als Mahlgas üblicherweise Stickstoff eingesetzt, zu Forschungszwecken wird aber gelegentlich auch Argon und sogar Helium verwendet. Der Trend zu feinerem Pulver hin zu mittleren Partikelgrößen < 3 µm ist ungebrochen. Jedoch sind die feineren Pulver im industriellen Maßstab wegen ihrer erhöhten Reaktivität und der schlechteren Orientierbarkeit nicht einfach zu handhaben. Deswegen wird neben der Optimierung der Partikelgröße und auch der Korngrößenverteilung an alternativen Verfahren zur Erhöhung der gerade für die Elektromobilität wichtigen Temperaturstabilität gearbeitet. Am weitesten verbreitet ist hier die Technik der Korngrenzendiffusion bei der geringe Mengen an Dy oder Tb entlang der Korngrenzen in die bereits fertig gesinterten Magnete eindiffundiert werden und so zur gewünschten Erhöhung der Temperaturstabilität führen. Im Vortrag werden die verschiedenen Technologien zur Optimierung von NdFeB Sintermagneten vorgestellt und ihre Vor- und Nachteile miteinander verglichen.

Rückgewinnung und Aufbereitung von Kathodenbeschichtungen aus Lithium-Ionen-Traktionsakkumulatoren

J. Markowski | BTU Cottbus-Senftenberg

Die energie- und ressourcenschonende Aufbereitung von End-of-life-Lithium-Ionenakkus ist ein gesellschaftliches und wirtschaftliches Erfordernis, da mit dem zunehmenden Einsatz von Elektrofahrzeugen die Zahl von ausgedienten oder defekten Li-Traktionsbatterien zunehmen wird. Die klassische Aufbereitung dieser Akkus, insbesondere mit Hochtemperaturverfahren, ist energetisch aufwändig und führt zudem nur zur partiellen Rückgewinnung der Wertelemente, die dann auch erst durch weitere mechanische und chemische Prozesse wieder zu verwendbaren Materialien werden.

Die vom Fachgebiet Aufbereitungstechnik der BTU mit verschiedenen Industriepartnern seit 2010 entwickelte Technologie verfolgt einen grundlegend anderen Ansatz. Ausgehend von einer hoch mechanisierten und teilweise automatisierten Demontage der Akkus können dabei die Einzelkomponenten weitgehend unzerstört und ohne thermische Schädigung oder Verlust brennbarer und leicht flüchtiger Anteile zurück gewonnen werden.

Für die Abtrennung der Kathodenbeschichtung von der Trägerfolie kommt nach der Zellendemontage eine hoch mechanisierte Nassaufbereitung zum Einsatz, bei der mittlerweile vollständig auf den Einsatz von Chemikalien verzichtet werden kann. Das separierte NMC*-Schwarzmaterial soll so aufbereitet werden, dass es zukünftig in Recyclat-Zellen für verschiedene Anwendungen genutzt werden kann. Dazu werden verschiedene Zerkleinerungs- und Sortiertechnologien getestet.

* NMC = Nickel-Mangan-Cobalt

Hierarchisch strukturierte Elektrodenmaterialien für Lithiumionenbatterien

Dr. J. R. Binder | KIT

Elektrochemische Energiespeichersysteme werden aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades und der flexiblen Einsatzmöglichkeiten eine herausragende Rolle für flexible, dezentrale und mobile Energiekonzepte spielen. Die Herausforderung im Zusammenhang mit neuen elektrochemischen Energiespeichern ist die Entwicklung verbesserter Materialien, die auf spezifische Anwendungen abgestimmt sind. Gängige Elektrodenmaterialien für Lithiumionenbatterien können auf verschiedene Weise modifiziert werden, um eine Verbesserung der thermischen, mechanischen und chemischen Stabilität sowie der elektronischen und ionischen Leitfähigkeit zu erreichen, z.B. durch Variation der chemischen Zusammensetzung bzw. durch Dotierungen oder durch funktionelle Beschichtungen zum Schutz der Partikeloberflächen. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der elektrochemischen Leistung aktiver Batteriematerialien ist die Realisierung einer hierarchischen Struktur. In diesem Beitrag wird der Ansatz der hierarchischen Strukturierung von Kathodenmaterialien durch einen etablierten Prozess des Nanomahlens, Sprühtrocknens und Kalzinierens vorgestellt. Der Zusammenhang zwischen Prozessparametern, Morphologie/Gefüge und der elektrochemischen Leistungsfähigkeit von Lithiumionenbatterien wird vorgestellt. Dieses Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Projekt Nr. 03ET6095A) gefördert.

Lithium-Ionen-Batterien: Vom Pulver zur Zelle

A. Hoffmann, P. Axmann, G. Gabrielli, S. Zink, N. Jobst, E. Heider, C. Dreer, C. Pfeifer, M. Wohlfahrt-Mehrens | ZSW

Lithium-Ionen-Zellen wird eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der Elektromobilität zugeschrieben. Für ihre Durchsetzung auf dem Markt sind Kosten und Performance dieser Zellen wichtige Kriterien. Hohe Reichweiten von Fahrzeugen erfordern Zellen mit hoher Energiedichte. Gleichzeitig soll eine hohe Leistungsdichte schnelles Laden ermöglichen. Um diese Ziele zu erreichen, wird intensiv an verbesserten Materialien geforscht. Aber auch der Herstellungsprozess von Elektroden trägt entscheidend zur Materialausnutzung bis zu hohen Strömen bei.

Der Dispergierprozess beeinflusst die Verteilung der Komponenten in der Elektrode, die Anbindung von Leitadditiven und Binder an das Aktivmaterial und den Kollektor sowie die für den Ionentransport notwendige poröse Überstruktur. Darüber hinaus können in diesem Prozessschritt auch Partikel zerkleinert werden. All dies wirkt sich unterschiedlich auf die Elektrodenstruktur und die Performance der Elektroden aus. Auch eine gezielte Einstellung der Partikelgröße durch Wahl der Syntheseparameter und Sichtung spielt eine Rolle bei der Herstellung von LIB-Elektroden. Die Partikelgröße ist weiterhin ein wichtiges Kriterium für die Verarbeitbarkeit im Dispergierprozess.

In diesem Beitrag werden die entsprechenden Zusammenhänge erklärt. An Beispielen wird gezeigt, dass die Materialausnutzung bei hohen Strömen und damit die Leistungsdichte der Elektroden durch die Dispergierstrategie und die Beanspruchung der Pulver im Dispergierprozess entscheidend beeinflusst werden. Leistungssteigerungen von über 50 % können erreicht werden.

_{Danksagung: Die Ergebnisse wurden mit der finanziellen Unterstützung durch das „Bundesministerium für Bildung und Forschung“ in den Projekten Oekobat-2020, HighEnergy, PRODUKT, Basta, LiEcoSafe unter den Förderkennzeichen 03XP0033F, 03XP0073C, 03XP0028E, 03X4628A und 03X4636A sowie durch die Europäische Union in dem Projekt APPLES unter dem Förderkennzeichen 265644 erarbeitet.}

Wirkung unterschiedlicher Mahlgase bei der Feinstzerkleinerung von Silizium in Fließbettgegenstrahlmühlen

Dr.-Ing. M. Fricke | Wacker Chemie AG

In vielen Anwendungen besteht Bedarf an Silizium-Partikeln mit Partikeldurchmessern < 10 µm, wie beispielsweise als Aktivmaterial in negativen Elektroden von zukünftigen Li-Ionenbatterien. Bei der Wacker Chemie AG wurden verschiedene Wege zur Herstellung solcher Si-Pulver untersucht. Die Mahlung in einer Fließbettgegenstrahlmühle ist aus wirtschaftlicher und technischer Sicht eine bevorzugte Methode, die sich gut in die bei Wacker bereits vorhandenen Verfahren zur Herstellung von Reinstsilizium integrieren lässt.

Bei der Optimierung des Mahlprozesses wurden Stickstoff, Wasserstoff, Luft und überhitzter Wasserdampf als Mahlgas untersucht. Die Verwendung unterschiedlicher Mahlgase hat Einfluss sowohl auf den Prozess selber als auch auf die Eigenschaften der Partikel und insbesondere deren Oberflächen.

Um Staubexplosionen auszuschließen, erfolgt die Mahlung von Silizium üblicherweise unter Schutzgasatmosphäre (z.B. N2, Ar). Bei den vorliegenden Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass auch die Mahlung mit heißer Luft möglich ist, weil sich ausreichend schnell dünne, passivierende Oxidschichten auf den Si-Partikeln bilden. Wasserstoff als reduzierendes Gas und überhitzter Wasserdampf reagieren dagegen kaum mit der Siliziumoberfläche. Allerdings ist es schwierig den Kontakt mit Sauerstoff während des gesamten Herstellprozesses vollständig auszuschließen, so dass die Partikel nachher trotzdem meist passiviert vorliegen. Eine definierte Oxidation der Partikel ist vorteilhaft um die Handhabung der Pulver zu vereinfachen und die Gefahr einer Staubexplosion zu verringern.

Neben der Drehzahl des in der Mühle integrierten Sichters beeinflusst maßgeblich auch die Natur des Mahlgases die Feinheit der produzierten Pulver. Dabei sind Druck und Temperatur der Mahlgase wichtige Prozessparameter. Bei erhöhter Temperatur wird mehr Energie in das Mahlgut eingetragen, so dass sich der Durchsatz erhöht. Bei Wasserstoff und überhitztem Wasserdampf ermöglichen die höheren Schallgeschwindigkeiten eine höhere Austrittsgeschwindigkeit des Mahlgases aus den Düsen. Durch die höhere Beschleunigung des Mahlguts können so kleinere Partikelgrößen erreicht werden.

Recovered Carbon Black, ein interessantes Material

M. von Wolfersdorff | Wolfersdorff Consulting Berlin

Recovered Carbon Black, oder „Pyrolyseruß“, ist ein feinteiliger Füllstoff und Pigment aus der Pyrolyse von Altreifen und anderen Gummi-Abfällen. Das Material bietet eine ökonomische und ökologische Alternative zu Industrierußen. Die Präsentation gibt einen Überblick über die Pyrolyseindustrie und die Möglichkeiten und Herausforderungen für Recovered Carbon Black.

Möglichkeiten und Schwierigkeiten bei der Anwendung von rCB (recycling Carbon Black)

C. Sieblist | Harold Scholz & Co. GmbH

Die Präsentation soll einen Überblick vermitteln über die möglichen Anwendungsfelder von recycling Carbon Black (rCB) und über mögliche Probleme die während des Einsatzes auftreten können. Es werden Ursachen und Lösungsvorschläge aufgezeigt um diese Probleme zu umgehen.

In der Präsentation wird kurz der Herstellungsprozess von herkömmlichem Carbon Black und von rCB beschrieben. Die resultierenden Unterscheide der Haupt-Parameter werden aufgezeigt. Die ökologischen Vorteile, sowie die generelle Austauschbarkeit werden dargestellt, wobei auch die limitierenden Faktoren berücksichtigt werden. Es soll ein Eindruck vermittelt werden, mit welchen Erwartungen Endanwender an die Verwendung des Materials herangehen sollten und welche Fehler vermieden werden sollten. Die Präsentation gibt einen Überblick, welche Erfahrungen wir bei der Implementierung des Materials in unsere Rezepturen und Prozesse gemacht haben. Dies schließt Erfahrungen mit verschiedenen Prozesses-Aggregaten, sowie die Tests einer breiten Reihe von Additiven ein. Weiterhin werden die Erfahrungen bei der Verarbeitung in verschiedenen Präparationsformen (wasserbasierende Dispersionen, Pulvermischungen und Granulaten) aufgezeigt.

In einer kurzen Zusammenfassung wird erläutert, in welchen Anwendungen rCB eingesetzt werden kann und welche Anforderungsprofile mit dem Material abgedeckt werden können. Beim Blick auf die Verwendbarkeit von rCB liegt der Fokus nicht nur auf dem farbgebenden Aspekt, es werden auch technische Anwendungen berücksichtigt. Die Präsentation wurde mit freundlicher Unterstützung von Black Bear Carbon erstellt, einer der führenden Hersteller von rCB.

Über die Charakterisierung von Kohlenstoff und kohlenstoffhaltigen Materialien mit Hilfe der Thermischen Analyse

Dr. E. Füglein | NETZSCH-Gerätebau GmbH

Unter dem Begriff „Thermische Analyse“ sind viele analytische Methoden zusammengefasst, die die Änderungen von chemischen und physikalischen Eigenschaften der untersuchten Proben in Abhängigkeit von der Temperatur beschreiben. Dazu gehören die Änderung der Probenmasse (Thermogravimetrie), die Änderung der Probenlänge (Dilatometrie) und die energetischen Änderungen wie Schmelzen, Kristallisieren, Zersetzen, oder auch strukturelle Änderungen (Phasenumwandlungen), die mit Hilfe der Dynamischen Differenzkalorimetrie (engl. Differential Scanning Calorimetry, DSC) untersucht werden können. In diesem Beitrag wird an ausgewählten Beispielen gezeigt, wie die Methoden der Thermischen Analyse zur Charakterisierung von kohlenstoffhaltigen Proben beitragen können. Da viele Reaktionen über die Partikeloberfläche gesteuert werden, wird auch gezeigt, wie die Partikelgröße von Pulvern die Ergebnisse der Thermischen Analyse beeinflussen kann.

Spheroidization of Graphite

Dr. C. Graf | Dorfner ANZAPLAN

The battery market is a rapidly growing sector with demand forecast to grow at approximately 20 % CAGR in capacity (2016 – 2026; Source: Roskill). Growth in the market is mainly driven by increasing demand in new energy vehicles (NEVs) which include both hybrid electric vehicles (HEVs) and full electric vehicles (EVs) and in energy storage systems (ESS) as well. In lithium ion batteries (LIB) spherical graphite is used as anode material. In the next decade LIB could grow to account for over 95% of all the graphite used in battery applications. Because of spherical graphite high performance and limited recycling options the demand is growing strong.

For the use in lithium ion batteries flake graphite needs to be spheroidized to improve key characteristics. Well rounded spheres exhibit a low specific surface area (BET), thereby minimizing capacity losses and enhancing first cycle efficiency due to improved solid electrolyte interface (SEI) stability. Additionally, they allow for more efficient packing, increase in tap density and overall volumetric energy capacity of the anode.

Currently, most of the production of spherical graphite is made in China. The spheroidization process consists of a cascade of more than 20 classifier mills, which is an energy-intensive process, and provides a yield of 30 to 40 %, meaning that 60 % to 70 % of the raw material is rendered useless for this application during processing. The process needs an enormous amount of space among other disadvantages, i.e. difficulty to scale-up production capacity (only possible by adding further, more complex plant trains), complex adjustments necessary to obtain desired final product particle size.

The system developed together with NETZSCH has overcome all the disadvantages of the standard technology and delivers an elegant solution for efficient, process-technology optimized graphite rounding.

Setting the desired product parameters is simpler and less time consuming due to the reduced plant complexity. In principle the process is divided into three phases: Filling, rounding and discharging. The new system delivers up to 65 wt.-% total yield (spherical graphite product), thanks to the innovative plant concept, optimized grinding chamber and classifier design.

Thermoprozessanlagen für Hochleistungsmaterialien

A. Hajduk | Riedhammer GmbH

Der Ausgangsstoff für die Herstellung von Hochleistungsmaterialien liegt meistens in Pulverform vor. Neben Zerkleinern, Feinmahlen, Klassieren und Mischen ist eine thermische Behandlung meist ein fester Bestandteil der Prozesskette, welche vom Ausgangsmaterial bis zum Endprodukt führt.

Die thermische Behandlung wird benötigt, um:

• die Feuchte aus dem Produkt zu entfernen – Trocknen
• das chemisch gebundene Wasser (Kristallwasser) zu entfernen – Kalzinieren
• die organischen Bestandteile und andere Verunreinigungen auszubrennen – Entbindern / Veredeln
• chemische Reaktionen zu initiieren und ablaufen zu lassen, bzw. die benötigte Mikrostruktur zu erzeugen – Sintern

Solche thermischen Verfahren kommen zum Einsatz, um z.B. Kathoden- oder Anodenpulver für Li-Ionen Batterien herzustellen.

Die Zukunft ist feiner - Potentiale pflanzlicher Protein- und Ballaststoffquellen durch Mikronisierung und Separierung

M. Heiß | Heiss MSP

Wir machen Feines feiner – gemäß diesem Selbstverständnis agiert Heiss MSP aus dem süddeutschen Sinsheim seit nunmehr vier Jahren im noch sehr jungen Pioniermarkt der Mikronisierung. Geschäftsführer und Inhaber Michael Heiß analysiert in seinem Vortrag den Markt für die “Feiner-als-fein-Vermahlung” und das Sichten pflanzlicher Rohstoffe, benennt die Potenziale und die Grenzen des technisch Möglichen, er beschreibt die Nische glutenfreier Mikroprodukte und zeigt zudem die Praxis anhand von Beispielen aus der Herstellung von natürlichen Pflanzenfarben. Mit seinem Vortrag will Michael Heiß all jenen Mut machen, die die Zeit der Feinstvermahlung für gekommen halten. “Die Zukunft ist feiner”, meint er durchaus vielsagend. Der Unternehmer, der den Familienbetrieb in der neunten Generation führt, beschreibt auch die Chancen für Unternehmen, sich durch die Mikronisierung besser im Markt zu positionieren. Heiß gewährt darüberhinaus noch einen exklusiven Einblick in das Energieeffizienzkonzept, mit dem Heiss MSP sich bereits heute gut für einen härter werdenden Wettbewerb der Zukunft aufgestellt hat.

Anlagentechnik für die Vermahlung von Puderzucker und dessen Weiterverarbeitung

A. Hofmann | Zeppelin Systems GmbH

Die Vermahlung von Rohstoffen ändert nicht nur die Korngröße sondern auch das physikalische Verhalten der gemahlenen Stoffe. Am Beispiel des Kristallzuckers werden verschiedene Anlagenkonzepte zur Vermahlung vorgestellt und welche Systeme benötigt werden, um das gemahlene Produkt sicher in der Anlage zu verarbeiten. Dazu gehört die anlagentechnische Umsetzung zur Lagerung und Transport sowie die kontrollierte Rekristallisation zum Stabilisieren des frischen Puderzuckers. 

High Performance Cutting – vom trockenen Grobgut zur feinsten Paste

T. Harbs | NETZSCH-Feinmahltechnik GmbH

Auf die Verarbeitung von Lebensmitteln haben unterschiedliche Faktoren wie beispielsweise der Lieferzustand der Rohstoffe oder deren Ausgangsgröße einen großen Einfluss. In Kombination mit der großen Vielfalt an Lebensmittelanwendungen führte dies dazu, dass NETZSCH nach einer effizienten und zuverlässigen Lösung für die kontinuierliche Verarbeitung solcher Produkte mit Aufgabegrößen bis etwa 40 mm suchte. Ziel ist die Zerkleinerung der Partikel bis in den Bereich von 30 bis 250 µm bzw. eine Verflüssigung. Das erhaltene End- oder Halbprodukt kann nach der Vorzerkleinerung definiert den nachfolgenden Prozessschritten wie z. B. einer Mischung oder weiteren Feinzerkleinerung bis zur gewünschten Partikelgröße und Qualitätsanforderung zugeführt werden.

Gezeigt wird die Entwicklung der Hochleistungs-Feinschneidmaschine, die mit der höchsten Flexibilität und einfachstem Handling auf dem Markt überzeugt und für eine Vielzahl an Vorzerkleinerungsaufgaben eingesetzt werden kann. Neben der Beschreibung des Funktionsprinzips werden einige interessante Beispiele erfolgreicher Anwendungen in der Süßwaren- und Lebensmittelindustrie vorgestellt.

Vom Zellstoff zum Cellulosepulver

R. Ziegler | Mikro-Technik GmbH & Co. KG

Betrachtung verschiedener Zellstoffarten (z.B. Holz, Weizen, Bambus, usw.) hinsichtlich ihrer Mahlbarkeit, Faserlängenverteilung sowie Schüttdichte unter Einbezug der Faser-Morphologie.

Wertsteigernde Aufarbeitung von Beerentrester

Dr.-Ing. S. Struck |TU Dresden

Bei der Verarbeitung pflanzlicher Erzeugnisse bleiben in der Regel Rohstoffteile wie Spelzen oder Schalen sowie Nebenprodukte wie Trester oder Presskuchen ungenutzt. Bei der Fruchtsaftherstellung ist der Tresteranteil von der Fruchtart abhängig; dieser beträgt bei Johannisbeeren mehr als 20 %. Während die Trester aktuell vornehmlich kompostiert oder als Dünger, Viehfutter und Biogassubstrat recycelt werden, können sie für die Humanernährung einen Mehrwert darstellen. Durch Trocknung und Vermahlung entstehen aus Johannisbeer- und Aroniatrestern Beerenpulver, welche bei Einsatz in Backwaren und Snackprodukten einen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten können. Im SUSFOOD ERA-Net Projekt BERRYPOM wurde ein Basisverfahren für die Weiterverwendung von Beerentrestern (rote und schwarze Johannisbeere, Stachel-, Vogel- und Apfelbeere) entwickelt. Dieses umfasst eine schonende konvektive Trocknung und die anschließende Vermahlung und resultiert in einem direkt einsetzbaren Tresterpulver, dessen Potential zur Verwendung in Backwaren bereits erfolgreich demonstriert werden konnte.

Siebtechnik in industriellen Anwendungen – Herausforderungen und Lösungen

Dr.-Ing. O. Pikhard | BASF SE

Die Siebung von Schüttgütern ist ein sehr altes Verfahren, dass sich im Laufe der Zeit immer weiter an neue Anforderungen anpassen musste. Der Übergang von manuell bedienten Wurfsieben aus Holz bis zu den heutigen sensorüberwachten, automatisierten, spezialisierten Siebtypen für vielfältigste Anwendungszwecke ist in einem vergleichsweise kurzen Zeitraum geschehen. Trotz der vielfältigen Anpassungen in den letzten Jahren gibt es mehrere Faktoren, die die konstante Weiterentwicklung von Siebtechnologien nötig machen. Steigende Ansprüche sowohl von regulatorischer als auch von verfahrenstechnischer Seite setzen eine sehr genaue Kenntnis der Siebtechnologien voraus, um eine passende Lösung zu finden. Regulatorische Anforderungen sind z.B. die ständig steigenden gesetzlichen Anforderungen in Bezug auf Grenzwerte wie Schall, Staubemission oder Energieverbrauch. Aus verfahrenstechnischer Sicht verändern sich die Anforderungen an die Siebleistung, die Präzision der Trennschnitte und die Geschwindigkeit, mit der Produkte bzw. Produkteigenschaften verändert werden. Die Möglichkeiten der Siebprozessoptimierung durch Simulation und durch sensorielle Überwachung werden im Ansatz dargestellt. Einzelne Lösungsvorschläge bzw. Markttendenzen werden gezeigt und Anforderungen an zukünftige Siebmaschinen herausgearbeitet.

Definierte Partikelgrößenverteilung für die erfolgreiche Aktivkohleanwendung

M. Müller | Donau Carbon GmbH

Für den Einsatz von pulverförmiger Aktivkohle in den diversen Anwendungen spielt neben der adsorptiven Hauptaufgabe und der mit der meist rechtlich vorgegebenen Reinheit des Produktes immer öfter die Partikelgrößenverteilung eine bedeutende Rolle. Dementsprechend ist für die sinnvolle Applikation der Produktqualitäten die richtige Aufmahltechnologie und optimale Ausgangsprodukte obligatorisch. Zum Beispiel lassen sich durch innovative Mahltechniken von NLT kleinste Aktivkohlepartikel herstellen und durch Sichtung unerwünschte Feinkornanteile abtrennen.

Einfluss von hohen und kryogenen Temperaturen auf die Fließeigenschaften von Pulvern und Schüttgütern

Dr. T. Aschl | Anton Paar GmbH

Während das Verhalten und die mechanischen Koeffizienten von Feststoffen unter dem Einfluss der Temperatur gut verstanden sind, ist es weniger bekannt, wie sich unterschiedliche Temperaturen auf das Verhalten von Pulvern auswirken. Diese erhöhte Komplexität erfordert spezielle Messgeräte. In diesem Vortrag wird die Kombination von Konvektionstemperaturgeräten mit einem MCR-Rheometer und neu entwickelten Scherzellen vorgestellt. Diese Kombination ermöglicht Pulvermessungen von kryogenen Temperaturen (-160°C) bis zu Hochtemperaturen (600°C) und gleichzeitiger Kontrolle der Luftfeuchtigkeit. Unter den beschriebenen Anwendungen befindet sich unter anderem Polyamidpulver von Raumtemperatur bis in die Nähe des Schmelzpunktes. Es wird weiters der Einfluss der kombinierten Feuchtigkeits- / Temperaturanwendung auf Mehl, sowie der dynamischen Feuchtigkeitsanwendung auf ein pharmazeutisches Heißgetränk-Pulver diskutiert.

Praktische Überlegungen für die Implementierung einer Online-Partikelgrößenanalyse

Dr. B. Tartsch | Malvern Panalytical GmbH

Die Implementierung einer Online-Partikelmesstechnik hat viele praktische Anforderungen. Die Erfassung prozessrelevanter Informationen in relevanten Zeitabschnitten mit einem geeigneten Gerät ist nötig. In diesem Vortrag werden Themen wie Messzeit, Probennahme bzw. Integration in den Produktionsprozess und Reinigung des Messystems diskutiert und konkrete Beispiele anhand des Insitec-Laserbeugungsmesssystems vorgestellt.

Intelligente Inline-Charakterisierung von Partikelgröße und Partikelform verschiedener Batteriematerialien

Dr.-Ing. M. Wegener, SOPAT GmbH

Die Verbesserung der Produktionseffizienz diverser Batteriematerialien bedarf einer zusätzlichen Überwachung dieser Produktion. Auslegung, Modellierung und Simulation von Mühlen, Extrudern o.ä. basiert aktuell häufig auf Erfahrungen und Messungen aus dem Labor oder mit Hilfe von Laboranalysegeräten. Insbesondere die hochkonzentrierten Produktströme bei der Batterieproduktion lassen sich schlecht schnell und vertrauenswürdig vermessen. Eine quantitative Größenvermessung der Partikel bezgl. Größe, Form oder auch Farbe in Echtzeit, direkt im Prozess, kann und soll eine Prozessoptimierung und Steuerung möglich machen. Hierfür wurde eine in-situ arbeitende fotooptische Analysemethode mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung entwickelt, welche bereits in verschieden Studien auf Ihre Zuverlässigkeit untersucht wurde. Nicht nur die zulässigen Einsatzbereichen sollen aufgezeigt werden, genauso hat die verwendete Technologie physikalische und technologische Grenzen. Eine Diskussion dieser soll helfen zukünftige Studien präziser durch zu führen.

Sensor Technologie Trends & Simulation

L. Flessa & A. Hentschel | NEDGEX

Der Einsatz von Sensor-Technik ist die Grundvoraussetzung für die Entwicklung von smarten Produkten und Lösungen in vielen Applikationsbereichen. Dabei entstehen technologiegetrieben immer neue Möglichkeiten wie z.B. Software-Sensorik, Energy Harvesting oder Printed Electronics, um vorhandene Probleme auf ganz andere Art und Weise zu lösen. Der Vortrag gibt einen aktuellen Überblick über Entwicklungen und Trends in diesem Umfeld und liefert anhand eines Use-Cases aus der Online Prozess-Analyse ein praktisches Beispiel.

Präzise Dosierung von Schüttgütern als Beitrag zur Verbesserung der Prozessstabilität

Dr.-Ing. C. Nied | Gericke AG

Das Dosieren von Schüttgütern spielt in vielen Bereichen der chemischen, der Lebensmittel verarbeitenden und der pharmazeutischen Industrie eine wichtige Rolle. Beispielhaft sei hier die Beschickung von Mischern, Zerkleinerungsmaschinen oder auch von Reaktoren genannt. Obwohl die Produkteigenschaften beim Dosieren selbst nicht wesentlich verändert werden, wird die Stabilität und damit auch die Produktivität von nachgeschalteten Prozessen meist durch eine genaue und zuverlässige Feststoffdosierung positiv beeinflusst. Dies ist insbesondere bei kontinuierlichen Prozessen der Fall. Eine Charakterisierung der auftretenden Dosierschwankungen, die neben stochastischer auch systematischer Natur sein können, ist dabei für das grundlegende Verständnis der Wirkzusammenhänge unerlässlich. Aufbauend auf theoretischen Betrachtungen werden daher zunächst Ansätze zur Beschreibung von Dosierfluktuationen gezeigt, bevor mögliche Auswirkungen von Dosierschwankungen auf nachgeschaltete Prozesse diskutiert werden.

Abschließend wird anhand praktischer Beispiele gezeigt, wie durch passende Auslegung, Konstruktion und Betriebsweise von gravimetrischen Dosiergeräten auch unter rauheren Umgebungsbedingungen hohe Ansprüche an die Dosiergenauigkeit erfüllt werden können.

Einführung in die Feinstsiebung und Vorstellung verschiedener Siebabreinigungssysteme

F. Tallner | GKM Siebtechnik GmbH

Einführung: Kurze Vorstellung der Firma GKM Siebtechnik GKM Siebtechnik mit Sitz in Waibstadt entwickelt und produziert in Deutschland und vertreibt weltweit Taumelsiebmaschinen, Vibrationssiebmaschinen, Labor-Luftstrahlsiebe und flexible Siebsystemlösungen.

Inhalt: Siebmaschinen finden in den unterschiedlichsten Branchen (Pharma, Kunststoffe, Baustoffe)  und für die unterschiedlichsten Produkte Anwendung, Aufzeigen der unterschiedlichsten Siebarten, wie Kontrollsiebung, Fraktionierung und Entstaubung,  Vorstellung der Reinigungsarten (Bälle, Ultraschall, Bürsten..),  Enwicklung der Siebmaschinen von früher bis heute, Kundenanforderungen, vorführen Funktionsweise der Siebmaschinen

Highlight: Veranschaulichung anhand von Videos

Verfahren zur Herstellung und Aufbereitung von Additiven Pulvern für den 3 D-Druck

R. A. Rosenberg | Heraeus Additive Manufacturing GmbH

Die Entwicklung im laser-basierten Additive Manufacturing (AM) geht rasend voran. Ursprünglich nur für das Prototyping bestimmt, wird das Verfahren in letzter Zeit vermehrt auch für die (Klein-)Serienproduktion verwendet. Der größte Vorteil liegt vor allem in der Designfreiheit. Bauteile komplexer Geometrien können jetzt mit nur einem Fertigungsschritt hergestellt werden. Dadurch ergeben sich neue Anwendungsmöglichkeiten in allen Industriebereichen.

Beim laser-basierten AM wird Metallpulver Schicht-für-Schicht auf die Bauplatte aufgetragen und aufgeschmolzen. Die Schichtdicke beträgt je nach Verfahren zwischen 5 µm bis 80 µm. Dabei ist eine gleichmäßige Pulverauftragung notwendig. Für den Druckprozess ist daher die Fließfähigkeit des Metallpulvers entscheidend. Die Pulverfließfähigkeit hängt von vielen Faktoren ab - Angefangen von der Herstellungsart, der Morphologie bis hin zur Einstellung der optimalen Partikelgrößenverteilung mittels verfahrenstechnischer Unit Operations wie Sieben, Sichten und Mahlen.

Einsatz der Strahlvermahlung zur Herstellung von Mattierungsmitteln

Dr. T. Klotzbach | Evonik Resource Efficiency GmbH

Für die Produktion von Mattierungsmitteln wurden in der Vergangenheit meist herkömmliche Rotorprallmühlen verwendet. Heutzutage verdrängt die Strahlvermahlung die klassischen Vermahlungsprozesse per Rotorprallmühle, da diese eine bessere Verschleißfestigkeit, höherer Durchsätze und eine größerer Flexibilität des Produktionsprozesses mit sich bringt. Die Luft- oder Dampf-Jetvermahlung beeinflusst nicht nur allein die Partikelgrößenverteilung des Kornkollektivs, sondern ermöglicht auch ein zielgerichtetes Design von qualitativ hochwertigen Silikapartikeln mit herausragenden Eigenschaften in den Coatings-Anwendungen.

Handhabung von Schüttgütern

N. Efferoth | Netter Vibration

Kurze Vorstellung der Firma Netter Vibration und Erklärung der unterschiedlichen Produkte und deren Wirkungsweisen anhand von Praxis-Beispielen. Erläuterungen zu den unterschiedlichen Einsatzgebieten und Umgebungen.