Mit intelligenter Lufttechnik effektiv und nachhaltig produzieren

Das 8. ULT-Symposium fand unter dem Motto ‚Effektiv und nachhaltig produzieren mit intelligenter Lufttechnik' im Messepark Löbau statt. Referenten aus der Industrie und Wissenschaft informierten u. a. über Laserbearbeitung, Additive Fertigung, Batteriezellenfertigung, Energieeffizienz, Sicherheit, Umwelt- und Arbeitsschutz. Zudem wurde das 30. Firmenjubiläum gefeiert.

Dr. Stefan Jakschik, Vorstand von ULT, eröffnete die Veranstaltung und sagte dabei, dass das Unternehmen „Lösungen für besonders schwierige Fälle“ der Lufttechnik bietet. Und die Anforderungen an die Lufttechnik bzw. Luftqualität steigen, wie er mit einem Hinweis auf den Green Deal 2050 der EU verdeutlichte: Der Grenzwert für den Partikelgehalt wird bis 2030 mit PM2.5 <10 µg/m3 mehr als halbiert. Dr. Stefan Jakschik ging dann auf die Märkte ein, die sein Unternehmen bedient. Die Branchen haben unterschiedliche Herausforderungen für die Lufttechnik. Am Beispiel der derzeit stark wachsenden Batteriezellfertigung verdeutlichte er dies – hierfür werden Luftentfeuchtung und Filtration angeboten. Dr. Jakschik erklärte dann, dass das Unternehmen Partner benötigt und hat, um die einzigartigen Filterlösungen für Partikel und Gase zu realisieren. ULT entwickelt und testet die innovativen Lösungen gemeinsam mit den Kunden und hat 2023 die ‚Netto 0' für die Nachhaltigkeit in der Lieferkette erreicht. Zum Schluss seiner Einführung brachte Dr. Stefan Jakschik noch einen Herzenswunsch an die Anwesenden vor: Er rief zu einer Spende für die Sanierung der Kittlitzer Orgel auf, denn diese braucht dringend Frischluft – die Windladen müssen erneuert werden.

Integration der Absaugtechnik in den Laserprozess

Werner Knöppel, Clean-Lasersysteme, Herzogenrath, erläuterte, wie die Integration industrieller Absaugtechnik in den Laserabtragprozess realisiert werden kann. CleanLaser entwickelt und produziert hochpräzise Lasersysteme für die Laserreinigung und industrielle Oberflächenbearbeitung. Bei den Laserabtragungsprozessen entstehen in der Bearbeitungszone Rauche und Stäube, die mit geeigneter Absaugtechnik nahezu vollständig erfasst werden können. Dabei sind nicht selten Explosionsgefahren zu berücksichtigen. CleanLaser hat sich früh in die Entwicklung der neuen Absauganlage ULT LAS 800 Ex eingebracht, wovon nun die Anwender profitieren. Werner Knöppel beschrieb die Schnittstellen zwischen cleanCELL und LAS 800. Der Datenaustausch erfolgt über Profinet, wobei der cleanCELL PC der Master ist, Sicherheitssensoren einbezogen sind und eine Logdatenerfassung erfolgt. Die damit ausgestatteten cleanCELL-Anlagen werden u. a. in der E-Fahrzeugproduktion und in der Batteriezellfertigung eingesetzt.

Retrofit älterer Anlagen zur Steigerung der Energieeffizienz

Patrick Cheever und Eric Droßel, Ziehl Abegg, Künzelsau, stellten energieeffiziente Lösungsansätze in der Lufttechnik vor. Zuerst erklärte Patrick Cheever, dass ein Retrofit älterer Anlagen sinnvoll ist, um Energie einzusparen, was die Betriebskosten und den CO₂-Ausstoß reduziert, um Schallemissionen zu reduzieren sowie um eine höhere Ausfallsicherheit und bessere Ersatzteilverfügbarkeit zu erreichen. Danach wurde anhand des Beispiels ZAcube der Ablauf des Retrofits raumlufttechnischer Anlagen beschrieben. Was Bionik-orientierte Lösungen beim Retrofit bringen, verdeutlichte Eric Droßel an Beispielen. So konnte beim Axialventilator FE2 owlet die Geräuschentwicklung durch die aufgrund der Eulenform geringere Turbulenz vermindert werden. Beim Radialventilator ZAblue war die Walflosse das entsprechende Vorbild und zudem erfolgte ein Leichtbau zur Materialeinsparung orientiert an der Baumstruktur. Bienenwaben dienten als Vorlage für den Leichtbau des ZApilot. Zudem bringt die EC-Technologie Vorteile gegenüber der klassischen AC-Technologie.

Anforderungen an die Prozessgestaltung moderner Batterien

Bei der Produktion sowie beim Recycling von Batterien stellen sich erhebliche Anforderungen an die Prozessgestaltung. Dr.-Ing. Mareike Partsch, Fraunhofer IKTS, Hermsdorf, informierte darüber, welche Anforderungen Lithium-Batterien und Next-Generation-Materialien mit sich bringen. Auch bei der Produktion und bei der Wiederaufbereitung der zukünftigen Natrium-Ionen-Batterien wird der Aufwand für die benötigte Absaugung gleich bleiben, denn auch dabei werden sehr heterogene und teilweise hochreaktive Substanzen in Staubform anfallen. Zudem bleiben in der Batteriefertigung die Anforderungen an die Prozessumgebung hoch (staubfreier und trockener Reinraum).

Bedeutung der Lufttechnik in der Batterieprozesskette

Dass der Einsatz von Lufttechnologien in der Batterieprozesskette eine entscheidende Bedeutung hat, ging aus dem Beitrag von Dr. Sarah Michaelis, VDMA Batterieproduktion, Frankfurt a. Main, hervor. Sie erläuterte den gesamten Prozessablauf von der Elektrodenfertigung über die Zellfertigung bis hin zur Modul- und Systemfertigung. Verschiedene Prozessschritte erfordern, dass die Prozessluft entfeuchtet werden muss sowie dass eine Absaugung und Filtration der anfallenden Partikel und Gase erfolgt.

Innovationen zum Erreichen der Klimaneutralität

Über Innovationen für die Transformation zum Erreichen der Klimaneutralität bei der Wertschöpfung referierte Prof. Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel, Fraunhofer IWU, Chemnitz. Ein Übergang von der Regelung der Produktqualität zur Regelung der Prozessqualität ist erforderlich. Zur Nachhaltigkeit sind die zirkuläre Nutzung von Ressourcen und eine Kreislaufwirtschaft nötig. Der 3D-Druck ist eine vielversprechende Lösung. Reinräume sind dafür und für andere neue Technologien erforderlich. Zudem kommen AI-Anwendungen, z. B. um SPS-Programme automatisch zu generieren, sowie humanoide Roboter in der Produktion.

Neue Companion Specification OPC 40740 für Filtergeräte

Benjamin Wirth, ULT, informierte über OPC UA für Filtergeräte: die neue Companion Specification OPC 40740, die im August 2023 veröffentlicht wurde. Diese ermöglicht, alle Arten von Filtergeräten von einfachsten Speicherfiltergeräten bis hin zu Großanlagen mit Patronenfiltern oder Elektroabscheidern abzubilden. Anwender können die mit der neuen Spezifikation konformen Filtergeräte nun nach dem Plug & Play-Modell herstellerunabhängig mit Bearbeitungsmaschinen koppeln sowie in lokale MES-Systeme und globale Netzwerke einbinden.

Rahmenprogramm

Danach ging es zu Betriebsbesichtigungen ins Löbauer Werk. Die Besucher wurden in kleinen Gruppen durch die einzelnen Abteilungen geführt und lernten dabei den Ablauf bei der Realisierung der Produkte kennen. Der Abschluss war jeweils im Präsentationsraum, wo die verschiedenen Produkte und Einheiten ausgestellt sind und einen Überblick über das Leistungsvermögen geben.

ULT-Werk in Löbau (Frontansicht)

Stefan Meißner moderierte die VorträgeAm Abend fand dann die große Jubiläumsfeier mit einer tollen Lasershow statt, zu der geladene Gäste, die Teilnehmer des Symposiums sowie die gesamte Belegschaft eingeladen waren.

Bedeutung von Gasreinigung und Luftführung für die LPBF-Prozesse

Der zweite Tag begann mit einem Video-Grußwort von Michael Kretschmer, Ministerpräsident Freistaat Sachsen, zum Jubiläum des erfolgreichen Unternehmens. Markus Wolf, 2oneLab, Darmstadt, erläuterte die Bedeutung von Gasreinigung und Luftführung für Laser Powder Bed Fusion (LPBF)-Prozesse, die u. a. in der Dentaltechnik für die Herstellung von Kronen eingesetzt werden. Bei den LPBF-Prozessen werden feine Metallpulverschichten (Dicke ca. 30 µm) durch Laserstrahlung umgeschmolzen. Damit dabei keine Oxidbildung auftritt muss unter Schutzgas gearbeitet und der entstehende Schmauch usw. abgesaugt werden. Ohne Absaugung würden poröse Teile entstehen.

Partikelemissionen bei Hochrate-Laserbearbeitungsprozessen

Wie Erfassung, Abscheidung und Analyse von Partikelemissionen bei Hochrate-Laserbearbeitungsprozessen erfolgen, beschrieb Dr. Jörg Schille, Hochschule Mittweida. Bei diesen Prozessen entstehen abhängig von der Abtragungsrate (mehre g/min) Partikel mit Größen zwischen 10 nm und 100 nm (Durchschnitt: 70 nm), also A-Staub. Dieser kann über längere Zeit schwebend in der Luft verbleiben sowie Anlagenkomponenten und Produkte kontaminieren. Zudem ist der A-Staub lungengängig, wofür es Grenzwerte gibt. Deshalb ist eine leistungsfähige Absaugung von über 99,9 % erforderlich. Mit der Entwicklung einer Flowbox ist nun (nach mehreren Generationen) über mehrere Stunden ein sauberes Arbeiten unter Einhaltung der Grenzwerte möglich.

Beispiele industrieller Laserverfahren

Markus WolfIndustrielle Laserverfahren und die Behandlung von Ablationsrückständen betrachtete Olivier Ditrich, 4Jet Technologies GmbH, Alsdorf. Sein Unternehmen bietet spezialisierte Produkte für unterschiedliche Anwendungen an, u. a. zur Reifenkennzeichnung mittels Lasergravieren und zur Rundlaufkorrektur, zur Laserreinigung, zur Glasbearbeitung, zur Strukturierung von Solarzellen und zur Strukturierung von Oberflächen.

Entsorgung von Laserstäuben

Über die Entsorgung von Laserstäuben – Theorie und Praxis informierte Marissa Schlunska. Sie ging zunächst auf die Klassifikation der Abfälle und die Forderungen der Abfallrichtlinie und des Kreislaufwirtschaftsgesetzes ein, das ein Recycling fordert, was bei metallhaltigen Abfällen mittels Metallhydrolyse und Pyrolyse realisierbar ist. Bei Laserstäuben bereitet die Entsorgung noch Probleme. Denn je feiner die Laserstäube sind, desto gefährlicher sind diese. Sie müssen jeweils im Einzelfall betrachtet werden. Stoffdatenbanken unterstützen bei der Einstufung. Bei der Planung der Filter und der Verpackungen müssen die entsprechenden Behandlungsvorgaben berücksichtigt werden. Durch eine Inertisierung kann der Laserstaub-Abfall so verändert werden, dass er kein Gefahrstoff mehr ist. Bei Laserstäuben sind auch Abtrennen und Verfestigung eine Lösung. Bei der Entsorgung können auch Probleme mit der Abfallschlüsselnummer auftreten. Eine Best Practice Lösung für die Laserstäube fehlt noch.

Emissionen von Spurenmetallen und Möglichkeiten zur Expositionsminderung

Ralf Heidenreich, ILK Institut für Luft- und Kältetechnik, Dresden, betrachtete die Emissionen von Spurenmetallen bei Schweiß- und Laserprozessen und Möglichkeiten zur Expositionsminderung im Hinblick auf die Einführung neuer Grenzwerte für die berufsbedingte Exposition, wobei auch für Schweißrauche ein Grenzwert diskutiert wird. Beispielsweise wird oft der Grenzwert für Mangan überschritten. Eine optimierte Absaugung ist im Rahmen eines lufttechnischen Konzepts erforderlich. Probleme gibt es dabei bislang dadurch, dass kein Prüfverfahren existiert, um die Abscheidewirkung von Industriesaugern für Mangan zu ermitteln. Dies ist eine messtechnische Herausforderung. Laut Ralf Heidenreich könnte sich dafür ein neues Messsystem basierend auf einem Aerosolgenerator als Quelle für die Prüfungen eignen, was nun untersucht wird.

Zum Abschluss bedankte sich Dr. Stefan Jakschik bei allen Besuchern des Symposiums, denn durch ihre Teilnahme wurde die Veranstaltung erst ‚richtig rund'. Es gab umfangreiche und tiefgreifende Gespräche unter den Gästen und Möglichkeiten zum Netzwerken.

www.ult-symposium.de, www.ult.de, www.ilkdresden.de, www.2onelab.com/de, www.iwu.fraunhofer.de, www.cleanlaser.de, www.ziehl-abegg.com