Studentische Arbeiten Bereich Pulver- und Suspensionsprozesse

 

Untersuchungen zur Skalierbarkeit von Schertestern

In vielen verfahrenstechnischen Anwendungen spielen die Lagerung und der Transport von feinen Pulvern eine große Rolle. Für die Auslegung dieser Prozesse ist daher das Wissen über die makroskopischen Pulvereigenschaften unabdingbar. Hierfür stehen am iPAT verschiedenste Schertester zur Verfügung, welche unterschiedliche Fassungsvermögen in Bereichen von Litern bis hin zu wenigen Mikrolitern erlauben. Ziel der Arbeit ist es, eine Grundlage für die Vergleichbarkeit sowohl der neuartigen als auch etablierten Schergeräte zu schaffen. Die Versuche sollen einerseits mit kohäsiven und frei fließenden Materialien durchgeführt werden und andererseits mit sphärischen und länglichen Partikeln.mehr

Ansatzentwicklung zur Bestimmung von Form und Größe toter Zonen

Ein oft unterschätzter Verfahrensschritt in Prozessen ist das Lagern. Die gängigste Form für die Schüttgutlagerung stellen hierbei Silos dar. Beim Ausfließen kommt es im Silowandbereich (teilweise gewollt) zur Entstehung von inaktiven Bereichen, sogenannten toten Zonen, in denen das Material nicht sofort bei Abzug fließt. Ziel der Arbeit ist es, Ansätze zur Vorhersage der Größe und der Form der toten Zonen zu finden. Dafür liegen die Schwerpunkte einerseits in der Aufarbeitung bereits getätigter Untersuchungen als auch in der Entwicklung neuer Untersuchungskonzepte und der Umsetzung dieser. Hierfür stehen am Institut für Modellgeräte verschiedene Geräte wie z.B. eine Silozentrifuge bereit.mehr

Charakterisierung/Fließeigenschaften von Biomasse-, Recycling- und faserartigen Partikeln

Mit dem zunehmendem Aufkommen neuer Materialien (durch z.B. Faserverstärkung) und Prozesse (wie Recycling, Biomasse, etc.) rücken längliche Partikeln immer mehr in den Fokus. Für die betriebssichere Verarbeitung solcher Schüttgüter ist das Wissen über deren schüttguttechnische Eigenschaften unabdingbar. Derzeit stehen hierfür jedoch keine etablierten Messmethoden bzw. –verfahren zur Verfügung.
Diese Arbeit wird sich darum mit angepassten und neuen Möglichkeiten zur schüttguttechnischen Charakterisierung von faserigen Schüttgütern oder deren Einzelfasern beschäftigen. Aufgrund der großen Vielfalt an Schüttgutparametern kann die Umsetzung individuell abgesprochen werden und somit je nach eurem Interesse unterschiedlich große konstruktive bzw. experimentelle Anteile aufweisen.mehr

Konstruktion eines Versuchsstandes zur Untersuchung des Einflusses der Rakelgeometrie auf ein Pulverbett

Im Bereich der additiven Fertigung nimmt die Bedeutung des 3D-Drucks in Bezug auf die Erstellung von Prototypen stetig zu. Der Pulver-3D-Druck stellt eine neuartige, universell anwendbare Form dieser innovativen Technik dar. Das Ergebnis ist dabei stark von den jeweiligen Prozess-parametern und Pulvereigenschaften abhängig.
Im Rahmen dieser Arbeit soll daher ein einfacher In-situ Versuchsstand für die Untersuchung der Rakelgeometrie auf das Pulverbett im Mikro-Computertomographen geplant, konstruiert und umgesetzt werden. Dabei stehen die Erstellung von Konstruktionsplänen und schließlich die Inbetriebnahme des Geräts im Vordergrund.mehr

CFD-DEM-Simulationen eines Kultivierungsprozesses

Bei filamentös wachsenden Mikroorganismen besteht ein enger Zusammenhang zwischen der Morphologie und der Produktivität. Durch die Zugabe von Makropartikeln zum Kultivierungsansatz kann eine erhöhte Konzentration des antibiotischen Produkts beobachtet werden. In diesem Projekt sollen die Beanspruchungen mittels CFD-DEM-Simulationen quantifiziert werden. mehr

Selektive Agglomeration von Mahlkörperverschleiß bei der Nanozerkleinerung von Life-Science Produkten

Die Feinstzerkleinerung organischer Partikeln in Lösungsmitteln wird im Life-Sciencebereich immer beliebter, da sinkende Partikelgrößen steigende Reaktionskinetiken bedeuten. Die Nanozerkleinerung dieser Produkte findet in einem Lösungsmittel in Mahlkörpermühlen statt. Dieser Prozess bringt durch den Abrieb an den Mahlkugeln und der Mühle immer eine Produktkontamination mit sich. mehr

Optimierung von Fließbettgegenstrahlmühlen durch eine gezielte Partikelstabilisierung

Im Rahmen einer studentischen Arbeit soll am Beispiel von Kalkstein überprüft werden, inwiefern sich Partikelstabilisatoren auf den Betrieb und die Effizienz einer solchen Fließbettgegenstrahlmühle auswirken. Dazu sind verschiedene Stabilisatoren (häufig auch Mahlhilfsmittel genannt) sowie verschiedene Prozessparameter zu untersuchen. mehr

Untersuchung der Klassiereffizienz in Abweiseradsichtern in Abhängigkeit der Partikelstabilisierung

Im Rahmen einer studentischen Arbeit soll untersucht werden, inwiefern sich chemische Stabilisatoren auf das Agglomerationsverhalten der Produktpartikel und folglich auf die Effizienz des Abweiseradsichters auswirken. Neben verschiedenen Stabilisatoren sollen dabei die Betriebsparameter des Sichters gezielt variiert werden. Als Versuchsmaterial wird Kalkstein in verschiedenen Größenfraktionen eingesetzt. mehr

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Innovation in der Zementindustrie: Trockene Feinzerkleinerung mit Rührwerkskugelmühlen

Die Nachfrage nach immer feineren Produkten im unteren Mikrometerbereich ist nach wie vor steigend. In der Bau- und Füllstoffindustrie erfolgt die Feinzerkleinerung vieler Massenprodukte, wie Zement oder Kalkstein, in trocken betriebenen Mühlen, da so auf eine anschließende, energieintensive Trocknung des Mahlguts verzichtet werden kann. Aufgrund der gewünschten Partikelgrößen im unteren Mikrometerbereich wird eine hohe Energiedichte in der Mühle benötigt. Mit dem Hintergrund die Energieeffizienz zu steigern, rückt die Trockenmahlung in Rührwerkskugelmühlen als vielversprechende Variante immer stärker in den Fokus der aktuellen Forschung. mehr

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Trockene Feinzerkleinerung: Verweilzeitverhalten in Mahl- und Sichtkreisläufen

In der Bau- und Füllstoffindustrie erfolgt die Feinzerkleinerung vieler Massenprodukte, wie Zement oder Kalkstein, in trocken betriebenen Mühlen, da so auf eine anschließende, energieintensive Trocknung des Mahlguts verzichtet werden kann. Hierbei werden häufig sogenannte Mahl- und Sichtkreisläufe eingesetzt, in welchen das Grobgut nach der Zerkleinerung aus dem Produkt abgetrennt und zur erneuten Zerkleinerung in die Mühle zurückgeleitet wird. mehr

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Fallstricke in Prozessen der Pharmazeutischen Industrie: Materialablagerungen bei Zerkleinerungs- und Transportprozessen

Bei der Herstellung aller festen, pharmazeutischen Zubereitungen ist die Handhabung verschiedener Wirkstoff- und Hilfsstoffpulver essentiell. Die pharmazeutisch relevanten Prozesse erstrecken sich vom Pulvertransport über die präzise Dosierung von Pulvern bis hin zur Konfektionierung durch z.B. Mikronisierung (Feinzerkleinerung) von Wirkstoffpartikeln. mehr

SA_Zer_DiS_SiGgI_1115 Herstellung nanopartikulärer Siliziumsuspensionen für die Anwendung in Batteriezellen

In dem Projekt „SiGgI“ (Silicon Graphite goes Industry) wird mit einer interdisziplinären Forschergruppe ein neuartiges Anodensystem für die Anwendung in der E-Mobilität entwickelt. Die Aufgabe der Arbeitsgruppe Zerkleinern besteht in der Herstellung einer stabilen Suspension aus nanopartikulärem Silizium in einer Rührwerkskugelmühle. mehr

SA_Zer_DiS_Erz_1115 Optimierung der Zerkleinerung von Erzen in der IsaMill

Ein wichtiger Schritt zur Gewinnung von metallischen Rohstoffen wie z.B. Zink, Kupfer oder Eisen ist die Feinstzerkleinerung von erzhaltigem Gestein auf Partikelgrößen von wenigen Mikrometern bevor das Material in anschließenden Verfahren weiter aufbereitet werden kann. Weltweit verbreitet für diese Aufgabe in der Erzindustrie ist die IsaMill. Für die Auslegung der Anlage in der Produktion, in denen die Durchsätze einige Tonnen pro Stunde betragen, werden Versuche aus dem Labormaßstab herangezogen.
Das Ziel des von der Industrie unterstützten Projekts besteht neben der energieeffizienten Erzzerkleinerung auf dem Scale-Up der Laborergebnisse auf den Produktionsmaßstab. Dazu sind fundierte Kenntnisse der Mikrodynamik sowie ein Verständnis für das Betriebsverhalten der IsaMill unter verschiedensten Betriebsbedingungen notwendig. Hierzu werden sowohl bekannte Methoden, als auch neu entwickelte Techniken genutzt, um ein möglichst vollständiges Bild des Prozesses zu generieren. Das Projekt deckt dabei alle Bereiche der Ingenieursarbeit ab – Experimentelle und theoretische Arbeiten, Modellbildung, Programmentwicklung und Konstruktion. mehr

SA_Zer_DiS_Magtrak_1115 Messung der Mahlkörperbewegung in der IsaMill mittels magnetischem Tracking

Die Zerkleinerung in Rührwerkskugelmühlen beruht maßgeblich auf der Beanspruchung der Produktpartikeln zwischen Mahlkörpern. Dabei folgen die Mahlkörper allgemein bekannten Bewegungsmustern, die zur Beschreibung der Zerkleinerung genutzt werden. Dennoch bleibt die Mikrodynamik der Mahlkörper weitestgehend unverstanden. Für ein tiefergehendes Verständnis der Zerkleinerungsergebnisse ist es jedoch notwendig die Trajektorien und Geschwindigkeiten der Mahlkörper zu kennen.
Um diese Dynamik in der Mühle besser zu verstehen und darstellen zu können, wurde ein neues Messverfahren aufgebaut. Es nutzt 36 Sensoren, die einen magnetischen Tracer aufgrund des von ihm erzeugten Magnetfeldes detektieren. Dadurch ist es möglich die Bewegung der Mahlkörper in einer Rührwerkskugelmühle zu erfassen“ mehr

Einfluss der axialen Mahlkörperverteilung auf das Betriebsverhalten der IsaMill

Sowohl die Betriebsparameter, als auch die Suspensionseigenschaften beeinflussen die axiale Verteilung der Mahlkörper im Mahlraum einer Rührwerkskugelmühle. In Extremfällen kommt es zu einer Verpressung der Mahlkörper oder zu mahlkörperfreien Zonen. Diese Phänomene wirken sich unmittelbar negativ auf die Produktqualität, sowie die Energieeffizienz aus. Um diese Effekte besser zu verstehen, ist es erforderlich den Einfluss der axialen Mahlkörperverteilung zum Beispiel auf die Verweilzeitverteilung des zu zerkleinernden Produktes in der Mühle tiefergehend zu untersuchen. Des Weiteren steht die Leistungscharakteristik der IsaMill im Hinblick auf die Übertragung auf den Produktionsmaßstab in der Erzindustrie im Fokus mehr

Lehre_SA_FrF_Zerkleinerung_1015

Nanozerkleinerung organischer Materialien: Welche Parameter bestimmen die Nanozerkleinerung?

Die Nanozerkleinerung harter, anorganischer Materialien wurde in den letzten Jahren intensiv untersucht, mittlerweile ist der Fokus auf weiche, organische Materialien gerichtet. Anwendungsbeispiele für organische Nanopartikeln sind z.B. in der Pharmazie, der Lebensmitteltechnik oder der Elektronikindustrie zu finden. Organische Kristalle weisen eine Vielzahl spezifischer Fragestellungen auf, es gilt beispielsweise den Zerkleinerungsmechanismus genauer zu untersuchen und Phänomene hinsichtlich der Zerkleinerungsgrenze aufzuklären. mehr

Lehre_SA_FrF_Verschleiss_1015

Nanozerkleinerung pharmazeutischer Wirkstoffe: Minimierung der Produktkontamination durch Mahlkörperabrieb

Rührwerkskugelmühlen werden zunehmend für die Zerkleinerung pharmazeutischer Wirkstoffe eingesetzt, dabei liegt ein wesentlicher Anwendungsschwerpunkt auf der Feinstzerkleinerung bis in den Nanometerbereich. Bei der Zerkleinerung sind Verschleißvorgänge an den Mahlkörpern und der Mühle unvermeidbar. Insbesondere bei hochwertigen Produkten, wie Pharmazeutika oder life science Präparaten stellt die Produktreinheit einen qualitätsbestimmenden Faktor dar. Mechanismen und Strategien zur Verschleißminimierung sollen im Rahmen einer studentischen Arbeit genauer untersucht werden. mehr

Lehre_SA_Zer_PaP_PCE_0615

Synthese von innovativen Mahladditiven auf Polycarboxylatbasis und deren Untersuchung im Zerkleinerungsprozess

Die Feinzerkleinerung zur Herstellung kleiner Partikel kann trocken oder nass erfolgen. Bei der energetisch günstigeren Trockenmahlung liegt die Herausforderung in den mit abnehmender Partikelgröße steigenden interpartikulären Kräften. Diese führen u.a. zu einer unerwünschten Bildung von Agglomeraten, einem schlechteren Materialtransport in der Mühle sowie Material-anhaftungen an Wänden, Mahlkörpern und Rührwerken. Häufig werden daher sogenannte Mahladditive eingesetzt, welche die interpartikulären Kräfte herabsetzen. Zur neuesten Generation dieser Additive gehören Polycarboxylatether (PCE). Über den Aufbau dieser Makromoleküle (Hauptketten-/Seitenkettenlänge, Monomere, Ladungsdichte etc.) lassen sich die Oberflächeneigenschaften der Partikel gezielt beeinflussen, was heutzutage aber noch kaum evaluiert ist. mehr


AG – Mitarbeiter

Aktuelle Projekte
Silicon Graphite goes Industry mehr

Feinstzerkleinerung von Mehrstoffsystemen in Rührwerkskugelmühlen mehr

Steigerung der Energieeffizienz durch Steuerung der Fließeigenschaften und Minimierung der Agglomeration bei der trockenen Feinzerkleinerung mehr

Ressourceneffiziente chemische Synthese – Prozessentwicklung in Kugelmühlen für lösungsmittelfreie Reaktionen (RESPEKT) mehr

PVZ-Verbundprojekt SynFoBiA
Verarbeitung nanopartikulärer Wirkstoffe zu neuartigen festen Formen mehr

Entwicklung eines Verfahrens und der Anlagentechnik zur kontaminationsminimierten Feinstzerkleinerung organischer Wirkstoffe auf der Basis des elektromechanischen Wirkprinzips mehr

Beanspruchungsvorgänge in Planetenkugelmühlen und deren Anwendung auf die Maßstabs- und Mühlenübertragung mehr

Nanozerkleinerung organischer und anorganischer Materialien mehr

Abgeschlossene Projekte
Nanozerkleinerung von pharmazeutischen Wirkstoffen in Rührwerkskugelmühlen mehr

Vorträge