Fraunhofer-Geschäftsbereich Reinigung
Von der Natur inspiriert: Erhöhung der Strahlkräfte durch volumenkonzentrierte Wasserstrahlen für eine optimierte, nachhaltige und sichere Spritzreinigung.
Die beeindruckende Jagdtechnik des Schützenfisches hat das Fraunhofer IVV in Dresden zu einem Lösungsansatz für eine Herausforderung der industriellen Reinigung, die viele Branchen betrifft, inspiriert: Reinigungsprozesse immer effizienter und ressourcenschonender zu gestalten, dabei aber gleichzeitig die spezifischen Sauberkeitsanforderungen durch zuverlässige und stabile Prozesse einzuhalten.
Der Fisch nutzt den sogenannten Hammerstrahleffekt. Er bündelt gezielt das Volumen eines Spuckstrahls zu einer Art Wasserklumpen. Dieser vereinigt gegenüber einem langgestreckten Strahl mehr Wasservolumen pro Zeiteinheit und trifft infolgedessen mit einem sehr hohen Impuls auf die Jagdbeute.
Die Anwendung von Hammerstrahlen ermöglicht neben den Vorteilen herkömmlicher Pulsationsstrategien eine vielfach höhere Reinigungskraft bei gleichbleibendem Reinigungsmittelverbrauch.
Gemeinsam mit Forschenden der TU Freiberg arbeitet das Team Bauteilreinigung daran, die Anwendung des Hammerstrahleffektes für Reinigungsprozesse zu validieren und einen Demonstrator für die Erzeugung hammerstrahl-modulierter Spritzstrahlen zu entwickeln, der zur Nachrüstung bestehender Spritzreinigungsanlagen beim Anwender eingesetzt werden kann.
Um den Mechanismus auf Spritzstrahlen übertragen zu können, ist es erforderlich, die Geschwindigkeitsänderung beim Strahlaustritt in Abhängigkeit vom jeweiligen Arbeitsabstand zwischen Düse und der zu reinigenden Oberfläche nachzustellen. Das charakteristische Geschwindigkeitsprofil wird im Versuchsstand von einen Linearmotor erzeugt und auf den Kolben eines Zylinders aufgeprägt. Das verdrängte Flüssigkeitsvolumen tritt aus einer Düse aus und formt sich in der Flugphase zum Hammerstrahl.
Die Ergebnisse sind vielversprechend: Strahlkraftmessungen haben für die erzeugten Hammerstrahlen zwischen 22 % und 602 % höhere Spitzenkräfte gegenüber unmodulierten Spritzstrahlen mit gleichem Flüssigkeitsvolumen und gleicher mittlerer Geschwindigkeit ergeben. Die gereinigte Fläche bei einem einzelnen Hammerstrahl wird bis ca. 100 % gegenüber einem unmodulierten Strahl vergrößert. Dadurch lässt sich die Reinigungswirkung bei gleichzeitiger Einsparung von Zeit oder Reinigungsflüssigkeit signifikant verstärken.
Das Forschungsteam plant in einem nächsten Schritt, auch die am Fraunhofer IVV entwickelten Reinigungssysteme, z. B. den Reinigungsroboter MobileCleaningDevice oder den Adaptive Jet Cleaner, nach dem Schützenfischprinzip nachzurüsten.
Mehr Informationen zu diesem und weiteren aktuellen Forschungsprojekten aus dem Bereich Industrielle Bauteilreinigung finden Sie auf der Website des Fraunhofer IVV: https://www.ivv.fraunhofer.de/de/verarbeitungsmaschinen/industrielle-bauteilreinigung.html
Zusätzlich bietet die LinkedIn-Gruppe #IndustrialCleaningTechnologies eine Austauschplattform zu Trends und Entwicklungen rund um das Thema Innovative Reinigungstechnologien. Treten Sie bei!