Entwicklung eines selbstreinigenden Reinraumvorfiltersystems durch Kombination eines elektrostatischen und Plasmafilters mit Integration physikalischer Abscheideeffekte und einem angepassten strömungsoptimierten Designs

Hintergrund des Projekts

Reinräume erfordern eine kontinuierliche Abscheidung luftgetragener Partikel, sind jedoch durch mehrstufige Filtersysteme mit hohen Druckverlusten, Energiebedarfen sowie Wartungs- und Materialaufwänden verbunden. Das Projekt PlasmaRein adressiert diese Herausforderungen durch die Entwicklung eines neuartigen Reinraum-Vorfiltersystems.

Projektziel

Im Rahmen des Projekts soll ein energieeffizientes, wartungsarmes und selbstreinigendes Vorfiltersystem für reinraumtechnische Lüftungsanlagen entwickelt werden. Ziel dabei ist die signifikante Reduktion des Druckverlusts und des Energieverbrauchs bei gleichzeitig hoher Abscheideleistung gemäß den Anforderungen der ISO 16890. Zusätzlich sollen Filterwechsel und Verbrauchsmaterialien weitgehend vermieden werden.

Projektablauf

Die Entwicklung erfolgt über die Konzeption und Fertigung eines kleinskaligen Funktionsmodells sowie den Aufbau eines modularen Teststands. Parallel werden CFD-DEM-Modelle zur Beschreibung der Luftströmung und der Partikelabscheidung erstellt. Die numerischen Modelle werden mit experimentellen Daten validiert und mithilfe von Physics-Informed Neural Networks zur beschleunigten Simulation erweitert. Auf dieser Basis werden Strömungsführung, Abscheidemechanismen, Reinigungssystem und Sensorik iterativ optimiert und abschließend in einen prototypischen Gesamtaufbau überführt.

Innovation

Der innovative Kern des Projekts liegt in der synergetischen Kopplung verschiedener Abscheideverfahren. Ergänzend ermöglicht die simulationsgestützte Strömungsoptimierung eine gezielte Auslegung des Filtersystems. Bei erfolgreicher Umsetzung profitieren Reinraumtechnik, Mikroelektronik, Medizintechnik und weitere reinheitskritische Branchen von reduzierten Betriebskosten, geringerem Wartungsaufwand und einer ressourcenschonenderen Luftfiltration.