MeHoDEM: Vorhersage des mechanischen Holzaufschlusses über die Diskrete Elemente Methode

Hintergrund des Projekts

Im Zuge der Umstellung auf die Nutzung regenerativer Materialien für Polymere ist für die Materialgewinnung die Nutzung von Holz von Interesse. Der Aufschluss stellt dabei den ersten Schritt für die Extraktion von Lignin dar.

Projektziel

Das Projekt dient der Untersuchung des Holzaufschlusses für die weitere Verwendung von Lignin zur Materialherstellung. Basierend auf Einzelbruchversuchen werden der Einfluss von Temperatur, Luftfeuchte, Restfeuchte, Faserrichtung u.a. untersucht. Damit wird ein Bruchmodell für die Diskrete Elemente Methode entwickelt, das die Untersuchung und Optimierung des Prozesses bei der Vermahlung erlaubt.

Das Projektziel ist ein Proof of Concept und die Antragstellung für die Abbildung des mechanischen Holzaufschlusses über die diskrete Elementemethode basierend auf Einzelkornuntersuchungen. Dies dient der Vorhersage und Verbesserung des Prozesses für die Nutzung in der Kreislaufwirtschaft oder der Gewinnung von Polymeren.

Projektablauf

Zunächst wird der Bruch von Holz am Einzelpartikel mittels Scherung in einer speziell dafür gefertigten Geometrie untersucht. Im Anschluss wird basierend auf den experimentellen Ergebnissen ein Modell in der Diskreten Elemente Methode entwickelt, welches das Verhalten abbilden kann. Dies erlaubt die Simulation und Optimierung des Mahlprozess für unterschiedliche Geometrien und Prozessparameter.

Vorgehensweise:

1. Untersuchung der Bruchmechanik beim Holzaufschluss am Einzelkorn
2. Programmierung und Parametrisierung eines Kontaktmodells zur Simulation des Schälens mit der Diskreten Elemente Methode
3. Schreiben eines AiF-Antrags und Zusammenstellen eines Konsortiums

Innovation

Ergebnisse der Optimierungsstudie ebenso wie das entwickelte Modell werden veröffentlicht und können in der Industrie für die Optimierung des mechanischen Holzaufschlusses genutzt werden.