KMU-innovativ Cyber-physisches System zur Inline Leck-Detektion an Membranfiltrationsmodulen mittels ortsaufgelöster Diodenspektroskopie (CLeo)

Motivation
Durch die aktuelle EU-Abwasserrichtlinie sind mittelfristig bis zu 71.000 Kläranlagen EU-weit mit einer zusätzlichen vierten Reinigungsstufe zur Entfernung von Mikroschadstoffen, Mikroplastik und Krankheitserregern auszustatten. Mikro- und Ultrafiltrationssysteme ermöglichen dies effizient und sicher. Die Herstellung der Filtersysteme ist weitestgehend automatisiert. Allerdings wird die Qualitätssicherung zur Erkennung von Fehlstellen und Leckagen noch manuell mit Hilfe des Blasentests im Wasserbad durchgeführt. Nach der Befeuchtung müssen die Filtersysteme in einem weiteren Tauchbad für den Transport stabilisiert werden, um eine Zerstörung des Membransystems zu verhindern. Zur Effizienzsteigerung ist ein automatisierbares Prüfverfahren ohne nachfolgende Stabilisierung der Filtermodule notwendig.

Ziele und Vorgehen
Ziel des KMU-innovativ Projekts CLeo ist die Entwicklung einer Inline-Qualitätsprüfung, die Leckagen erkennt, ohne die Struktur der Membran zu beeinflussen. Dazu ist eine Prüfkammer prototypisch zu erarbeiten, in der Filtermodule mit Kantenlängen >1m mit einem Prüfgas beaufschlagt und eventuelle Leckagen über Spektroskopie örtlich aufgelöst detektiert werden. Zunächst wird das mechanische und optische Grundkonzept der Zelle erstellt und mögliche Komponenten, z.B. für das automatische Handling der Module, werden ausgewählt. Die Korrelation zwischen Leckstrom und Detektionssignal wird ermittelt und eine KI-basierte Bildverarbeitung umgesetzt.

Innovationen und Perspektiven
Die automatisierte Leckageerkennung trägt zu einer deutlich ökologischeren und kosteneffizienteren Produktion von Filtermodulen bei. Durch die präzise Lokalisierung der Leckagen wird zudem eine automatisierte Reparatur der Module möglich. Hierdurch kann die Produktion kostengünstig für den zukünftigen Bedarf hochskaliert werden, ohne dass die Qualität der Module negativ beeinflusst wird. Das Prüfsystem eignet sich generell für alle Arten von Filtermodulen, wie sie beispielsweise in der Lebensmittelindustrie oder der chemischen Industrie eingesetzt werden.

• DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• ibl Maschinenbau GmbH
• Westsächsische Hochschule Zwickau
• WTA UNISOL GmbH