IntelliPast - Entwicklung eines intelligenten und autonomen Pastenproduktionsverfahrens
- Ansprechperson:
Prof. Dr.-Ing. Hermann Nirschl, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, Simon Otte
- Projektgruppe:
Kevin Raczka (MVM), Simon Otte (wbk)
- Förderung:
BMBF
- Projektbeteiligte:
Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM / KIT), Institut für Partikeltechnik (IPAT / TU Braunschweig), Institut für Produktionstechnik (wbk / KIT)
- Starttermin:
01.01.2021
- Endtermin:
30.06.2024
Ziele und Ergebnisse
Das Projekt IntelliPast fokussiert auf die Weiterentwicklung des Extrusionsprozesses zu einem intelligenten, autonomen und kontinuierlich arbeitenden Pastenherstellungsprozess durch die Trennung der Prozesse Trockenmischen und Dispergieren in einem Mehrkammersystem. Auf Basis von Prozessstudien für eine autonome Produktion und der Integration von in-situ Methoden soll ein modellprädiktives Steuerungssystem entwickelt werden, das eine konstante Pastenqualität unter Berücksichtigung von Unsicherheiten und Einschränkungen gewährleistet. Hierzu muss eine Qualitätsgröße entwickelt werden, die den Zustand der Suspension beschreibt. Diese Größe muss in direktem Zusammenhang mit indirekt messbaren Größen wie Fließverhalten, Konzentrationen und Partikelgrößenverteilung stehen. Methoden des maschinellen Lernens können eine Alternative sein, um Beziehungen abzuleiten, die eine Korrelation zu den wichtigen Parametern herstellen.
Inhalte und Vorgehensweise
Das Forschungsprojekt gliedert sich in mehrere Arbeitspakete (AP), die jeweils spezifische Ziele verfolgen.
Im ersten Arbeitspaket (AP 1) erfolgt die Anpassung der Anlagen für eine autonome Produktion. Dabei stehen drei Unteraufgaben im Fokus: die Etablierung eines Referenzprozesses für Extrusion und Dispergierung, die Entwicklung einer Prozessstrategie und die Gestaltung eines Reinigungskonzepts für die Gesamtanlage.
Das zweite Arbeitspaket (AP 2) befasst sich mit der Integration von Messtechnik. Hier werden unter anderem die Charakterisierung des Extrusionsprozesses mit In-situ-Messungen und die Integration dieser Messgrößen in digitale Zwillinge für Regelungszwecke durchgeführt.
In AP 3 liegt der Fokus auf der Entwicklung einer intelligenten Prozessführungsstrategie. Dies umfasst die Entwicklung von Regelungsstrategien für den Extruder sowie die Integration in eine übergeordnete Steuerung.
Das vierte Arbeitspaket (AP 4) zielt darauf ab, Prozessführung und Automatisierung zusammenzuführen. Hier werden die Prozessführungsstrategien abgestimmt und integriert, und es wird eine Skalierungs-Methodik für die Prozessführung entwickelt.
Schließlich konzentriert sich das fünfte Arbeitspaket (AP 5) auf die vollständige Automatisierung, Integration und Vernetzung der Anlage. Dies beinhaltet die Inbetriebnahme und Vernetzung der Anlagenteile mit dezentraler Steuerung sowie die Konfiguration einer übergeordneten Leitstands-Steuerung.
Durch die strukturierte Abwicklung dieser Arbeitspakete streben wir eine ganzheitliche Lösung an, die eine autonome Produktion in der Anlage ermöglicht und die Effizienz sowie Qualität der Produktion deutlich verbessert.
Gesamtprojektvolumen
645.268,32 €