Verborgener Mikrokosmos

Bei der Entwicklung neuer, feinerer und noch leistungsfähigerer Filtermedien setzt MANN+HUMMEL auf modernste Simulationstechnologie. Neben computergestützten Analysen der Faserstrukturen, werden virtuelle Modelle entwickelt, um wissensbasiert die Filtrationsleistung für die unterschiedlichsten Anwendungen zu optimieren.

Auf dem Monitor erscheinen riesige zerklüftete Höhlen, Vorsprünge und Vertiefungen. Die Analyse der hochauflösenden computertomographischen Aufnahmen des Filtermediums ermöglicht dem Entwickler ein tiefgreifendes Verständnis der dreidimensionalen Faserstruktur durch einen einzigartigen Einblick in die Faseranordnung sowie Gradientenstruktur. Mithilfe komplexer Modelle sowie unter Einsatz von Hochleistungsrechnern kann die Schmutzbeladung über die Lebensdauer des Materials simuliert werden. Visualisierungen zeigen anschaulich, wo und wie sich die Schmutzpartikel im Filtermedium verteilen. Daraus können Rückschlüsse gezogen werden, welchen Einfluss die Struktureigenschaften des Fasermaterials auf die Filtrationsleistung haben.

Software vs. Experiment

Schon seit Jahren arbeitet MANN+HUMMEL mit Hochdruck an der Entwicklung und Verbesserung von virtuellen Methoden zur Charakterisierung von Filtermedien und hat sich auf diesem Gebiet einen Wissensvorsprung verschafft. Die Ansprüche an moderne Filter zum Schutz von Motor, Fahrzeug und Insassen werden immer höher. Bei der Entwicklung neuer Filtermedien werden daher leistungsstarke Softwaretools als Ergänzung zu konventionellen Prüfverfahren zunehmend wichtiger. Während früher in Pilotanlagen mit Materialien so lange experimentiert wurde, bis die gewünschte Filtrationsleistung erreicht war, arbeiten die Experten heute auch auf Grundlage von computergestützten Analysen der Faserstrukturen. Sie optimieren die Materialien zielgerichtet und wissensbasiert, unterstützt durch innovative Berechnungsprogramme.

Virtuelle Modellierung eines Zellulosefiltermediums mit anschließend simulierter Staubbeladung

Feinjustierung bis zum Optimum

Anhand der Erkenntnisse aus den computertomographischen Aufnahmen entwickeln Simulationsexperten virtuelle parametrische Modelle. Die Software benötigt dafür eine Beschreibung des Filtermediums durch charakteristische Eigenschaften wie Faserdurchmesser, Packungsdichte und den Aufbau der Schichten. Das so berechnete 3D-Modell ermöglicht dann buchstäblich das Eintauchen in den Mikrokosmos des Filtermaterials, dessen Tausendstel-Millimeter-Strukturen für das bloße Auge nicht sichtbar sind. Der entscheidende Vorteil: Die Eigenschaften des virtuellen Modells lassen sich durch Variieren der Parameter jederzeit verändern. Für ganz spezifische Anwendungszwecke können so Filtermedienstrukturen mit optimalen Filtrationseigenschaften in einer Feinjustierung generiert werden.

Die Optimierung erfolgt damit nicht empirisch, sondern wissensbasiert auf Grundlage der in der virtuellen Filtermediencharakterisierung erlangten Kenntnisse. Dadurch können Entwicklungsschleifen eingespart und innovative Lösungen für die Zukunft entwickelt werden.

Lokale Kompetenz für Suzuki

Saugrohre aus dem globalen MANN+HUMMEL Netzwerk.

Die Filter werden immer individueller

Dr. Martin Lehmann spricht im Interview über den Luftfilter der Zukunft.

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– Halle 8, Stand D37.