C1 Herstellung funktioneller Granulate und Agglomerate mit großen Energiedissipationsdichten

Zielsetzung

  • Schadensreduktion bei Schiffskollisionen durch Einbringen von granularen Füllstoffen in die Schiffsdoppelwände:
    • Auf äußere Wand einwirkende Kraft wird nach innen übertragen
    • Energiedissipation durch Bruch des Füllmaterials
  • Füllstoffe weisen bestimmte Anforderungen auf:
    • Nicht toxisch (Schutz der Umwelt)
    • Einhaltung von Brand-, Explosions- und Gesundheitsschutz
    • Pump- und Förderfähigkeit (leichte Entnahme bei Wartung)
    • Hydrophobie (keine Gewichtszunahme durch Feuchtigkeit)
    • Gewicht und Dichte (zusätzlicher Auftrieb)
  • Herstellung der Granulate/Agglomerate mittels Wirbelschicht-Sprühgranulation

Methoden und Arbeitsprogramm

  • Charakterisierung der Granulate/Agglomerate und Bewertung hinsichtlich der Energiedissipationsdichte:
    • Nanoindentation
    • Einzelkorn-Druckversuche (Elastizitätsmodul, Bruchfestigkeit)
    • Partikel-Luftkanonen-Aufprallversuche mit und ohne Looping

 

Abbildung 4: Aufprallversuche mit der Partikel-Luftkanone.

  • Bildgebende Verfahren zur Charakterisierung der Mikrostruktur:
    • Rasterelektronenmikroskopie (REM)
    • Mikro-Computertomografie (mCT)
  • Modellierung und Simulation des Granulationsprozesses und der entstehenden Granulate/Agglomerate in Multiskalenansätzen 
    • Gekoppelte Computational Fluid Dynamics (CFD)-Discrete Element Method (DEM)-Simulationen
    • Bonded Particle Modell (BPM)
    • Population Balance Modelling (PBM)

Literatur

[1] Fries, L. (2012): Discrete particle modeling of a fluidized bed granulator, Dissertation, Technische Universität Hamburg-Harburg.

[2] Dosta, M., Dale, S., Antonyuk, S., Wassgren, C., Heinrich, S., Litster, J.D. (2016): Numerical and experimental analysis of influence of granule microstructure on its compress ion breakage, Powder Technology, 299, S. 87–97.

[3] Eckhard, S., Fries, M., Antonyuk, S., Heinrich, S. (2017): Dependencies between internal structure and mechanical properties of spray dried granules – Experimental study and DEM simulation,  Advanced Powder Technology, 28, 1, S. 185-196.