Untersuchung der CO2-Schneebildungsmechanismen zur gezielten Beeinflussung der Schneeeigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Strömungsmechanik ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 157586885

Das Strahlen mit festem Kohlendioxid hat sich in den letzten Jahren als ein Reinigungs- undEntschichtungsverfahren für verschiedenste Anwendungen etabliert. Der Grund dafür ist in denbesonderen Eigenschaften des Kohlendioxids (CO2) zu sehen. Bei Umgebungsdruck ist CO2entweder fest oder gasförmig. Beim Strahlvorgang mit festem Kohlendioxid geht dieses in dengasförmigen Zustand über, wodurch das ent-fernen des Strahlmittels entfällt. Insbesondere beimEntfernen gesundheitsgefähr-dender Stoffe wie Asbest, stellt dies hinsichtlichEmissionsbehandlung und Entsorgung einen Kostenvorteil dar. Darüber hinaus können durchden Einsatz von Kohlendioxid weitaus umweltschädlichere Verfahren und Substanzen ersetztwerden. Dazu zählen unter anderem Lösungsmittel und andere Chemikalien, die z. B. beimVorbehandeln vor dem Kleben und dem Lackieren eingesetzt werden. Für die Erweiterung derAnwendungsgebiete und die Verbesserung der Effizienz sowie des Prozesses sind dieKenntnisse über die speziellen Eigenschaften des Kohlendioxids bzw. des CO2-Schnees unddessen Entstehung notwendig. Zurzeit existieren jedoch keine wissenschaftlich fundiertenErkenntnisse dazu. Dementsprechend fehlt es auch an geeigneten Messverfahren zurBeurteilung der Eigenschaften des CO2-Schnees. Eine Erhöhung des in Schnee umgesetztenAnteils an flüssigem CO2, der Schneeausbeute sowie die gezielte Beeinflussung derSchneeeigenschaften bilden die Grundlage für die weitere Entwicklung des Strahlens mitfestem Kohlendioxids.In einem ersten Arbeitsschritt werden die Entstehungsmechanismen des Kohlendioxidschneesuntersucht und mit Hilfe eines Verfahrensmodells beschrieben. Die darausgewonnenen Erkenntnisse werden anschließend genutzt, um die CO2-Schnee-ausbeute zuerhöhen. Auf Basis der Ergebnisse werden dann die Möglichkeiten zur gezielten Beeinflussungder Eigenschaften, z. B. Härte, Struktur und Geometrie der CO2-Schneepartikel untersucht. Fürdie objektive Bewertung dieser Maßnahmen werden Messverfahren entwickelt, die alsStandard für das CO2-Schneestrahlen verwendet werden können. Schließlich werden allegewonnen Erkenntnisse mit Hilfe einer Matrix ökonomischen und technischenGesichtspunkten gegenübergestellt und bewertet. Unter Verwendung dieser Matrix wird einKonzept einer CO2-Schnee-strahlvorrichtung erstellt, die eine wesentlich höhereSchneeausbeute aufweist und darüber hinaus die entstehenden Partikel hinsichtlich ihrerEigenschaften gezielt be-einflussen kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen