Morphologische Modellierung und Simulation von Kristallisationsprozessen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Heiko Briesen
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik ; Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238696028

Die Form von Partikeln ist ein wichtiges Charakteristikum, welches die physikalischen Eigenschaften und die weitere Verarbeitung von sowohl kristallinen wie auch nicht-kristallinen Partikeln stark beeinflusst. Bisher wird die Partikelform meist lediglich in sehr vereinfachter Weise behandelt. Grund dafür ist zum einen die schwierige experimentelle Charakterisierung der detaillierten Form zum anderen aber auch die besonderen modellierungstechnischen Herausforderungen. Ziel dieses Projektes ist es, ein Rahmenwerk zu entwickeln, das konvexe, facettierte Kristalle ebenso beschreiben kann, wie abgerundete und aggregierte Partikel. Die Formcharakterisierung soll dabei sowohl für die experimentelle Charakterisierung als auch für die Modellierung gleichermaßen zweckmäßig sein. Das Rahmenwerk basiert auf Konzepten der Konvexgeometrie (z.B. Minkowski-Addition). Der Hauptfokus des Projektes hinsichtlich der Anwendung liegt dabei auf Kristallisationsprozessen, wobei das Rahmenwerk so flexibel ist, dass es konsistente Partikelcharakterisierungen auch über verschiedene Grundoperationen hinweg erlaubt. Eine detaillierte experimentelle Charakterisierung mit der Identifikation der vollen drei-dimensionalen Form wird durch die Kombination von Mikrocomputertomographiemessungen und entsprechenden drei-dimensionalen Bildanalysewerkzeugen erhalten. Modellierungs- und Simulationswerkzeuge, die auf dieser Charakterisierung aufbauen, zielen darauf ab, die Vorhersagekraft von Modellen durch rigorose Berücksichtigung der Partikelform zu erhöhen. Schließlich werden die entwickelten Konzepte der Formrepräsentation in das übergreifende Simulationswerkzeug, welches im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP 1679 entwickelt wird, integriert.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1679: Dynamische Simulation vernetzter Feststoffprozesse