Institutsbericht 2008-2009 - Institut für Siedlungswasserbau ...

Dissertationen
Systematic design and process optimisation of
a robot for treatment of biomass in solar dryers
Solare und solarunterstützte Trocknungsverfahren haben
sich als technisch und wirtschaftlich sinnvolle Alternative
zu den konventionellen Trocknungsverfahren
für kommunale Klärschlämme etabliert. Erhebliches
Potential besteht jedoch in der solarunterstützten
Trocknung weiterer biogener Reststoffe, wie zum Beispiel
Bioabfällen, Holzhackschnitzeln, Gärresten oder
Abfällen aus der Lebensmittelproduktion. Durch die
Novellierung des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes ab
2009 wird dieser Bereich der Biomassetrocknung an
Bedeutung gewinnen.
Für eine vollautomatische Beschickung, Verteilung und
Entleerung sowie für das Durchmischen und Rückmischen
dieser Biomassen gibt es zur Zeit keine integrierte
Verfahrenstechnik. Um diese Lücke zu schließen
und auf die gestiegenen Anforderungen zu reagieren,
wurde in dieser Arbeit ein neuartiger, kosteneffizienter
Misch- und Förderroboter entwickelt und in Praxisversuchen
getestet. Im Gegensatz zu bestehenden Systemen,
sollte der Roboter in der Lage sein, verschiedene
Arten biogener Reststoffe weitgehend autonom
zu verarbeiten.
Da aber gegenwärtig speziell für die Biomasse-Verfahrenstechnik
keine verbindlichen Produktentwicklungs-
und Optimierungsmethoden existieren, wurden
bestehende allgemeine Entwicklungsmethoden für den
Einsatz in der Biomasse-Verfahrenstechnik optimiert
bzw. eigene Konstruktions- und Optimierungsmethoden
entwickelt. Mittels dieser Methoden wurde der
Misch- und Förderroboters konzipiert, konstruiert, simuliert
und als erster Prototyp gefertigt. In großtechnischen
Versuchen wurde das Förderverhalten dieses
ersten Prototyps unter verschiedenen prozeßtechnischen
Einstellungen vermessen und anschließend
modelliert.
Die dabei ermittelten Kenngrößen dienten als Grundlage
für die Entwicklung von verschiedenen, miteinander
konkurrierenden Bewegungsstrategien des
Roboters. Diese wurden simuliert und bewertet, sodaß
die prozeßtechnisch beste Strategie für die Bewegungssteuerung
des Roboters gewählt werden konnte.
Eine optimierte Version des Roboters wurde gefertigt
und für die Vorserienproduktion und den Markteintritt
empfohlen.
Der in dieser Arbeit präsentierte Methoden-Mix führte
bei kurzen Entwicklungs- und Optimierungszeiten zu
einer innovativen und kosteneffizienten technischen
Lehrstuhl für Abfallwirtschaft und Abluft
Prototyp des entwickelten Misch- und Förderroboters
im Feldversuch.
Das entwickelte Aggregat im großtechnischen Einsatz
in einer Solartrocknungsanlage in der Nähe von Wien,
Österreich.
Digitale Analyse des Zusammenspiels von Mensch und
Maschine (Beispiel: Öffnen der Motorhaube).
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