Welche Trends und Entwicklungen treiben die mechanische Verfahrenstechnik 2019 um? Wir geben Ihnen einen Überblick über die heißesten Neuigkeiten.

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Je feiner, desto besser Die heißesten Trends in der Verfahrenstechnik 2019

01.04.2019

Technologische Trends wie die additive Fertigung oder die Herstellung von Akkus zwingen die mechanische Verfahrenstechnik zur Entwicklung neuer Anlagentechnik. Eine Entwicklung, die dabei besonders zu berücksichtigen ist: Die Pulver werden immer feiner.

Die Werte für das letzte Quartal 2018 fehlen zwar noch, dennoch: „Der Zuwachs im vergangenen Jahr in der mechanischen Verfahrenstechnik liegt bis einschließlich des dritten Quartals 2018 bei zehn Prozent,“ berichtet Monika Mages, Marketing­referentin im VDMA. Für das Jahr 2018 dürfte der Zuwachs der deutschen Produktion von Maschinen und Apparate bei etwa vier Prozent liegen und 7,7 Milliarden Euro erreichen. Mehr als drei Viertel dieser Maschinen und Apparate werden exportiert.

Diese Exporte erreichten 2018 gut sechs Milliarden Euro und erhöhten sich gegenüber dem Vorjahr um acht Prozent. China führt die Rangliste in der Verfahrenstechnik mit einem Zuwachs von sechs Prozent auf 626 Millionen Euro an, gefolgt von den USA mit Exporten in Höhe von 584 Millionen Euro und damit zehn Prozent mehr als im Vorjahr. China ist nicht nur der größte Abnehmer, sondern im deutschen Markt auch ein bedeutender Wettbewerber: Während im Jahr 2018 die deutschen Einfuhren verfahrenstechnischer Maschinen und Apparate insgesamt um 9,8 Prozent zugenommen haben, wuchs die Einfuhr aus China um 18 Prozent. In den letzten fünf Jahren stieg der Import verfahrenstechnischer Technik nach Deutschland um insgesamt 20 Prozent, die Einfuhr aus China im gleichen Zeitraum um 46 Prozent.

Drohender Brexit zeigt Wirkung

Der Anteil an den Gesamtausfuhren liegt bei 38 Prozent, wobei der größte Teil in die 28 Mitgliedstaaten der EU geht. Der EU-Austritt Großbritanniens im März 2019 zeigt bereits jetzt negative Folgen im Maschinenbau. So sanken im Jahr 2017 die Ausfuhren deutscher Maschinenbauer in das Vereinigte Königreich um 2,9 Prozent auf 7,2 Milliarden Euro.

2016 fanden sich hier mehr als 300 Hersteller von Anlagen für die Prozesstechnik mit etwa 44.800 Beschäftigten und einem Produktionsvolumen von 7,1 Milliarden Euro bei einem Weltmarktanteil von 16 Prozent. Das dokumentiert sich auch in der Powtech 2019. Ohne zerkleinern, agglomerieren, trennen, sieben, mischen, lagern und fördern geht wenig bei Food, Pharma, Chemie & Co., und das macht die mechanische Verfahrenstechnik zu einem Ausgangspunkt vieler Produkte.

Immer feinere Partikel werden verlangt

Mit der zunehmenden Bedeutung von Lithium-Ionen-Batterien rückt auch deren Herstellung und damit die mechanische Verfahrenstechnik ins Blickfeld. Dabei treiben die aufwendige Fertigung wie auch die teuren Ausgangsmaterialien die Kosten in die Höhe. Ein weiterer prosperierender Bereich ist die additive Fertigung. Speziell die zur Herstellung metallener Bauteile benötigten Metallpulver müssen aus gleichmäßig feinen, perfekt runden Partikeln unter 45 μm Durchmesser und hoher chemischer Reinheit bestehen.

„Ein Trend in vielen Bereichen ist der zu immer feineren Pulvern von 3,5 bis 6 μm, denn die größeren Oberflächen bringen eine höhere Wechselwirkung und homogenere Produkte“, weiß Axel Ebbecke, Vorsitzender der Ebbecke Verfahrenstechnik. Das bringt in Batterien eine höhere Packungsdichte ohne Fehlstellen und bei Lebensmitteln eine bessere Qualität.

Um diese Partikelqualität sicherzustellen, werden immer feinere Siebe eingesetzt. Denn speziell bei der additiven Fertigung gilt: Je höher der Fehlkornanteil, umso höher ist auch das Risiko von Defekten im Bauteil. Mit Taumelsiebung bleiben noch 0,7 Prozent Fehlkorn und bei Plansieben geht der Anteil sogar auf 0,35 Prozent herunter. Immer öfter wird das Sieben auch mit Ultraschall kombiniert; die anschließende Analyse ist wesentlich. „Mit optischen Verfahren wie der Dynamischen Bildanalyse (DIA) lassen sich Metallpulver schnell und genau ab einem Mikrometer Partikelgröße analysieren“, berichtet Gerhard Raatz, Sales Director von Retsch Technology. „Zusätzlich erhält der Anwender eine Fülle von Materialdaten, wie beispielsweise die Partikelform, zum besseren Verständnis der Pulverqualität.“ Hergestellt werden solche feinen Pulver beispielsweise mit Hilfe der Pulververdüsung der Schmelze – einem sehr aufwändigen Verfahren.

Um auch Kunststoffe in feine Partikel mahlen zu können, muss dieser auf -50 bis -80 °C heruntergekühlt werden. In der Regel lassen sich Kunststoffe erst dann überhaupt mahlen. Kryogene Mahltechnik gestattet generell feine Mahlprodukte. Aber auch konventionell lassen sich erstklassige Ergebnisse erreichen. So hat es Ebbecke geschafft, mit einer Neuentwicklung bei einer Spiralstrahlmühle Partikel von 1,5 μm Durchmesser herzustellen.

Auch die Additive zum Fracking sind pulverförmig, Ölleitungen benötigen Pulveradditive, um den Pumpenwiderstand zu reduzieren, und Lacke mit Effektpigmente benötigen ebenfalls kleinste Partikel. Ein Randbereich dazu sind Dry Liquids. Hierbei werden Flüssigkeiten auf Pulverlagen aufgesprüht, um sie besser handelbar zu machen. So wird etwa bei 20 °C klebriges Harz auf 60 bis 70 °C aufgeheizt und auf Silicatpulver aufgesprüht. Das Silicat saugt es auf und das Ganze ist dann als frei fließendes Pulver gut handhab- und dosierbar.

In vielen Prozessen spielt die Trocknung eine große Rolle. Ob das jetzt der Graphit-Slurry zukünftiger Akkus ist oder Glasuren in der Lebensmittelindustrie – früher wurde hier unter anderem mit Infrarot gearbeitet. Heute will man Produkte, speziell in der Lebensmittelherstellung, möglichst nicht thermisch belasten. Die Vakuumtechnik bietet hier große Vorteile, denn sie holt auch die innere Feuchte heraus und manche Batteriechemikalien sind nur so zu trocknen.

Bei Ebbecke sieht man noch eine Entwicklung. „In einem volatilen Markt lieben es Firmen bei langwierigen Planungs- und Genehmigungsverfahren nicht, große Summen zu investieren. Deshalb werden teilweise komplette Werke outgesourct mit Logistik und allem was dazugehört“, sagt Axel Ebbecke.

Modularisierung wird immer wichtiger

Ein weiterer wichtiger Trend ist zudem das Standardisieren und Modularisieren der Anlagen. Um hier das Umrüsten der Anlagen effizienter zu gestalten, ist es sinnvoll, bestimmte immer wieder auftauchende Prozessschritte, wie zum Beispiel Rühren und Verdampfen, als eigene Module mit einheitlichen mechanischen und Software-Schnittstellen zu versehen.

Aber auch im normalen Gebrauch lohnt sich das Modularisieren und die speziellen Kenntnisse über jeden Schritt. „Je mehr wir bei der Verfahrensentwicklung über die vor- und nachgelagerten Schritte wissen, umso besser können wir die Schnittstellen managen“, erläutert Detlef Steidl, Senior Director of Sales Filtrationstechnik bei BHS-Sonthofen. „Wenn wir beispielsweise in der Filtration die für das Trocknungsverfahren optimale Restfeuchte kennen, berücksichtigen wir dies bei der Konzeption der Filterlösung. Umgekehrt hat der Reaktor einen erheblichen Einfluss auf die Filterleistung.“

Im Bestreben eines nachhaltigen Umgangs stehen auch Biochemicals im Fokus. Dabei werden chemische Produkte auf Basis nachwachsender Rohstoffe wie Pflanzenabfälle oder organische Reststoffe gewonnen. Der Umgang mit sich häufig ändernden Naturprodukten erhöht die Herausforderungen noch einmal und führt unter anderem zu einem intensivierten Aufwand an intelligenten Prozessüberwachungen.

Bildergalerie

  • Der Taktbandfilter ist ein kontinuierlich arbeitender, horizontaler Vakuumfilter, mit dem sedimentierende Feststoffe sicher und schonend abgetrennt werden.

    Bild: BHS Sonthofen

  • Mischzentrum mit Verwiegung: Ein Trend in vielen Bereichen ist der zu immer feineren Pulvern.

    Bild: Ebbecke Verfahrenstechnik

  • Zur Herstellung defektfreier Bauteile mittels Additiver Fertigung benötigt man ein Metallpulver aus optimal runden, chemisch hochreinen Partikeln.

    Bild: SMS-Group

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