TOMOCON

Das europäische Marie-Skłodowska-Curie-Trainingsnetzwerk "Smart tomographic sensors for advanced industrial process control (TOMOCON)" vereint 12 internationale akademische Institutionen und 15 Industriepartner, die gemeinsam auf dem aufstrebenden Gebiet der industriellen Prozesskontrolle mit intelligenten tomographischen Sensoren arbeiten. Das Netzwerk soll die wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen für die Integration von bildgebenden Sensoren in industrielle Prozesse legen und deren funktionale Machbarkeit im Labor- und Pilotmaßstab demonstrieren.

4 Doktoranden an 3 europäischen akademischen Instituten (der Chalmers University of Technology, der University of Eastern Finland und dem KIT) beschäftigen sich mit der Entwicklung der Mikrowellen- bzw. Elektrokapazitäts-Tomographie (MWT und ECT) und deren Anwendung bei der Mikrowellentrocknung von porösen Materialien. Diese werden eingesetzt, um die Feuchteverteilung in einem porösen Material zu detektieren und Informationen für die Prozesssteuerung zu erhalten. Die Technologie soll schließlich an einer Förderbandanlage im industriellen Maßstab zur mikrowellenunterstützten Trocknung von Polymerschäumen demonstriert werden. In einem ersten Ansatz wurde eine virtuelle Demonstration auf Basis von Simulink-Software entwickelt, die eine Prozesssimulation, vorwärts- und rückwärtsgerichtete Problemlöser für die ECT- und MWT-Tomographiesensoren sowie Algorithmen für die Prozesssteuerung beinhaltet.

Während des Trocknungsprozesses von Polymerschaum muss das Problem der ungleichmäßigen Erwärmung und Trocknung durch eine optimierte Steuerung der Mikrowellenleistungsverteilung gelöst werden, was Zeit- und Energieeinsparungen im Prozess ermöglicht. Eine solche präzise Steuerung der Mikrowellenleistung erfordert eine nicht-invasive in-situ-Messung der unbekannten Verteilung der Feuchtigkeit im Material. Daher werden Sensoren für die Mikrowellen-Tomographie und die elektrische Kapazitäts-Tomographie entwickelt und installiert, um die Feuchtigkeitsverteilung im Inneren des Schaums abzuschätzen. Diese Informationen werden von der Steuerung verwendet, um eine maximale Effizienz zu erreichen.

Der erste Ansatz des Mikrowellentomographie-Messaufbaus ist in Abb. 1 (links) dargestellt. X-Band (8,2-12,4 GHz) offene Hohlleiterantennen werden zum Senden/Empfangen der elektromagnetischen Wellen verwendet. Diese Art von Antenne wurde gewählt, um elektromagnetische Interferenzen mit 2,45 GHz aus dem Hochleistungs-Mikrowellenofen zu vermeiden. In dem trockenen Schaumstoff befindet sich eine 40%ige (Nassbasis) Feuchtigkeit. Abb. 1(rechts) zeigt das rekonstruierte Bild unter Verwendung des Bildgebungsalgorithmus der multistatischen gleichmäßigen Beugungstomographie (MUDT).

Abbildung: Rekonstruiertes Bild mit MWT

Kontakt: Adel Omrani Hamzekalaei

Finanzierung: H2020-MSCA-ITN-2017; Grant agreement 764902; www.tomocon.eu

Laufzeit: 2017 - 2022