Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung eines integrierten Plasmagas-Recyclingsystems (PlaCycle)

Um die Betriebskosten von AP-Plasmaprozessen zu senken, soll ein System entwickelt werden, welches die Rückführung der Plasmagase (insbesondere Argon und N2) in den Prozess ermöglicht. Hierzu werden Adsorbentien mit maßgeschneiderten Eigenschaften, Filterstrukturen speziell für hohe Gasflüsse und Gasreinigungssysteme entwickelt, welche eine effiziente Eliminierung von Nebenprodukten aus dem Efluentstrom eines Plasmasystems und eine Rezyklierung der Plasmagase ermöglichen.

Die Ergebnisse dieses Vorhabens tragen mit der Demonstrator-Entwicklung eines integrierten Plasmagas-Recyclingsystems signifikant und nachhaltig durch die Reduktion der Betriebskosten von Plasmadüsen mittels effizienter Gasausnutzung zur Verbesserung der Marktchancen der AP-Plasmatechnologie bei.

Seitens des Plasmaanlagenbaus, der vornehmlich durch KMU geprägt ist, können sie direkt genutzt und mit geringem finanziellen Aufwand in ein innovatives, anlagenadaptiertes Produkt für diversifizierte Märkte mit Bedarf an Sonderanfertigungen sowie für Nischenanwendungen umgesetzt werden. Auch KMU, die auf den Bereich von Lufttechnik, Absauganlagen oder von Luftfiltersystemen spezialisiert sind, können die gewonnenen Ergebnisse zur Entwicklung entsprechender Systeme nutzen. Aufgrund des Projekts entfallen für die KMU die Forschungs- bzw. Entwicklungskosten, so dass die Marktchancen der KMU im Anlagenbau mit geringem finanziellem Aufwand im Bereich FuE erheblich steigen. Ein okönomischer Effekt ist aufgrund der für den Endanwender relevanten Senkung der Betriebskosten von Plasmaanlagen gegenüber dem Stand der Technik zu erwarten. Den KMUs im Bereich von Lufttechnik, Absauganlagen oder Luftfiltersystemen ermöglicht die Umsetzung der Projektergebnisse in ein Produkt den Einstieg in die Querschnittstechnologie Plasmatechnik. Es ist anzunehmen, dass das Produkt "Integriertes Plasmagas-Recyclingsystem“ mittelfristig (ca. 1 Jahr nach Vorhabenabschluss) auf dem Weltmarkt vermarktbar ist.

Ergebniszusammenfassung:

Kernaufgabe des Vorhabens war die Aufbereitung des Plasmagases und dessen Rückführung in den Plasmaprozess. Durch Auswahl geeigneter poröser Materialien und Partikelfilter sollte eine hinreichende Reinigung der Abgase von Atmosphärendruckplasma-Prozessen erreicht werden. Ausgehend von den erhaltenen experimentellen Daten wurde ein modulares Filterkonzept bestehend aus 4 Adsorberschichten entwickelt, dass die Entfernung relevanter Abgasspezies gewährleistet. Darauf basierend konnte ein Demonstrator aufgebaut werden, dessen Filtereffizienz am realen Prozess bewiesen werden konnte. Mit diesem entwickelten Demonstrator konnte das Prozessabgas hinreichend gereinigt werden und eine Rückführung des gereinigten Plasmagases in den Prozess ermöglicht werden. Mit abschließenden Versuchen konnte das Konzept des Plasmagasrecyclings erfolgreich demonstriert werden. Die Ergebnisse dieses Projekts tragen signifikant und nachhaltig zur Reduktion der Betriebskosten durch effiziente Gasausnutzung bei AP-Plasmaprozessen bei. Plasmaanwendungen stellen auch den Hauptanwendungsbereich der entwickelten Technologie dar. Ziel ist die Integration des Plasmagas-Recyclingsystem in bestehende Anlagensysteme. Weiterhin kann das entwickelte Filterkonzept auf weitere Prozesse bei denen toxische Abgase entstehen und eine Filtrierung notwendig ist, mit lediglich geringfügigen Anpassungen übertragen werden. Damit ergeben sich zusätzliche Einsatzgebiete bspw. bei Hochleistungs-Laserprozessen. Daher werden auch Bereiche wie Lufttechnik, Absauganlagen oder Luftfiltersysteme adressiert, in denen die gewonnenen Ergebnisse zur Neuentwicklung entsprechender Systeme genutzt werden können.