Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM
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Papiermaschine
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Papiermaschine

Papiermaschine

In den verschiedenen Sektionen einer Papiermaschine wird die Papierbahn schrittweise entwässert. Hierbei gewährleisten moderne Bespannungen eine optimale Performance.

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Analyse und Optimierung von Papiermaschinenbespannungen

Papiermaschinenbespannung

Die Grundprinzipien des Papierherstellungsprozesses sind heutzutage noch dieselben wie vor fast 500 Jahren. Nur sind Schöpfen, Pressen und Trocknen heute optimierte und schnelle Prozesse innerhalb moderner Papiermaschinen. Beginnend mit einer Faserstoffsuspension wird die entstehende Papierbahn mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2000 m/min auf Bespannungen durch die Papiermaschinen transportiert. Diese meist textilen Strukturen haben neben dem reinen Transport der Papierbahn auch die wichtige Aufgabe, die Entwässerung des Papiers zu unterstützen.

Simulation des Pressspalts

Wir analysieren und simulieren das Verhalten von Pressfilzen. Diese Art von Bespannungen ist essenzieller Bestandteil der mechanischen Entwässerung innerhalb der Pressensektion der Papiermaschine. Die optimierte Entwässerung innerhalb der Presse reduziert den Einsatz von thermischer Energie in der Trockenpartie, was die Energiekosten deutlich senkt und die Umwelt schont.

Papiermaschinenbespannung

Die Grundprinzipien des Papierherstellungsprozesses sind heutzutage noch dieselben wie vor fast 500 Jahren. Nur sind Schöpfen, Pressen und Trocknen heute optimierte und schnelle Prozesse innerhalb moderner Papiermaschinen. Beginnend mit einer Faserstoffsuspension wird die entstehende Papierbahn mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2000 m/min auf Bespannungen durch die Papiermaschinen transportiert. Diese meist textilen Strukturen haben neben dem reinen Transport der Papierbahn auch die wichtige Aufgabe, die Entwässerung des Papiers zu unterstützen.

 
 
 
 
 
 
 

Simulation des Pressspalts

Papiermaschinenbespannung

Die Grundprinzipien des Papierherstellungsprozesses sind heutzutage noch dieselben wie vor fast 500 Jahren. Nur sind Schöpfen, Pressen und Trocknen heute optimierte und schnelle Prozesse innerhalb moderner Papiermaschinen. Beginnend mit einer Faserstoffsuspension wird die entstehende Papierbahn mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2000 m/min auf Bespannungen durch die Papiermaschinen transportiert. Diese meist textilen Strukturen haben neben dem reinen Transport der Papierbahn auch die wichtige Aufgabe, die Entwässerung des Papiers zu unterstützen.

 
 
 
 
 
 
 

Simulation des Pressspalts

Simulation einer Durchströmung eines virtuellen Pressfilzes
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Simulation einer Durchströmung eines virtuellen Pressfilzes. Der Pressfilz ist dabei aus einer Faserlage (dunkelgelb), einem Gewebe (rot und hellgelb) und einer Membran (blau) aufgebaut. In der Membran und der Gewebelage sieht man in der Darstellung deutlich die höhere Strömungsgeschwindigkeiten (rot) bedingt durch die geringere Porosität.

Die mechanische Entwässerung ist ein komplexer strömungsdynamischer Vorgang, der von Effekten auf einer mikroskopischen Skala bis zur Makroskala beeinflusst wird. Diese Dimensionen beziehen sich auf textile Strukturen bis hin zu Presswalzen mit über 1m Durchmesser. Dementsprechend ist die Umsetzung auch durch eine Multiskalensimulation realisiert.

 

Multiskalensimulation von Papiermaschinenbespannung

Ausgangspunkt für die mikroskopische Analyse ist eine Strömungssimulation mittels der von uns entwickelten Software GeoDict. Dabei bietet GeoDict die Möglichkeit, reale sowie auch virtuell erzeugte Pressfilzstrukturen zu analysieren.
In der Makrosimulation kann dann eine Vielzahl von Maschinenparametern mit den aus der Mikrosimulation gewonnenen Daten kombiniert werden. Neben der reinen Entwässerungsleistung bietet diese Simulation auch einen besseren Einblick in die Dynamik der mechanischen Entwässerung, um Neuentwicklungen zu unterstützen. Die Simulation bietet neben der Analyse von existierenden Pressfilzen und Papiermaschinen auch die Möglichkeit, Innovationen im Vorfeld zu testen. Dabei gewährleistet die künstliche Generierung virtueller und neuartiger Strukturen mit der dazugehörigen Entwässerungssimulation einen technologischen Vorsprung.

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