Im Verbundprojekt »CLeo« entsteht ein innovatives Prüfsystem, das Leckagen in industriellen Membranfiltern automatisiert, zerstörungsfrei und in Echtzeit erkennt. Entwickelt wird die Technologie unter der Leitung von DBI Gas- und Umwelttechnik gemeinsam mit dem Fraunhofer-Anwendungszentrum für Optische Messtechnik und Oberflächentechnologien AZOM sowie weiteren Projektpartnern. Die laserbasierte Lösung kombiniert optische Spektroskopie mit KI-gestützter Datenverarbeitung und soll die bislang manuelle Qualitätskontrolle in der Membranproduktion grundlegend verbessern.
Das Ziel ist es, die Filtermodulproduktion effizienter, präziser und nachhaltiger zu gestalten. Indem Leckagen direkt während der Herstellung erkannt und lokalisiert werden, können Ausschuss reduziert, Ressourcen geschont und Umweltauflagen leichter erfüllt werden. Das System lässt sich branchenübergreifend einsetzen – unter anderem in der Wasserwirtschaft, Lebensmitteltechnik und Pharmaindustrie.
Hochpräzise Inline-Leckprüfung für Membranfilter
Die neue Prüftechnologie basiert auf ortsaufgelöster Diodenspektroskopie. Dabei wird ein Prüfgas durch das Filtermodul geleitet. Undichte Stellen erzeugen ein spezifisches Absorptionssignal, das durch die laserbasierte Spektroskopie detektiert wird. Die erhobenen Daten werden in Echtzeit mithilfe künstlicher Intelligenz analysiert. Das System identifiziert nicht nur das Vorhandensein von Leckagen, sondern lokalisiert diese exakt, was gezielte Nachbearbeitung oder Ausschleusung einzelner Module ermöglicht.
Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren wie dem Blasentest im Wasserbad arbeitet das »CLeo«-System zerstörungsfrei, schneller und deutlich ressourcenschonender. Auch der Prüfprozess selbst wird automatisiert – ein wesentlicher Vorteil für die Skalierbarkeit und Qualitätssicherung in der Serienproduktion von Membranmodulen.
Beitrag zur nachhaltigen Produktion
Gerade im Kontext zunehmender regulatorischer Anforderungen, wie etwa der neuen EU-Abwasserrichtlinie mit ihrer Forderung nach einer vierten Reinigungsstufe in Kläranlagen, steigt der Bedarf an leistungsfähigen und dichten Filtersystemen. Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen sind hierbei ein zentrales Element. Deren Produktionsprozesse, insbesondere Klebe- und Schweißverbindungen, bergen jedoch ein hohes Risiko für Leckagen. Das Projekt »CLeo« adressiert diesen Engpass, indem es Qualitätssicherung und Prozessoptimierung miteinander verbindet.
Neben ökonomischen Vorteilen trägt die Technologie maßgeblich zur Reduktion von Ausschuss, zur Ressourcenschonung und zu kürzeren Produktionszeiten bei. Eine aufwendige Nachbehandlung entfällt ebenso wie der Einsatz von Wasserbädern. Dadurch wird die Prüfkette insgesamt nachhaltiger, sauberer und effizienter.
Interdisziplinäres Projektkonsortium
Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt »Cyber-physisches System zur Inline Leck-Detektion an Membranfiltrationsmodulen mittels ortsaufgelöster Diodenspektroskopie« (CLeo) läuft über zwei Jahre und verfügt über ein Volumen von rund 1,4 Millionen Euro. Es vereint Know-how aus Werkstoffforschung, Maschinenbau, Messtechnik und Digitalisierung.
Die Projektkoordination liegt bei der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH, die auch für die Entwicklung der Gaseinbringung verantwortlich ist. Das Fraunhofer AZOM steuert das Leckdetektionsverfahren und die KI-Auswertung bei. Die ibl Maschinenbau GmbH entwickelt die automatisierte Handhabung der Module mittels Robotik. Die WTA Unisol GmbH integriert die Systemkomponenten und erstellt Prüflinge mit definierten Leckstellen. Die Westsächsische Hochschule Zwickau (WHZ) entwickelt Schutztextilien zur Optimierung der Messumgebung.
Hintergrund: Wandel in der Membranfiltration
Mikro- und Ultrafiltrationssysteme auf Membranbasis spielen eine Schlüsselrolle bei der platzsparenden und effektiven Reinigung von Prozess- und Abwässern in Industrie und Umwelttechnik. Die bisherigen Prüfmethoden gelten jedoch als Flaschenhals in der Qualitätssicherung: arbeitsintensiv, schwer automatisierbar und häufig ungenau. Das Projekt »CLeo« bietet eine technologische Alternative, die digitale Messtechnik, künstliche Intelligenz und Automatisierung zusammenführt – ein bedeutender Schritt für die Zukunft der Membranproduktion.