Spritzreinigung nach dem Vorbild des Schützenfischs – BionicJet

Spritzreinigung nach dem Vorbild des Schützenfischs – BionicJet

Gefördert durch:Logo Bundesministerium

Das IGF-Vorhaben Nr. 20843 der Forschungsvereinigung Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung e.V. (IVLV e.V.) wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der IndustriellenGemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des
Deutschen Bundestages gefördert.

Inhalt:

Reinigungsprozesse spielen in einer Vielzahl unterschiedlicher Industriebranchen eine entscheidende Rolle. Hierbei sind beispielhaft die Lebensmittel- und Pharmaindustrie, wie auch die Kosmetik- und Chemieindustrie zu nennen. Eines der branchenübergreifend wichtigsten und am häufigsten verwendeten Reinigungsverfahren ist dabei die Spritzreinigung. Im Zuge der ständigen Optimierung dieser Reinigungsverfahren sind die Verbesserung der Reinigungsergebnisse, die Verminderung des Ressourceneinsatzes und die Reduktion von Taktzeiten von besonderem Interesse. Aufgrund dessen soll innerhalb dieses Projektes das Spritzreinigungsverfahren mittels Flüssigkeitsstrahlen hinsichtlich des Einsatzes von Zeit, Wasser, Chemie und Energie effizienter gestaltet werden.


Einen vielversprechenden Ansatz hierfür liefert die einzigartige und faszinierende Jagdstrategie des Schützenfisches. Dieser Fisch ist imstande mit Hilfe eines gezielten Wasserstrahls Insekten oberhalb der Wasseroberfläche in einer Entfernung von bis zu 2m „abzuschießen“, sodass diese ins Wasser fallen und erbeutet werden können (siehe Abbildung 1: a) Schützenfisch bei der Jagd eines Insektes mittels eines gezielten Wasserstrahls [1], b) CAD-Rendering des Versuchstandes.)
[1] Ingo Rischawy, (2014). Banded archerfish jetting water at an insect, Science News,Schützenfisch und CAD-Rendering
URL: http://www.sci-news.com/biology/science-sharpshooting-archerfish-02132.html).

Der zugrundeliegende Mechanismus basiert dabei auf der Erhöhung der Geschwindigkeit des Wasserstrahls am Fischmaul. Durch die Geschwindigkeitserhöhung während des Spuckvorganges holt das schnellere Strahlende die Strahlspitze ein, wodurch sich Wasser in dieser ansammelt. Diese Wasseransammlung führt zur Maximierung der Wirkung des Wasserstrahls am Aufprallort, da durch diesen Mechanismus der Impuls des Strahls räumlich konzentriert wird. Der Fisch ist dabei imstande die zugrundeliegende Geschwindigkeitsmodulation in Abhängigkeit von Distanz und Beutegröße anzupassen.


Dieses Prinzip der Geschwindigkeitsmodulation eines Wasserstrahls infolge dessen ein kurzer, aber intensiver Stoß auf das Zielobjekt wirkt, besitzt großes Potential zur Erhöhung der Reinigungswirkung bei gleichzeitiger Reduktion der Reinigungszeit und des Reinigungsmittelverbrauchs während der Spritzreinigung. Im Rahmen des Forschungsprojektes soll die Strahlcharakteristik im Hinblick auf verschiedene Versuchsparameter untersucht und die verbesserte mechanische Reinigungswirkung validiert werden. Im Anschluss sollen die Versuche im Labormaßstab auf technische Applikationen übertragen werden. Der Schwerpunkt dabei liegt auf der kostengünstigen, zuverlässigen und automatisierten Erzeugung dieser Wasserstrahlen, um diese branchenübergreifend z. B. in der industriellen Bauteilreinigung oder in Verbindung mit Lebensmittelverarbeitungsanlagen einzusetzen.