Mehrskalenmodellierung des Sprühtrocknens keramischer Suspensionen

Ziel des Vorhabens war die Entwicklung einer Simulationsmethodik für die Modellierung des Sprühtrocknens keramischer Suspensionen, um Vorhersagen über Gestalt und Eigenschaften der Granulen machen zu können. Dies sollte durch Kombination partikelbasierter Simulationsverfahren auf Granulat- und Anlagenskala erreicht werden. Bei der Sprühtrocknung keramischer Suspensionen handelt es sich um einen pulvertechnologischen Prozess, mit dem exakt definierte, gut fließfähige Pulvergranulen hergestellt werden. Um mit ihnen durch Verpressen und Sintern keramische Bauteile herzustellen, sind ihre Eigenschaften von entscheidender Bedeutung. Die gezielte Veränderung dieser Eigenschaften durch Prozessoptimierung erfolgte in der Vergangenheit jedoch primär empirisch. In diesem Vorhaben soll daher eine durchgängige Simulationsmethodik entwickelt werden, um das Sprühtrocknen von der keramischen Suspension bis zum Granulat zu beschreiben. Dies wird Vorhersagen über die wesentlichen Granuleneigenschaften wie Morphologie, Gestalt, Fließfähigkeit und Schüttwinkel und ihre Korrelation mit den Prozessparametern erlauben. Durch den gekoppelten Einsatz partikelbasierter Simulationstechniken auf mehreren Größenskalen umfasst das Simulationsmodell sowohl die mikroskopische Beschreibung einzelner Tropfen als auch die strömungsmechanische Simulation des Gesamtprozesses. Dieser Ansatz soll somit einerseits ein vertieftes, fundamentales Verständnis über die zugrundeliegenden Prozesse während der Trocknung auf Kornebene fördern, andererseits aber auch eine gezielte Prozessoptimierung ermöglichen.