Ein deutscher Forschungsverbund entwickelt ein Verfahren zur intelligenten Qualitätssicherung von Filtermodulen. Ein neues Prüfsystem soll Leckagen automatisch, zerstörungsfrei und in Echtzeit erkennen.
Das Ziel: Die bisher manuelle Qualitätskontrolle in der Membranproduktion grundlegend verbessern, um Produktionskosten zu senken, Umweltstandards zu erfüllen und die Qualität industrieller Filtersysteme zu sichern – effizient, präzise und nachhaltig. Entwickelt wird das Prüfsystem im Rahmen des Projekts «CLeo» unter der Leitung der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH. Das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Optische Messtechnik und Oberflächentechnologien AZOM entwickelt dafür ein laserbasiertes Leckdetektionsverfahren und eine KI- Auswertung.
Die Nachfrage nach leistungsfähigen Filtersystemen wächst. Getrieben durch verschärfte Umweltauflagen wie die neue EU-Abwasserrichtlinie, die eine vierte Reinigungsstufe in Kläranlagen fordert, leisten Mikro- und Ultrafiltrationssysteme einen zentralen Beitrag. Sie sind jedoch bislang auf manuelle, arbeits- und zeitintensive Lecktests angewiesen. Diese Verfahren sind weder skalierbar noch nachhaltig. Gleichzeitig steht die Branche vor der Herausforderung, ihre Qualität im Produktionsprozess effizient zu sichern. Herkömmliche Prüfmethoden wie der Blasentest im Wasserbad sind aufwendig, fehleranfällig und nicht automatisierbar.
Das Verbundprojekt «Cyber-physisches System zur Inline Leck-Detektion an Membranfiltrationsmodulen mittels ortsaufgelöster Diodenspektroskopie» (CLeo) adressiert dieses Problem: Ziel ist ein cyber-physisches Inline-Prüfsystem, das Leckagen optisch lokalisiert und mithilfe künstlicher Intelligenz direkt während der Produktion auswertet, ohne die empfindlichen Membranen zu beeinträchtigen.
«Unser Ziel ist es, mit dem CLeo-System eine hochpräzise Leckageprüfung zu ermöglichen, die sich nahtlos in industrielle Fertigungsprozesse integrieren lässt», erklärt Dr. Tobias Baselt, Gruppenleiter für Optische Fasertechnologien am Fraunhofer AZOM. «Durch die Kombination aus laseroptischer Spektroskopie, intelligentem Datenhandling und automatisierter Mechanik entsteht eine robuste Lösung, die Qualität sichert und gleichzeitig Zeit, Ressourcen und Kosten spart.»
Für Umwelt, Industrie und Gesellschaft
Das Prüfverfahren basiert auf ortsaufgelöster Diodenspektroskopie. Ein Prüfgas wird durch das Filtermodul geleitet, potenzielle Leckagen lassen sich über spezifische Absorptionssignale sichtbar machen. Die Daten werden in Echtzeit KI-gestützt ausgewertet und Leckagen nicht nur erkannt, sondern punktgenau lokalisiert. So lassen sich Module gezielt reparieren oder selektiv ausschleusen.
Membranfiltration im Wandel
Modular aufgebaute Mikro- und Ultrafiltrationssysteme sind essenziell für die sichere, platzsparende Reinigung industrieller Abwässer. Doch Fertigungsprozesse wie Kleben und Schweissen führen häufig zu Leckagen – mit aufwendiger Nacharbeit oder Ausschuss zur Folge. Die bisher eingesetzten manuellen Prüfverfahren gelten als Engpass im Produktionsprozess. «CLeo» setzt hier an: Mit digitaler Präzision, automatisierter Erkennung und KI-gestützter Analyse soll das Projekt die Weichen für eine skalierbare, wirtschaftliche und ökologisch verantwortungsvolle Filterproduktion stellen.
Neben dem ökonomischen Nutzen trägt die Technologie auch zur Ressourcenschonung bei: Prüf- und Reparaturzeiten verkürzen sich erheblich und eine Nachbehandlung der Module aufgrund des Wasserbades entfällt. Die automatisierte Erkennung und gezielte Nachbearbeitung reduziert Ausschuss, was einen wichtigen Schritt in Richtung nachhaltiger Produktion darstellt. Darüber hinaus lässt sich das System branchenübergreifend einsetzen. Neben der Wasserwirtschaft profitieren die Lebensmitteltechnik, Pharmazie oder Chemie, in denen absolute Dichtheit essenziell ist.
