Ganz aktuell führt FUNKE die beiden neuen Plattenserien FP2000 und FP4000 in den Markt ein. Als Leiter des Produktmanagements und der Entwicklungsabteilung haben mein Team und ich gemeinsam mit der Konstruktion, dem Werkzeugbau und der Fertigung gleich zwei Projekte erfolgreich umgesetzt. Hier ein praxisnaher Überblick zum Ablauf der Projekte:
Die Anforderungen
Am Anfang stand die vollumfängliche Analyse der bisherigen Plattengenerationen an. Gemeinsam wurde ein Istzustand nach den Kriterien Effektivität (Performance), Druckstabilität, Strömungsverteilung, Produktion und Verhalten bei Differenzdrücken aufgenommen. Hierzu wurden Erkenntnisse aus diversen, bereits vorhandenen Prüfstandmessungen, Produktionserfahrung sowie Ergebnisse aus vorangegangenen Projekten wie beispielsweise Strömungssimulationen herangezogen. Danach stand die Zieldefinition an. Die Messlatte lag hoch: Eine Verbesserung der Performance in den Bereichen Wärmeübertragung und Druckverlust. Eine Herausforderung lag darin, den Kundenwunsch nach einer gleichen Geometrie der Platten zu erreichen, um auch bestehende Gestelle der Plattenwärmetauscher mit der neuen Generation Platten nutzen zu können.
Lösungsansatz und Ziele
Ziel war es, für die Hauptanwendungsgebiete und Stabilitätskriterien dieser Serien die Abstützungspunkte der Platten und Dichtungen untereinander stabilisierender anzuordnen. Zusätzlich galt es, die Abstimmung der Geometrien von Prägetiefe, Wellenlänge und Wellenwinkel zur Steigerung der Performance zu optimieren. Auch die Reduzierung von Bypässen und Toträumen sollte nach unserer Einschätzung helfen die gesteckten Ziele zu erreichen.
Die Strömungssimulation
Unter Berücksichtigung des festgestellten Istzustandes sowie der Erkenntnisse aus vorangegangenen Projekten wurde durch unser gesamtes Team ein erster geometrischer Lösungsansatz für die neuen Plattenserien festgelegt. Mit Hilfe einer intern erzeugten 3D-Konstruktion wurde unter anderem der erste Lösungsansatz zur Strömungssimulation mittels CFD (Computational Fluid Dynamics) möglich. Die virtuellen Ergebnisse gaben Auskunft über die Güte der Wirksamkeit der von uns festgelegten Maßnahmen, so dass uns weitere kurzfristige Optimierungsschritte zumindest theoretisch an unser Ziel führten.
Die Praxis
Nach der Erarbeitung der idealen Plattenstruktur durch CFD stand nun die Praxisphase an. Zu berücksichtigen ist dabei, dass die gewünschte Geometrie der Wärmeaustauscherplatte nicht gleichzusetzen ist mit der Geometrie des Prägewerkzeuges. In enger Zusammenarbeit mit unseren Konstrukteuren wurden in unserem Werkzeugbau die Prägewerkzeuge hergestellt – es ist faszinierend zu sehen, mit welcher Akribie und welchem Know-How das hier bei uns umgesetzt wird. Im Anschluss daran wurden die ersten Platten geprägt. Es ist schon beeindruckend, wenn mit einer 16000 Tonnen-Presse das produziert wird, was wir vorher virtuell in Simulationsprozessen gestaltet haben.
Die Prüfungen
Im Grunde war das für uns der spannendste Teil des Entwicklungsprozesses! Denn trotz aufwändigster Software lassen sich Werte wie Druckstabilität kaum simulieren. Mit Spannung haben wir dann im eigenen FUNKE Prüfstand verschiedenste Prüfungen und Tests durchgeführt. Das Ergebnis hat alle am Projekt beteiligten schon stolz gemacht: Die Prüfsysteme haben Millionen von Datensätzen und Werten ermittelt, die Druckstabilität ist extrem gut, die Performance hat sich bis zu einem zweistelligen Prozentsatz verbessert und alle simulierten Werte wurden vollumfänglich erreicht.
Wir haben mit der neuen Plattengeneration eine Menge erreicht. Was uns ALLE weiterhin antreibt ist unser Anspruch nach besseren Quality Heat Exchangers. Bis demnächst!
KOMMENTARE