PulsClean

"2030 werden 47% der Weltbevölkerung in Gebieten mit gravierenden Wasserproblemen leben" (UN World Water Development Report 3, 2009). Vor diesem Hintergrund steigt die Nachfrage nach maßgeschneiderten Filtersystemen. Laserfilter können vor allem in dezentralen Wasseraufbereitungsanlagen mit relativ geringen Durchsätzen aber hohen Ansprüchen an Robustheit, Langlebigkeit und einfache Bedienung Einsatz finden. Filtersysteme werden zunehmend in stark zersiedelten, ländlichen Gebieten vorwiegend in Entwicklungs- und Schwellenländern in Dörfern und Familien verwendet, aber auch bei Entwicklungshilfeorganisationen.

In dem Forschungsvorhaben PulsClean soll ein neues laserbasiertes Herstellverfahren zur Entwicklung von neuartigen Laserfiltern entwickelt werden.
Bereits in der Vergangenheit ist es Fraunhofer UMSICHT gelungen, hochwertige, langlebige und leistungsstarke Mikrofilter herzustellen. Diese sogenannten Mikrosiebe gehören zu einer neuen Generation von Mikrofiltern und verfügen über zahlreiche Vorteile. Allerdings ist die Porengeomtrie zwar äußerst präzise aber nur begrenzt frei einstellbar und die Materialauswahl beschränkt.
Mit dem Ultrakurzpulslaser, der für das PulsClean Projekt verwendet wird, ist es möglich diese Einschränkungen aufzuheben und Mikrostrukturen bis ein Mikron herzustellen.

Vorteile dieser Herstellungsmethode sind die freie Materialauswahl und die Möglichkeit, beliebige Porenmuster anzufertigen. Die Form der Poren kann dabei sowohl kreis- als auch schlitzförmig sein. Zudem können nahezu alle Werkstoffe (z.B. Edelstahl, PTFE oder sogar Verbundwerkstoffe) für die Herstellung verwendet werden. Dieses neuartige Lasersystem eröffnet einzigartige Ansätze zum Design und zur Herstellung von Mikrosieben.

Die Einsatzgebiete der Laserfilter liegen in den Bereichen Wasser-, Life Science, Pharmazie, Kosmetik und Chemie.
Während Filterkartuschen regelmäßig verstopfen und ausgetauscht werden müssen, lassen sich Laserfilter einfach mechanisch reinigen und wieder einsetzten. Sie können entweder als Vorfilter die Lebensdauer der Filterkartuschen deutlich erhöhen oder bei entsprechend kleinen Porengrößen die konventionellen Filter ersetzen.

Die wissenschaftlichen Ziele in dem Projekt PulsClean sind die Entwicklung von Laserfiltern

• in mindestens drei verschiedenen Materialien (NE- Metall, Edelstahl, Kunststoff)
• mit verschiedenen Porengeometrien (d(Pore) ≤ 5 µm) und
• mit definierten Strömungsprofilen.

Die Ergebnisse der Entwicklung sollen die

• Erhöhung der mechanischen, thermischen und/oder chemischen Beständigkeit
• Maximierung der Trennschärfe (Siebwirkung) und
• Reduktion der Filterverblockung sein.

Dank des PulsClean Projektes können in Zukunft langlebige, betriebssichere, effiziente, korrosionsbeständige Mikrofilter mit einer hohen Rückhalterate und hoher Produktqualität hergestellt werden.