Papier entsteht durch die mechanische und thermische Entwässerung einer Fasersuspension in einer Papiermaschine. Für die industrielle Papierherstellung wird diese Fasersuspension in einem ersten Prozessschritt - dem Formieren - in der Papiermaschine auf einem umlaufenden mehrlagigen technischen Textil - dem Formiersieb - aufgetragen und durch feststehende und teils vakuumunterstützte Elemente in der Formierpartie der Papiermaschine entwässert.
Durch die Bewegung des umlaufenden Formiersiebs über den feststehenden Entwässerungselemente entsteht Reibung. Die Überwindung dieser Reibung führt zu einem hohen Energiebedarf während der Papierproduktion und einer erhöhten Umweltbelastung durch die damit einhergehenden CO2-Emissionen.
TriboMath2026 ermöglicht effizientere Papierherstellung
Gegenstand des Forschungsvorhabens "TriboMath2026" ist es durch die gezielte Untersuchung und technischen Beschreibung des Kontaktes: Formiersieb und Entwässerungselement, das Formiersieb hinsichtlich der entstehenden Reibung so zu optimieren, dass der Energiebedarf während des Papierherstellungsprozesses signifikant gesenkt werden kann. Somit kann die Ressourcen- und Energieeffizienz gesteigert und eine potenzielle europaweite Einsparung von CO2-Emission von bis zu 1,2 Millionen Tonnen geleistet werden.
Zur Erreichung dieses Forschungsziels werden auf dem Campus Lippstadt der Hochschule Hamm-Lippstadt Prüfstände entwickelt, gebaut und zugekauft, die in der Lage sind, die Formierpartie einer Papiermaschine abstrahiert im Modellmaßstab abzubilden und Messungen zur Ermittlung des Reibverhaltens durchzuführen. Ein zentraler Aspekt ist dabei die Realisierung des während des Papierherstellungsprozesses anliegenden Produktionsgeschwindigkeit von bis zu 120 km/h. Die dabei generierten Messergebnisse werden anschließend mit statistischen mathematischen Auswertemethoden verarbeitet und dazu verwendet, ein künstliches neuronales Netz aufzubauen, welches in der Lage ist, das Reibverhalten neu entwickelter Formiersiebe vorherzusagen und darüber das Ziel des Forschungsvorhabens durch die Entwicklung optimierter Formiersiebe zu realisieren.
Kooperationspartner in diesem Projekt ist die J.M. Voith SE & Co KG mit der bereits eine langjährige Zusammenarbeit im Rahmen von Messungen und Entwicklung von Formiersieben besteht, sowie die TU Darmstadt die eine kooperative Promotion in dem Projekt "TriboMath2026" ermöglicht.
