HydRess: Ressourcenschonende Umwälzpumpen

Umwälzpumpen haben einen hohen Energiebedarf. Ziel des Verbundvorhabens HydRess ist, Umwälzpumpen mit verbesserter Umweltbilanz zu entwickeln. Der Cluster Neue Werkstoffe managt das vom BMBF im Rahmen des Programms „KMU NetC“ geförderte im Januar 2018 gestartete Projekt mit einer Laufzeit von drei Jahren.

In Europa werden ca. 140 Mio. sogenannte Nassläufer-Umwälzpumpen betrieben, die sich aufgrund ihrer Auslegung für den Einsatz in Waschmaschinen und Geschirrspülern, als Förderpumpen oder in der Hydrologie eignen. Aktuelle Pumpengenerationen weisen jedoch starke Optimierungsmöglichkeiten im Bereich der Energie- und Materialeffizienz auf. Der mechanische Verschleiß reduziert den Lebenszyklus solcher Pumpen auf durchschnittlich zehn Jahren. Ressourcenschonendes Design und Verbesserungen bei der Energieeffizienz können einer deutlich verbesserten Umweltbilanz beitragen.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms KMU NetC geförderte Verbundprojekt HydRess steht für die „Entwicklung neuer Konzepte für hydromechatronische Aggregate zur signifikanten Erhöhung der Ressourceneffizienz“. Ziel ist die Erforschung und Entwicklung eines neuen Konzepts für Umwälzpumpen. Dabei soll der Ressourceneinsatz sowohl im Bau als auch im Betrieb minimiert werden und die Energieeffizienz verbessert werden. Angestrebt ist eine räumliche Verkleinerung der Pumpen bei mindestens gleicher, idealerweise sogar gesteigerter Leistung. Ferner gilt es, den Produktionsprozess effizienter zu gestalten und nachhaltige Materialien in der Fertigung zu verwenden. So sollen beispielsweise Metalle der seltenen Erden oder Edelstahl durch technische Kunststoffe ersetzt werden.

HydRess: Förderung bis 2020

HydRess wird vom BMBF im Rahmen des Programms KMU NetC gefördert. Das im Januar 2018 gestartete Verbundvorhaben hat eine geplante Laufzeit von drei Jahren bis Ende 2020.

Das vom Cluster Neue Werkstoffe gemeinsam mit seinen Partnern initiierte Projekt bildet in idealer Weise Strategie des Clusters ab, der unter anderem an den Leitthemen Energie- und Materialeffizienz, Multimaterialdesign und Funktionalisierung arbeitet. Diese Leitthemen vertieft er mit seinen erfolgreichen Netzwerken und einem branchen- und technologieübergreifenden Wissens- und Technologietransfer.

Prototyp für Umwälzpumpen

In der Laufzeit des Projekts soll ein funktionsfähiger Prototyp entwickelt und gebaut werden, der verschiedene Tests und Untersuchungen durchläuft. Die Entwicklung eines neuen Konzepts von Umwälzpumpen beinhaltet folgende Zielvorgaben:

• Der Ressourceneinsatz in Bau und Betrieb wird reduziert.
• Die Fertigung verzichtet auf kritische Werkstoffe.
• Der Herstellungsprozess wird effizienter.
• Die Energieeffizienz wird gesteigert.

Die im Vorhaben zu entwickelnden elektrischen Antriebe sollen auch in andere Anwendungsbereiche unterschiedlicher Industriezweige übertragen werden und ihr Potenzial hinsichtlich einer gesteigerten Energieeffizienz entfalten. Denkbar sind beispielsweise eine Verwendung in Kompressoren und Lüftern sowie in diversen Nebenantrieben von Kraftfahrzeugen.

HydRess: Aufgabenteilung zwischen KMU und Hochschulen

Im Rahmen des Verbundprojekts HydRess übernehmen die beteiligten KMU und Hochschulen unterschiedliche Aufgaben:

Spritzguss von weichmagnetischem Material

Die Schliessmeyer GmbH entwickelt und fertigt technische Kunststoff-Spritzgussteile inklusive der hierfür erforderlichen Werkzeuge. Ihre Aufgabe ist die Entwicklung eines geeigneten Verfahrens zum Spritzgießen von weichmagnetischem Material.

Abdichtung der Motorwicklung

Die Albany Engineered Composites GmbH ist auf die Entwicklung von Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffen spezialisiert. Sie fokussiert die hermetische Abdichtung der Motorwicklung gegen das Fördermedium unter Verwendung alternativer Werkstoffe aus Kunststoff bzw. Magnetcompounds.

Schnelldrehende Elektromotoren

Der Lehrstuhl Elektrotechnische Systeme der Mechatronik der Hochschule Kaiserslautern ist spezialisiert auf Modellbildung, Simulation, Optimierung und Erprobung mechatronischer Systeme. Schwerpunkt dieses Projektpartners ist die Erforschung schnelldrehender Elektromotoren.

Untersuchung von Wirkzusammenhängen

Der Lehrstuhl für Kunststofftechnik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg forscht in den Bereichen der kunststoffspezifischen Verarbeitung, Additiver Fertigung , Verbindungstechnik und Tribologie, Faserverbundkunststoffe und Leichtbau sowie den Querschnittsthemen Simulation und Schadenanalyse. Er untersucht Wirkzusammenhänge auf das Gesamtsystem unter Einsatz von neuen und auf Kunststoff basierenden Materialien.

Die KSB SE & Co. KGaA ist als assoziierter Partner am Projekt beteiligt. Als Mitglied des Cluster Neue Werkstoffe hat sie die Kontaktanbahnung der Partner und die Antragstellung maßgeblich unterstützt.