EOLIOS hat eine Bestandsaufnahme der thermischen Bedingungen der Fabrik erstellt, die HLK-Systeme optimiert und spezifische Erfassungssysteme entworfen — auf Grundlage eines vollständigen digitalen Zwillings der Produktionslinie.
EOLIOS hat die HLK-Systeme einer Fabrik zur Herstellung von Handschuhen entworfen. Die Studie hat es ermöglicht, eine Bestandsaufnahme der thermischen Bedingungen des Standorts zu erstellen, die klimatischen Behandlungsanlagen zu optimieren und spezifische Erfassungssysteme zu entwickeln, die direkt in die Produktionslinien integriert sind.
Die Herausforderung eines solchen Projekts ist es, die spezifischen thermo-aeraulischen Phänomene zu beherrschen, die durch die verschiedenen Fertigungsschritte bei hoher Temperatur induziert werden. Die CFD-Studien haben es ermöglicht, diese Phänomene je nach Jahreszeiten zu visualisieren, um die Systeme der klimatischen Behandlung zu optimieren, auf Grundlage eines vollständigen digitalen Zwillings der Produktionslinie.
Eine Fabrik zur Herstellung von Latexhandschuhen besteht aus mehreren Schritten. Das Latex wird zunächst mit Additiven gemischt, um die Grundmischung zu erzeugen. Diese Mischung wird anschließend erhitzt und in ein dehnbares Kunststoffmaterial verwandelt, das in eine Form gegeben wird, wo eine hydraulische Presse den Handschuh formt.
Sobald der Handschuh geformt ist, wird er leicht abgekühlt, dann entformt und gewaschen. Nach dem Waschen kann er ein Pudern erhalten, um ihn geschmeidiger zu machen und das Anziehen zu erleichtern. Einmal getrocknet, ist der Handschuh bereit, verpackt und versandt zu werden.
Die Herstellung von Latexhandschuhen hat eine direkte Auswirkung auf die Temperatur der Fabrik, aufgrund der beteiligten Heiz- und Kühlprozesse. Während des Erhitzens wird die Latexmischung auf hohe Temperaturen gebracht, um sie formbar zu machen; die Formen und die hydraulische Presse werden ebenfalls erhitzt, um den Handschuh besser zu formen. Beim Abkühlen wird der Handschuh auf niedrigere Temperaturen zurückgebracht, um ihn zu härten und widerstandsfähiger zu machen. Die durch diese Phasen abgegebene Wärme kann die Temperatur in der Fabrik spürbar erhöhen.
So sind die Zonen, in denen die Latexmischung erhitzt wird und in denen die Formen und hydraulischen Pressen erhitzt werden, wärmer als die anderen. Umgekehrt sind die Zonen des Waschens und Trocknens des Handschuhs im Allgemeinen kühler, da sie nicht denselben Heiz- und Kühlprozessen ausgesetzt sind.
Die CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics) ermöglicht es, die Probleme der heterogenen Temperatur in einer Fabrik zur Herstellung von Latexhandschuhen zu lösen. Sie simuliert die Strömungen und die Fluidbewegungen im Inneren der Fabrik und ermöglicht es den Ingenieuren, besser zu verstehen, wie die verschiedenen Faktoren die Temperatur beeinflussen.
Die CFD-Simulation hat den Ingenieuren so geholfen, die besten Standorte für die Geräte zu bestimmen, die Luftströme zu optimieren und die Wärmequellen zu identifizieren, die die Temperatur beeinflussen können.
Die gesamte Produktionslinie wurde in CFD modelliert. Öfen, Säurebecken, Ausrüstungssysteme und Leistungsschaltschränke sind präzise in die Studie integriert. Die Verfeinerung der CFD-Auflösung ermöglicht es, eine komplexe Temperaturverteilung zu erhalten, sehr nahe an den realen Bedingungen. Die Phänomene der Induktion der Einblasdüsen sowie die Effekte der Wärmefahnen der Öfen wurden mit großer Präzision erfasst.
Die ersten Studien haben es ermöglicht, die wichtigsten thermischen Phänomene zu verstehen, die der Fabrik und ihrem Produktionssystem eigen sind. Dieses Verständnis und seine vereinfachte Wiedergabe an die Konstruktionsteams haben es ermöglicht, die gesamte Konstruktionskette (HLK-Ingenieur und Systemingenieur) in die Suche nach einer Lösung einzubeziehen. Die Verwendung des 3D-Modells ab der Studienphase hat es ermöglicht, maßgeschneiderte Systeme zur Wärmeerfassung zu entwerfen, die direkt in die Produktionslinien integriert sind.
Das der Luftverteilung gewidmete 3D-Modell war Gegenstand eines iterativen Prozesses, der es ermöglichte, die Verteilung sukzessive zu optimieren, ergänzt im Laufe der letzten Entwicklungen des Projekts im Rahmen der HLK-Konstruktion. Das globale Verständnis der thermischen Phänomene hat es im Übrigen ermöglicht, die Dimensionierung der Luftwärmetauscher zu verfeinern für die Erstellung von Systemen der thermischen Rückgewinnung durch den Kunden.
Parallel hat sich die Studie für die Tauchbecken mit Salzsäure interessiert, die der Reinigung der Produkte dienen. Dieser Teil der Kette zeichnet sich durch die Diffusion von Schadstoffen in die Luft aus, die wirksam erfasst werden müssen. Die Bewertung der Partikelkonzentration wurde nicht nur in der Nähe der Emissionszone durchgeführt — um die gute Funktion der Erfassungssysteme zu überprüfen —, sondern auch in der gesamten Fabrik, unter Berücksichtigung der Besonderheit der Linie und der Auswirkung jedes Systems.
Die Studie der Diffusion der Schadstoffe besteht darin, die verschiedenen durch den Prozess erzeugten Verschmutzungsquellen zu untersuchen: Verwendung chemischer Produkte, energieintensive Geräte, flüssige und gasförmige Abgaben, Emissionen von Partikeln und Lärm. Eine detaillierte Analyse der Quellen und Folgen ermöglicht es, die Maßnahmen zur Verringerung und Kontrolle zu bestimmen, die möglichen Kontaminationsquellen zu identifizieren und zu vermeiden. Die Analyse hat schließlich Möglichkeiten zur Verbesserung der Umweltleistung sowie der Gesundheit und Sicherheit der Bediener aufgezeigt.
Der digitale Zwilling der Produktionslinie hat es ermöglicht, präzise Informationen und eine wirksame Analyse der Wärmeströme in der Umgebung zu erhalten. Die Ergebnisse wurden verwendet, um die Positionierung der Geräte und die Dimensionierung der HLK-Systeme zu optimieren, um einen optimalen Betrieb innerhalb der durch die Sicherheitsnormen vorgegebenen Grenzen zu erreichen.
Know-how: Rauchaudit, Luftqualität und Staubmanagement in der Industrie
Ein digitaler Zwilling ist ein leistungsstarkes Werkzeug, um die Leistung der industriellen Prozesse zu verbessern: Er ermöglicht es, die Systeme und ihre Komponenten in einer virtuellen Umgebung zu simulieren, zu testen und zu analysieren, um konkrete Optimierungen zu erhalten. Letztlich haben unsere Ingenieure ein vollständiges und vertieftes Verständnis der thermo-aeraulischen Phänomene in der Konstruktion eingebracht. Die Optimierung der Systeme und die Entwicklung von Messvorrichtungen haben Gewinne an Lufttemperatur in der Größenordnung von 15 °C bei gleichem Volumenstrom ermöglicht (also ohne zusätzliche Installationskosten). Maßgeschneiderte Systeme zur Erfassung der Schadstoffe und zur Energierückgewinnung wurden entworfen und dimensioniert.
Die wichtigste Überlegung der thermo-aeraulischen Studien ist es, sicherzustellen, dass der Luftstrom und die Temperatur dem optimalen Betrieb der Fabrik angepasst sind. Eine vertiefte Analyse der Produktionsumgebung wurde durchgeführt, um die Faktoren zu bestimmen, die die Luftqualität und die Temperatur je nach Jahreszeiten beeinflussen. Maßnahmen wurden ergriffen, um den Schadstoffpegel zu kontrollieren und ihre Auswirkung zu verringern. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Luftqualität und die Temperatur für eine optimale Produktion ausreichend waren und dass die Maßnahmen zur Schadstoffkontrolle wirksam waren — wobei Empfehlungen formuliert wurden, um dieses Qualitätsniveau aufrechtzuerhalten und zugleich die Kosten der Systeme der klimatischen Behandlung zu senken.
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