Gewebemodelle und Simulation von Permeabilitäts- und Barriereeigenschaften in Abhängigkeit der Herstellungsparameter

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Die Porenmorphologie von Filtrationsgeweben wird maßgeblich durch die Mikro- und Mesostruktur bestimmt. Die Permeabilitätseigenschaften werden nicht nur von der Gewebekonstruktion, sondern auch von den Maschinenparametern der Webmaschine, auf denen die Filtrationsgewebe hergestellt werden, maßgeblich beeinflusst. Ziel ist es, eine Korrelation zwischen den Webprozessparametern und der Porenmorphologie aufzustellen. Darüber hinaus soll die Morphologieänderung infolge mechanischer Belastung untersucht werden. Diese Änderung soll experimentell und mittels FEM-Simulation der Mesostrukturdeformation charakterisiert und für die Generierung von belasteten Geweben erweitert werden. Ferner sollen durch eine Mesostrukturmodellierung und Simulation die Mechanismen der Durchströmung und der Retention von Partikeln, insbesondere die Bedingungen der sterischen Hinderung bzw. Brückenbildung, mittels gekoppelter CFD- und DEM-Simulation untersucht werden. Zur Bewertung des Einflusses der beiden Mechanismen soll eine Korrelation zwischen dem Abscheidegrad und der Porengrößenverteilung aufgestellt werden. Mit den zu erstellenden Modellen zur Vorhersage der geeigneten Herstellungsparameter und des Verhaltens unter mechanischer Gebrauchsbeanspruchung wird es möglich, den kompletten Produktlebenszyklus eines Filtrationsgewebes virtuell abzubilden und somit maßgeschneiderte Gewebefilterstoffe mit hoher Effizienz zu entwickeln und herzustellen. Des Weiteren ist die Übertragbarkeit der erarbeiteten Modelle auf weitere Barriere- und Filtrationsaufgaben sowie auf mehrlagige Strukturen zu erforschen.