Technologieradar – Leckageerkennung - Mittelstand Digitalzentrum Saarbrücken

Leckageerkennung (für Pneumatik, Hydraulik, Heißdampf und Gase)

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Einführung

Leckagen treten im industriellen Kontext an vielen Stellen auf. Relevante Beispiele sind Gasbehälter und -leitungen (z. B. Wasserstoff), Heißdampfbehälter und -leitungen, Hydraulik oder Pneumatik (hoher Energieaufwand). Sobald Leckagen auftreten, gehen wertvolle Ressourcen verloren und es können Sicherheitsrisiken auftreten. Werden diese Leckagen erkannt und idealerweise quantifiziert, können Problemstellen eingeschätzt und behoben werden. Dadurch sind erhebliche Energieeinsparungen zu erreichen, da Verluste von z. B. Druckluft durch intakte Leitungen und Dichtungen minimiert werden.

Zum aktuellen Stand

Mehrere technologische Ansätze, wie z. B. Gasmesstechnik und Akustik, bieten großes Potential für die Erkennung von Leckagen. Neben bisheriger Prüfungsmethoden zur Erkennung von Leckagen, wie die Messung des Drucks in Rohrleitungen, können diese hinzugezogen oder anstatt dessen einzeln oder kombiniert genutzt werden. Eine aktuelle Zielsetzung ist u.a. die robuste Detektion kleinerer Leckagen, z. B. durch multimodale Ansätze.

Druckluftleckagen sind aktuell (2023/2024) ein bedeutendes Thema in der Industrie, da u.a. für Pneumatik ein hoher Energieaufwand betrieben werden muss. Dadurch haben Institutionen und Firmen wie z. B. UdS, KIT, Siemens und Festo Forschungsfragen in dieser Richtung untersucht. Hier wurden u.a. Mikrofone verwendet, um ein Rauschen/Pfeifen zu erkennen, das durch Druckluft-Leckagen verursacht werden kann.

Technologieverbreitung

Prototypen und Demonstratoren vorhanden

Branchenübergreifender Einsatz

KMU geeignet?

Technologiebeschreibung

Leckageerkennung (für Pneumatik, Hydraulik, Heißdampf und Gase) umfasst die Prüfung von entweichenden Medien aus Gefäßen, Leitungen, Ventilen und Dichtungen. Zu möglichen Prüfverfahren gehören die Prüfung des Drucks im System, die Messung einer sich ändernden Gaskonzentration im Umfeld oder auch das akustische Erfassen des Entweichens eines Mediums. Durch die Erkennung einer Leckage können Maßnahmen für Funktionalität, Sicherheit und Ressourceneffizienz getroffen werden.

Einsatzmöglichkeiten

Produktion: Gefäße, Leitungen, Ventile und Dichtungen überprüfen, u.a. bei Pneumatik-Prozessen.

Transport: Dichtheits- und Stabilitätsprüfung von Gasbehältern, um deren sichere Nutzungsdauer zu maximieren und zu gewährleisten.

Industriepark: Überwachen von Abfüllprozessen.

Chancen für KMU

Ressourceneffizienz

Das Einsparen wertvoller Ressourcen, u.a. im Bereich der Pneumatik, ist eine große Chance für KMUs.

Nachhaltigkeitskonzept

Im Rahmen des Sparens von Ressourcen kann das Nachhaltigkeitskonzept von KMUs erweitert werden.

Funktionalität gewährleisten

Neben Einsparungseffekten ist auch eine frühzeitige Reparatur und damit die Sicherstellung der Funktionalität eine wesentliche Chance für KMUs.

Schadensprävention

Mit der Funktionalität einhergehend können auch Folgeschäden oder überhöhte Beanspruchungen minimiert werden. Diese können beispielsweise durch eine erhöhte Belastung aufgrund des Aufrechterhaltens eines Betriebsdruckes trotz entweichenden Mediums entstehen.

Schrittweise Einführung einer KI-gestützten Problemdiagnose

Schritt 1: Analyse und Planung
KMU sollten ihre spezifischen Anforderungen und Herausforderungen bewerten, um die Bereiche zu bestimmen, in denen Leckageerkennung den größten Nutzen bringen kann, z. B. die Einsparung von Ressourcen bei Pneumatik-Prozessen.
Schritt 2: Pilotprojekt
Das Forschungsprojekt KI-MUSIK4.0 (BMBF) hat erste Schritte in der Druckluft-Leckagen-Erkennung mit sich gebracht und im Rahmen von dem Forschungsprojekt Mimose-A (BMWK) werden aktuell u.a. Gasfreisetzungen in Industrieparks an Befüllungsanlagen untersucht.
Schritt 3: Vollständige Implementierung
Auf der Grundlage der Ergebnisse von solchen Pilotprojekten können KMU, die mit Pneumatik oder Gasbehältern arbeiten, sich in zugehörige Veröffentlichungen einlesen, Kontakt mit den Autoren aufnehmen und versuchen diese Techniken auf ihren Anwendungsfall zu übertragen. Zur vollständigen Implementierung sind weiterführende Schritte zur Abdeckung realistischer Szenarien notwendig, wie z. B. der Umgang mit hochdynamischen Rauschverhältnissen in der Messumgebung.

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