Ein Drittel der gesundheitsschädlichen Rußpartikel in unseren Innenstädten stammt nach Schätzungen der Deutschen Umwelthilfe von Baumaschinen. Ab 2011 gelten für sie europaweit neue Grenzwerte für Abgase, spätestens dann brauchen Gabelstapler, Bagger oder Fräsen auch einen Partikelfilter. Bis dahin werden sie aber nur in Ausnahmefällen damit ausgerüstet. Das ist wesentlich teurer als bei einem Auto, da nur kleine Stückzahlen gebraucht werden und die Produktion aufwendig ist. Denn die Filter für Baumaschinen werden bisher aus viereckigen Standard-Keramiksegmenten hergestellt, aus denen eine runde Form gefräst werden muss. Jörg Adler vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme in Dresden:
"Da hat man durch dieses Rundfräsen, das heißt durch die Änderung der Form von einem quadratischen Querschnitt in einen runden Querschnitt dann ungefähr 20 Prozent Verschnitt. Das ist auch sehr aufwendig, weil die Keramik sehr hart ist, die man hier schneiden muss."
Damit diese teure Nachbearbeitung entfällt, haben die Experten des Fraunhofer–Institutes gemeinsam mit einem Partner aus der Industrie ein neues flexibles Filtersystem entwickelt. Damit sind je nach Bedarf unterschiedliche Grundformen möglich. Herzstück des Filters sind knapp 30 Zentimeter lange Keramik-Stangen, die schmalen Kanthölzern ähneln. Für einen Filter werden diese Segmente zu einem Bündel zusammengefasst. Je nachdem, wie man sie dabei aneinanderklebt, können durch ihre besondere Form rechteckige aber auch kreisförmige Filter-Bündel entstehen, der teure Verschnitt entfällt. So lässt sich effektiver und kostengünstiger als bisher der passende Filter für jede Motorvariante herstellen.
"Er ist vor allem deswegen interessant, weil wir ein sehr flexibles System entwickelt haben, weil man in dieser Branche sehr flexibel sein muss, was Stückzahlen und vor allem Geometrien betrifft. Beim Pkw haben sie ja mindestens Serien von 50.000 Stück pro Pkw-Typ, pro Größe, meistens sogar wesentlich größere. Bei Baumaschinen sind das mal ein paar 100 Stück, ein paar 1000 Stück, von einer speziellen Form."
Neben dem neuen Design gibt es eine weitere Besonderheit - eine speziell entwickelte Keramik aus Siliciumcarbid, kurz SEC. Sie ist unter anderem besonders porös, um eine ebenso hohe Wirkung zu erreichen wie bei Pkw-Filtern.
In Großröhrsdorf bei Dresden gibt es bereits eine kleine Pilotanlage, in der die Firma Clean Diesel Ceramics CDC die neuartige Keramik herstellt. Im ungebrannten Zustand sieht sie wie grüne Knetmasse aus. Erst durch das Brennen entsteht die eigentliche Keramik, wie man sie für einen Filter braucht. Hier, so Jörg Adler, zeigt sich ein weiterer Vorteil des Materials:
"Man braucht im Vergleich zum klassischen SEC-Material weniger Temperatur, trotzdem immer noch 2000 Grad, auch unter Schutzgas, so dass man ein sehr stabiles und sehr robustes Material trotzdem bekommt."
Die gebrannten Keramik-Stangen sind im Innern mit feinen Kanälen durchzogen, die wechselseitig auf der einen Seite der Stange verschlossen sind, auf der anderen Seite offen. Und genau dort strömt das Abgas hinein, erklärt Thomas Rahn von der Firma CDC die Wirkungsweise des Filters:
"Der Filter selber hält also die Rußpartikel zurück, weil eben diese Kanäle, durch die das Abgas durchgeht, verschlossen sind. Da wo das Abgas reinströmt, kommt es hinten nicht mehr raus. Alles was gasförmig ist, kommt eigentlich durch die Wände unserer Keramik in den Nachbarkanal, der eben dann offen ist, aber nach vorne hin zu, und alles was ein bisschen größer ist und ein Rußpartikel sein könnte, wird dann eben im Filter selber festgehalten."
Und kann nicht mehr in die Luft geblasen werden. Durch die besondere Form der einzelnen Keramikstangen kann der Filter besonders viel Rußpartikel aufnehmen. Deshalb muss er seltener gereinigt werden, und das, obwohl jede Menge kleiner Rußpartikel hängenbleiben: Immerhin 99,9 Prozent der schädlichen Stoffe im Abgas werden durch die neuartige Keramik herausgefiltert, versprechen die Experten.
"Da hat man durch dieses Rundfräsen, das heißt durch die Änderung der Form von einem quadratischen Querschnitt in einen runden Querschnitt dann ungefähr 20 Prozent Verschnitt. Das ist auch sehr aufwendig, weil die Keramik sehr hart ist, die man hier schneiden muss."
Damit diese teure Nachbearbeitung entfällt, haben die Experten des Fraunhofer–Institutes gemeinsam mit einem Partner aus der Industrie ein neues flexibles Filtersystem entwickelt. Damit sind je nach Bedarf unterschiedliche Grundformen möglich. Herzstück des Filters sind knapp 30 Zentimeter lange Keramik-Stangen, die schmalen Kanthölzern ähneln. Für einen Filter werden diese Segmente zu einem Bündel zusammengefasst. Je nachdem, wie man sie dabei aneinanderklebt, können durch ihre besondere Form rechteckige aber auch kreisförmige Filter-Bündel entstehen, der teure Verschnitt entfällt. So lässt sich effektiver und kostengünstiger als bisher der passende Filter für jede Motorvariante herstellen.
"Er ist vor allem deswegen interessant, weil wir ein sehr flexibles System entwickelt haben, weil man in dieser Branche sehr flexibel sein muss, was Stückzahlen und vor allem Geometrien betrifft. Beim Pkw haben sie ja mindestens Serien von 50.000 Stück pro Pkw-Typ, pro Größe, meistens sogar wesentlich größere. Bei Baumaschinen sind das mal ein paar 100 Stück, ein paar 1000 Stück, von einer speziellen Form."
Neben dem neuen Design gibt es eine weitere Besonderheit - eine speziell entwickelte Keramik aus Siliciumcarbid, kurz SEC. Sie ist unter anderem besonders porös, um eine ebenso hohe Wirkung zu erreichen wie bei Pkw-Filtern.
In Großröhrsdorf bei Dresden gibt es bereits eine kleine Pilotanlage, in der die Firma Clean Diesel Ceramics CDC die neuartige Keramik herstellt. Im ungebrannten Zustand sieht sie wie grüne Knetmasse aus. Erst durch das Brennen entsteht die eigentliche Keramik, wie man sie für einen Filter braucht. Hier, so Jörg Adler, zeigt sich ein weiterer Vorteil des Materials:
"Man braucht im Vergleich zum klassischen SEC-Material weniger Temperatur, trotzdem immer noch 2000 Grad, auch unter Schutzgas, so dass man ein sehr stabiles und sehr robustes Material trotzdem bekommt."
Die gebrannten Keramik-Stangen sind im Innern mit feinen Kanälen durchzogen, die wechselseitig auf der einen Seite der Stange verschlossen sind, auf der anderen Seite offen. Und genau dort strömt das Abgas hinein, erklärt Thomas Rahn von der Firma CDC die Wirkungsweise des Filters:
"Der Filter selber hält also die Rußpartikel zurück, weil eben diese Kanäle, durch die das Abgas durchgeht, verschlossen sind. Da wo das Abgas reinströmt, kommt es hinten nicht mehr raus. Alles was gasförmig ist, kommt eigentlich durch die Wände unserer Keramik in den Nachbarkanal, der eben dann offen ist, aber nach vorne hin zu, und alles was ein bisschen größer ist und ein Rußpartikel sein könnte, wird dann eben im Filter selber festgehalten."
Und kann nicht mehr in die Luft geblasen werden. Durch die besondere Form der einzelnen Keramikstangen kann der Filter besonders viel Rußpartikel aufnehmen. Deshalb muss er seltener gereinigt werden, und das, obwohl jede Menge kleiner Rußpartikel hängenbleiben: Immerhin 99,9 Prozent der schädlichen Stoffe im Abgas werden durch die neuartige Keramik herausgefiltert, versprechen die Experten.