Sichere Wasserfilter: Laserbasiertes Prüfsystem erkennt automatisiert Leckagen mit höchster Präzision

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»CLeo« entwickelt innovatives Verfahren zur smarten Qualitätssicherung für
Filtermodule

(Dresden, 20.05.2025) Ein neues Prüfsystem soll Leckagen in Filtermodulen
automatisch, zerstörungsfrei und in Echtzeit erkennen. Entwickelt wird es
im Projekt »CLeo« unter der Leitung von DBI Gas- und Umwelttechnik.

Das
Fraunhofer-Anwendungszentrum für Optische Messtechnik und
Oberflächentechnologien AZOM entwickelt dafür ein laserbasiertes
Leckdetektionsverfahren und eine KI- Auswertung. Das Prüfsystem soll die
bisher manuelle Qualitätskontrolle in der Membranproduktion grundlegend
verbessern, um Produktionskosten zu senken, Umweltstandards zu erfüllen
und die Qualität industrieller Filtersysteme dauerhaft zu sichern –
effizient, präzise und nachhaltig.

Die Nachfrage nach leistungsfähigen Filtersystemen wächst. Getrieben durch
verschärfte Umweltauflagen wie die neue EU-Abwasserrichtlinie, die eine
vierte Reinigungsstufe in Kläranlagen fordert, leisten Mikro- und
Ultrafiltrationssysteme einen zentralen Beitrag. Sie sind jedoch bislang
auf manuelle, arbeits- und zeitintensive Lecktests angewiesen. Diese
Verfahren sind weder skalierbar noch nachhaltig. Gleichzeitig steht die
Branche vor der Herausforderung, ihre Qualität im Produktionsprozess
effizient zu sichern. Herkömmliche Prüfmethoden wie der Blasentest im
Wasserbad sind aufwendig, fehleranfällig und nicht automatisierbar. Das
vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte
Verbundprojekt »Cyber-physisches System zur Inline Leck-Detektion an
Membran- filtrationsmodulen mittels ortsaufgelöster Diodenspektroskopie«
(CLeo) adressiert dieses Problem: Ziel ist ein cyber-physisches Inline-
Prüfsystem, das Leckagen optisch lokalisiert und mithilfe künstlicher
Intelligenz direkt während der Produktion auswertet, ohne die
empfindlichen Membranen zu beeinträchtigen.

»Unser Ziel ist es, mit dem CLeo-System eine hochpräzise Leckageprüfung zu
ermöglichen, die sich nahtlos in industrielle Fertigungsprozesse
integrieren lässt«, erklärt Dr. Tobias Baselt, Gruppenleiter für Optische
Fasertechnologien am Fraunhofer AZOM. »Durch die Kombination aus
laseroptischer Spektroskopie, intelligentem Datenhandling und
automatisierter Mechanik entsteht eine robuste Lösung, die Qualität
sichert und gleichzeitig Zeit, Ressourcen und Kosten spart.«

Digitalisierung trifft Praxis: für Umwelt, Industrie und Gesellschaft

Das Prüfverfahren basiert auf ortsaufgelöster Diodenspektroskopie. Ein
Prüfgas wird durch das Filtermodul geleitet, potenzielle Leckagen lassen
sich über spezifische Absorptionssignale sichtbar machen. Die Daten werden
in Echtzeit KI-gestützt ausgewertet und Leckagen nicht nur erkannt,
sondern punktgenau lokalisiert. So lassen sich Module gezielt reparieren
oder selektiv ausschleusen. Neben dem ökonomischen Nutzen trägt die
Technologie auch zur Ressourcenschonung bei: Prüf- und Reparaturzeiten
verkürzen sich erheblich und eine Nachbehandlung der Module aufgrund des
Wasserbades entfällt. Die automatisierte Erkennung und gezielte
Nachbearbeitung reduziert Ausschuss, was einen wichtigen Schritt in
Richtung nachhaltiger Produktion darstellt. Darüber hinaus lässt sich das
System branchenübergreifend einsetzen. Neben der Wasserwirtschaft
profitieren die Lebensmitteltechnik, Pharmazie oder Chemie, in denen
absolute Dichtheit essenziell ist.

Interdisziplinäres Konsortium, stark vernetzt

Das zweijährige Projekt mit einem Gesamtvolumen von rund 1,4 Millionen
Euro startete am 1. Januar 2025 im Rahmen des Programms »KMU-innovativ:
Zukunft der Wertschöpfung«. Es vereint Kompetenzen aus Werkstoffforschung,
Maschinenbau, Messtechnik und Digitalisierung:

- DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH: Projektkoordination, Entwicklung der
Gaseinbringung
- Fraunhofer AZOM: Entwicklung des Leckdetektionsverfahrens und der KI-
basierten
Auswertung
- ibl Maschinenbau GmbH: Automatisiertes Handling der Module mittels
Robotik
- WTA UNISOL GmbH: Integration der Systemkomponenten, Entwicklung von
Prüflingen
mit definierten Fehlern
- Westsächsische Hochschule Zwickau (WHZ): Entwicklung von Schutztextilien
zur
Optimierung der Messumgebung