Der Dissolver ist ein robustes und variabel einsetzbares Gerät zur Herstellung von Suspensionen. Die wichtigste Funktion des Dispergierers ist die Einarbeitung von Feststoffen in Flüssigkeiten. Beim Dispergiervorgang werden zwei Einzelschritte gleichzeitig durchgeführt:
Der Dissolver ermöglicht sowohl das Dispergieren mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten als auch das Rühren und Mixen im niedrigen Drehzahlbereich. Eine gezielte Einstellung der Rührparameter ermöglicht eine präzise und vergleichbare Herstellung von Suspensionen (z.B. Batterieslurry).
Der Dissolver verfügt sowohl über ein kontinuierliches Kühlsystem als auch über eine Möglichkeit unter Vakuum zu arbeiten. Die verschiedenen Größen der Dissolverscheiben und der Behälter erlauben eine große Varianz an Ansatzgrößen. Der Dissolver befindet sich in einem Abzug, sodass die Arbeitssicherheit und der Schutz der Atemwege durch Partikelbelastung gewährleistet ist. Parallel zum Prozess erfolgt die Aufzeichnung der wichtigsten Betriebsparameter (wie Temperatur, Leistung, Zeit, Drehzahl und Umfangsgeschwindigkeit) um anschließend eine ausführliche Analyse des Dispergierprozesses durchführen zu können.
In der BLB stehen zwei dieser Dissolver, welche parallel betrieben werden können, zur Verfügung. Dessen maximale Leistung beträgt 2,2 kW. Das maximale Füllvolumen (Ansatzgröße) sind 1,6 L (Pilotmaßstab).
Für nähere Information bezüglich des Dissolvers folgt der Link des Herstellers (Modell AE):
GranuPack von GranuTools ist ein hochauflösender Stapeldichte-Analysator. Es misst die Packungsdynamik eines Pulvers, um Pulver in Bezug auf Fließfähigkeit und Verarbeitbarkeit zu klassifizieren. Messgrößen sind die Verdichtungskurve der Stampfdichte, die endgültige Stampfdichte, die Schüttdichte, das Hausner-Verhältnis und die Verdichtungsgeschwindigkeit.
Mehrere Gloveboxen der MBraun Inertgas-Systeme GmbH stehen für die Produktion von sulfidbasierten Festkörperbatterien (SSB) zur Verfügung und wurden mit Geräten zur SSB-Herstellung ausgestattet. Angefangen bei der Synthese des Festelektrolyten, über das Mischen und Beschichten von Elektroden und Separatoren bis hin zur Verdichtung und Zellassemblierung können alle Prozessschritte in inerter Argon-Atmosphäre realisiert werden, ohne das Risiko einer Materialdegradation durch Sauerstoff oder Feuchtigkeit.
Der Kaltwand-Retortenofen SVHT 02/30-GR der Firma Nabertherm ermöglicht die Hochtemperaturbehandlung von Proben bei Temperaturen von 600 °C bis maximal 2700 °C (3000 °C auf Anfrage) in Argonatmosphäre. Die maximalen Abmessungen der Proben dürfen 150 mm Durchmesser, 150 mm Höhe und 2 kg Masse nicht überschreiten.
Der AQUA 40.00 mit Headspace-Modul und Ofen der ECH Elektrochemie Halle GmbH ist für die Messung des Feuchtegehaltes von festen Proben aller Art in Abhängigkeit von der Probenmasse konzipiert. Der Einfluss der Umgebungsatmosphäre wird ebenfalls berücksichtigt.
Alle Maccor-Prüfsysteme sind mehrkanalig, computergesteuert und in der Lage, Batteriezellen vollautomatisch zu prüfen. Das Maccor-Prüfsystem bietet eine breite Palette von Strom- und Spannungsmöglichkeiten. Das Modell 4000 bietet bis zu 256 Prüfkanäle pro Prüfsystem mit Strömen bis zu 150 Mikroampere Vollbereich, Strömen bis zu 2.000 Ampere und Spannungen bis zu 150 Volt. Die Prüfschritte und die Datenerfassung sind in Intervallen von 10 Millisekunden bis hin zu Monaten voll programmierbar. Spezielle Impulsoptionen ermöglichen Impulse von bis zu 100 Mikrosekunden. Die interne Aktualisierungsrate beträgt entweder 10 Millisekunden als Standard oder Millisekunden als Standard oder optional 5 oder 1 Millisekunden. Alle Testkanäle sind in Temperaturschränken untergebracht.
Die kontinuierliche Beschichtungsanlage der Firma Werner Mathis AG stellt eine speziell angefertigte Forschungs- und Entwicklungsanlage zum Beschichten von Anoden und Kathoden dar. Die Elektrodensuspension wird mittels Rakelbeschichtung aufgetragen. Dabei werden innovative Trocknungsmechanismen wie die Infrarot-Strahler-Technologie genutzt und erforscht. Des Weiteren ermöglicht die integrierte Sensorik eine umfassende Prozesskontrolle. Dazu zählen die kontinuierliche Bestimmung der Schichtdicke und des Flächengewichtes vor und nach dem Trocknen sowie die Überprüfung der Randüberhöhung. Zudem kann die Beschichtungsanlage für die Untersuchung des Bereichs der Trockenbeschichtung mittels Bürstenauftrag genutzt werden.
Der Mehrwalzen-Glättkalander MWG 450 L mit 4 Walzen dient zum Verdichten und Laminieren von pulverförmigem Material. Zusätzlich können auch Batterieelektroden verdichtet werden. Der Kalander verfügt über 4 angetriebene Walzen sowie 2 Wickelsysteme für Substrat und Trennfolie. Die Walzen des Kalanders können einzeln bis zu einer Temperatur von 180°C beheizt werden.
Das Quecksilber-Porosimeter Poremaster PM60GT von Quantachrome kann zur Bestimmung der Porengrößenverteilung einer Vielzahl von porösen Materialien wie Elektroden, Pulvern oder Tabletten eingesetzt werden. Durch die Messung in einem Druckbereich von 20.000 - 60.000 PSI können Poren im Größenbereich von 3,6 nm bis ca. 20 µm nachgewiesen werden.
Die Ringscherzelle RST XS der Firma Dietmar Schulze erlaubt die Ermittlung charakteristischer Kennwerte von Pulvern, welche für die Auslegung von Silos von Relevanz sind. Mithilfe der Ringscherzelle können die Fließfähigkeit, die innere Reibung, die Zeitverfestigung oder die Schüttgutdichte von Pulvern zur Produktcharakterisierung und Optimierung gemessen werden. Zudem ist eine Bestimmung der Wandreibung von Pulvern möglich.
Der Extruder der Firma Thermo Scientific™ Haake™ Rheomex™ PTW 16 OS ermöglicht die kontinuierliche Verarbeitung von Elektrodenmaterial. Dazu können konventionelle Produktionsprozesse mit Lösemittel genutzt werden; alternativ lassen sich innovative Versuche im Bereich der semitrockenen oder trockenen Elektrodenfertigung durchführen. Mit diesem Extruder sind, in Abhängigkeit vom Material, Massenströme von 0,5–3,0 kg/h möglich.
Der Typ 350 Rolle-zu-Rolle Beschichter von Mathis ist eine Pilotanlage zur Beschichtung und Trocknung, das für die Produktion von Batterieelektroden entwickelt wurde. Eine Rakel oder eine Schlitzdüse wird verwendet, um dünne Metallfolien mit wasser- oder lösungsmittelbasierten Elektroden-Nassfilmen zu beschichten. Der anschließende Trockner, mit einer Länge von sechs Metern, verdampft das Lösungsmittel. Es können Bahngeschwindigkeiten von 0,5 bis 10 m/min und Beschichtungsbreiten zwischen 80 und 280 mm gefahren werden. Eine Vielzahl von Prozessparametern sind einstellbar, darunter Luftstrom, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Bahngeschwindigkeit, Bahnbespannung und Spaltbreite. Produkt- und Zwischenproduktparameter können ebenfalls gemessen werden, wie z. B. Flächenmassenbeladung, Filmtemperatur und Luftstrom. Das Gerät kann mit alternativen Methoden zur Wärmeeinbringung, wie Infrarot, IR-Laser und Induktion, sowie mit zusätzlichen Sensoren, beispielsweise zur Messung von Farbwerten, ausgestattet werden.
Der Zweiwalzenkalander GK300L der Firma Saueressig wird hauptsächlich in der Trockenbeschichtung von Batterieelektroden verwendet. Der Kalander ermöglicht die Einstellung unterschiedlicher Geschwindigkeitsverhältnisse der Walzen, wodurch im Scherkräfte auf das Material übertragen werden. Darüber werden aus Pulvern oder Granulaten freistehende Filme hergestellt, die anschließend auf einer Substratfolie laminiert werden können. Weiterhin kann der Zweiwalzenkalander zum verdichten verschiedener Materialien, wie Elektroden oder Festelektrolyte, verwendet werden.
Der Kalander eignet sich für Folienbreiten bis max. 290 mm und kann kraft- oder spaltgesteuert bei einer maximalen Linienlast von 500 N/mm (bezogen auf 300 mm Walzenbreite) und Drehgeschwindigkeiten von 0,5 – 5,0 m/min betrieben werden.
Die Zwick der Firma Zwick Roell stellt ein vielseitig einsetzbares Messgerät im Bereich der Pulver- und Elektrodenüberprüfung dar. Die Messung der spezifischen Leitfähigkeit stellt einen interessanten Kennwert für die Güte der Dispergierung von Pulvern und Elektroden dar. Mittels eines 180° Pull-Off-Tests ist es möglich die Haftfestigkeit der Elektroden zu bestimmen
Der NanoAssemblr ist ein Gerät zur Herstellung von Nanopartikeln der Firma Cytiva, das die mikrofluidische Mischung nutzt, um kontrollierte Nanomaterialien wie Lipid-Nanopartikel (LNPs) herzustellen. Es zeichnet sich durch schnelle, reproduzierbare Produktion, einfache Bedienung und Skalierbarkeit aus und wird häufig in der Biotechnologie, Pharmazie und Materialwissenschaft eingesetzt. Mit dem System sind Formulierungen im Labormaßstab mit Volumina von bis zu 20 ml und Flussraten von bis zu 20 ml/min möglich.
Das SAXSess mc2 von Anton Paar ermöglicht die Analyse von Nanomaterialien in Bezug auf Größe, Form und innere Struktur mithilfe der Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS), wobei Partikel unter 100 nm erfasst werden können. Dank verschiedener Messzellen lassen sich Feststoffe, Flüssigkeiten, Filme sowie hochviskose und pastöse Materialien untersuchen. Zudem bietet das Gerät die Möglichkeit, die Temperatur während der Messung zu variieren. Ergänzend erlaubt die Röntgenweitwinkelstreuung (WAXS) eine detaillierte Untersuchung molekularer Strukturen im Material.
Das Röntgendiffraktometer Empyrean der Firma Malvern Panalytical ermöglicht die Messung der Kristallstruktur bzw. Kristallinität mittels Röntgenbeugung. Dabei können sowohl Pulver, als auch Festkörper wie z.B. Folien, kleine Metallblöcke oder Schichten vermessen werden. Gemessen wird mit Cu-Kα-Strahlung und einem PIXCel-3D Detektor.
Verschiedene Rotor-Stator-Dispergiergeräte inklusive Dispergierelementen der Firma IKA ermöglichen das schnelle und einfache Zerkleinern sowie das feine Verteilen von flüssigen Proben. Dabei können Drehzahlen von bis zu 16.000 min-1 erreicht werden.
Der Ultimaker 3 ist ein Dual Extrusion Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-Drucker, welcher zum einen für die Fertigung verschiedenster Bauteile aus Standardmaterialien wie beispielsweise ABS, PLA, PP, PET oder PC eingesetzt wird. Darüber hinaus werden mit Wirkstoffen beladene Filamente zum Druck einzeldosierter Arzneiformen eingesetzt. Die Dual Extrusion Technologie erlaubt dabei die Kombination unterschiedlicher Filamente und so u.a. unterschiedliche Freisetzungsprofile für verschiedene Kompartimente. Dabei können materialabgestimmt Print Cores mit verschiedenen Düsengrößen gewählt werden. Die Größe des Bauraums beträgt 21,5 (19,7 für Dual Extrusion) x 21,5 x 20 cm.
Das QicPic der Firma Sympatec ermöglicht die dynamische Bildanalyse von Partikeln in einem Größenbereich von ca. 1 µm bis 10 mm. Zusätzlich zur Bestimmung der Partikelgrößen und ihrer Verteilung können geometrische Eigenschaften wie z.B. die Sphärizität oder die Form von Agglomeraten gemessen werden.
Die GranuDrum der Firma Granutools ist ein Gerät zur Analyse der Fließeigenschaften von Pulvern. Dabei nutzt es eine rotierende Trommel, um das Verhalten von Pulvern unter dynamischen Bedingungen zu messen. Die vollautomatische bildbasierte Auswertung liefert präzise Informationen über Fließfähigkeit, Kohäsion und möglicher Thixotropie der Pulver.
Das dynamische Differenzkalorimeter DSC3 der Firma METTLER TOLEDO ermöglicht die Untersuchung der thermischen Eigenschaften von Materialien. Es misst die Wärmemenge, die von einer Probe aufgenommen oder abgegeben werden, während sie kontrolliert erhitzt oder gekühlt wird und ermöglicht dadurch die präzise Bestimmung von z.B. Phasenübergängen, Glasübergängen oder Kristallisationen.
Das ERWEKA Allzweckgerät AR 403 ist ein modulbasiertes System, das für vielseitige Anwendungen in der pharmazeutischen und chemischen Industrie sowie in Forschung und Entwicklung verwendet wird. Der modulare Aufbau ist kompakt, ökonomisch und bietet einen kraftvollen Antriebsmotor mit einer großen Auswahl an, perfekt für Kleinproduktionen geeigneten, leicht austauschbaren Vorrichtungen. Folgende Module stehen zur Verfügung:
Der am PVZ verwendete Leistritz-Laborextruder ZSE 12-HP-PH ist für die Untersuchung von Schmelzextrusions-, Schmelzgranulations- und Feuchtgranulationsprozessen geeignet. Durch umfangreiches Zubehör lassen sich Filamente und Filme herstellen, die durch weitere Prozessierung zu Granulaten aufgebrochen oder zu Pellets verrundet werden können. Mit 12 mm Schneckendurchmesser ist der Extruder speziell für frühe Phasen der Prozessentwicklung gedacht. Aufgrund der geringen Größe lassen sich bereits mit geringem Materialeinsatz Rückschlüsse auf Prozesseigenschaften und Verarbeitbarkeit schließen. Aufgrund der geringen Größe des Extruders ist die Temperierung der einzelnen Zonen schnell regelbar, was ein Anhalten der Maschine verhindert und somit Zeit und Material spart. Hinsichtlich der Prozesskontrolle können an der Düse direkt vor dem Austrag Inline-Messsysteme integriert werden, wie z.B. NIR-, Raman oder UV/Vis-Sonden, während die Aufnahme von Druck und Temperatur an der Düse stets möglich sind. Alle wichtigen Zusatzaggregate wie Feststoff- und/oder Flüssigdosierung, Temperiergerät und Abzugsband können direkt modular genutzt werden.
Die Blattrührer-Apparatur (Apparatur 2, Ph. Eur. 2.9.3) erlaubt die Untersuchung der Wirkstofffreisetzung aus festen Arzneiformen mit geringem apparativen Aufwand und hoher Flexibilität. Proben-Entnahme-Zeitpunkte und nachfolgende Analytik können den individuellen Bedürfnissen entsprechend festgelegt werden.
Die Freisetzungsapparatur CE 7smart der Firma Sotax stellt ein Gesamtsystem zur Ermittlung des Freisetzungsverhaltens unterschiedlicher Darreichungsformen mittels Durchflusszelle (Ph. Eur. 2.9.3, USP Apparatus 4) dar. Das Freisetzungsverhalten kann durch UV/Vis-Spektrometrie in Echtzeit ermittelt und/oder in einzelnen Probenfraktionen für weitere Analysen gesammelt werden. Die Freisetzungsprofile können dabei nach individuell erstellbaren Methoden unter Berücksichtigung der Probenahmezeitpunkte, Durchflussrate oder eines Wechsels des Freisetzungsmediums aufgenommen werden.
Der Friabilitätstester PTF 20 ER (Pharma Test Apparatebau AG) erlaubt die Untersuchung des Tablettenabriebs nach Arzneibuch (Ph. Eur. 2.9.7) und gehört damit zum Standard-Repertoire der pharmazeutischen Analytik. Zwei rotierende Rundbehälter bewegen die Tabletten mit fixer Geschwindigkeit, wobei der dadurch entstehende Masseverlust als Qualitätskriterium herangezogen wird. Für weitergehende Untersuchungen stehen unterschiedliche Trommelgeometrien zur Verfügung.
Für die schonende Trocknung sensitiver Materialien stehen verschiedene Gefriertrocknungsanlagen zur Verfügung. Die Gefriertrocknungsanlage Beta 2-8 LSCplus (Martin Christ Gefriertrocknungsanlagen GmbH) verfügt über eine Eiskondensatorkapazität von 8 kg und eine Eiskondensatortemperatur von -85 °C. Es steht Zubehör für das Einkammer-Verfahren mit einer beheizbaren Stellfläche mit Verschlusseinrichtung zum Gefrieren und Trocknen innerhalb des Eiskondensators sowie für das Zweikammer-Verfahren zur Verfügung. Beim Einkammer-Verfahren ist die Gesamtstellfläche auf 0,031 m2 begrenzt (ca. 110 2R Vials). Beim Zweikammer-Verfahren kann ein Aufbau mit 5 beheizten Stellflächen (0,155 m2) und Anschlüssen für 12 Rundkolben bzw. Weithalsfilterverschlussflaschen oder ein chemiebeständiger Trockenrechen mit 12 Anschlüssen genutzt werden. Zusätzlich steht die Pilot-Gefriertrocknungsanlage Epsilon 2-4 LSCplus zur Verfügung. Die Eiskondensatorkapazität beträgt 4 kg, die Eiskondensatortemperatur - 88 °C und die Stellfläche 0,108 m2. Das Gerät ist mit einer Verschlusseinrichtung ausgestattet und bietet zusätzlich 4 Anschlüsse für Rundkolben bzw. Weithalsfilterverschlussflaschen.
Der selbst konstruierte und gebaute Granulatflusstester ermöglicht die Messung der Fließzeit einer vordefinierten Menge Pulver oder Granulat. Dabei lassen sich unterschiedliche Durchmesser und Geometrien der Düse wählen, durch welches das Pulver bzw. Granulat fließen soll. Dies ermöglicht den Vergleich der Fließfähigkeit unterschiedlicher Materialien und komplettiert das Portfolio an Methoden zur Fließfähigkeitsbestimmung.
Der High-Shear-Granulator TMG der Firma Glatt verfügt über Mischwerkzeuge und einen Zerhacker, sodass die Partikel gleichzeitig vermischt, Flüssigkeit verteilt, Granulate verdichtet und Oberkörper zerkleinert werden, während eine Binderflüssigkeit hinzugefügt wird. Die hohe mechanische Scherwirkung erzeugt kompaktere Granulate als im Wirbelschichtverfahren mit einer relativ hohen Schüttdichte. Das Arbeitsgefäß erlaubt die Verarbeitung von Produktmengen bis zu 6,4 Litern und eine Temperaturregulierung über eine temperierbare Doppelwand. Die Steuerung und Aufzeichnung aller kritischen Prozessparameter und -verlaufskurven lässt sich über die integrierte Touch-Steuerung realisieren.
Das Ultrapyc 1200e der Firma Quantachrome ermöglicht eine präzise Messung der Feststoffdichte mittels Helium-Pyknometrie. Diese ist für die Berechnungen zu strukturellen Eigenschaften wie beispielsweise zur Evaluierung von Porositäten bei Kompaktierungsprozessen notwendig.
Der Hochdruckhomogenisator GEA Niro Soavi Panda Plus ermöglicht Homogenisationsprozesse bei Drücken bis 2000 bar. Das Tischgerät ist für Durchsätzen bis maximal 9 L/h ausgelegt und mit einer Vorrichtung zur Kühlung des Produktes ausgestattet, um thermische Schäden zu minimieren. Am Institut für Partikeltechnik wird das Gerät hauptsächlich für den Zellaufschluss eingesetzt.
Es stehen zahlreiche verschiedene Inkubatoren zur Kultivierung von Mikroorganismen in flüssigen Nährmedien sowie auf festen Nährmedien zur Verfügung. Neben der Regelung der Temperatur und Schüttelfrequenz kann teilweise die Gasatmosphäre konditioniert werden.
Die vollständig kontinuierliche Feuchtgranulationsanlage Granucon1® der Firma Gebr. Lödige Maschinenbau bildet die Feuchtgranulierung nach dem innovativen Ringschichtprinzip mit anschließender Wirbelschichttrocknung der hergestellten Granulate ab. Die am iPAT vorhandene Anlage stellt dabei eine bisher einzigartige Ausführung im Labormaßstab dar, welche, mit einer Kapazität von etwa 2 bis 10 kg/h, Granulationsversuche bereits mit geringem Materialbedarf ermöglicht. Zwei voneinander unabhängige, gravimetrische Feststoffdosierer gewähren die Zugabe unterschiedlicher Komponenten ohne vorheriges Mischen – dies wird durch den Ringschichtmischer simultan zum Granulieren realisiert. Zusätzlich erlaubt der modulare Aufbau der Anlage auch eine Einzelbetrachtung von kontinuierlicher Mischung, kontinuierlicher Ringschichtgranulierung und kontinuierlicher Wirbelschichttrocknung.
Eine Auswahl von Klimaprüfschranken der Firmen Binder und Weiß ermöglicht die kurzzeitige Konditionierung oder die langfristige Lagerung von Proben bei definierten Bedingungen zur Untersuchung des Einflusses von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Dabei ist es möglich einen Temperaturbereich von 10 - 70 °C sowie relative Feuchten von 10 - 80 % abzudecken.
ProtoCOL3 Plus ist ein automatisiertes Koloniezähl- und Hemmhofmessgerät. Das Gerät ermöglicht die Unterscheidung verschiedener Koloniefarben und -größen auf einer Agarplatte und damit nicht nur eine Zählung, sondern auch eine Identifizierung spezifischer Mikroorganismen in Mischpopulationen. Das Gerät kann Kolonien ab 0,043 mm Durchmesser und Hemmhöfe ab 0,1 mm erfassen.
Der am iPAT verwendete Kompaktierungssimulator Styl’One Evolution der Firma Medelpharm ermöglicht eine umfangreiche Analyse von Tablettierprozessen und Kompressionseigenschaften der verwendeten Materialien an kleinsten Pulvermengen. Hierbei ist der Styl’One Evolution mit hochauflösenden Weg- und Kraftsensoren ausgestattet, die eine definierte Nachbildung der Pressprofile jeder industriellen Rundlaufpresse mit maximalen Presskräften bis 50 kN zulässt. Mithilfe einer flexiblen Fülleinrichtung können sowohl Einschichttabletten als auch Mehrschichttabletten und Mantel-Kern-Tabletten hergestellt und deren Herstellung aufgezeichnet werden. Die Software Analis ermöglicht die Auswertung der durchgeführten Pressversuche hinsichtlich kundenspezifischer Parameter, wie der Tablettierbarkeit, der Kompressibilität und Kompaktierbarkeit oder des Scale-Up-Verhaltens für eine Übertragung in die Produktion.
Mit der Tischprüfmaschine zwickiLine der Firma Zwick/Roell können mechanische Prüfungen speziell mit kleinen Kräften durchgeführt werden. Das Gerät am iPAT ist für quasistatische Beanspruchungen in Zug-, Druck- und Biegeversuchen mit Kräften bis zu 2,5 kN und Prüfgeschwindigkeiten von 0,0005 bis 3000 mm/min einsetzbar. Durch die verschiedenen Prüfwerkzeuge lassen sich dabei die mechanischen Eigenschaften von Proben mit unterschiedlichsten Geometrien prüfen.
Die Picoline der Firma Hosokawa Alpine ist eine modulare Plattform, die sich durch den Einsatz von jeweiligen Funktionsmodulen zum Feinmahlen und/oder Sichten eignet. Alle Module sind für die Verarbeitung kleinster Produktmengen ab wenigen Gramm ausgelegt. Es kommen Module in Form von Prall-, Fließbett-Gegenstrahl- und Stift-Gegenstiftmühlen zum Einsatz. Der Schritt des Sichtens durch einen Abweiseradsichter ist z.T. in das jeweilige Modul zur Zerkleinerung integriert, kann bei Bedarf jedoch auch separat genutzt werden. Es können Betriebsdaten, Einstellwerte, Anlagenfließbilder und Trendkurven visualisiert und dokumentiert werden.
Durch die unterschiedlichen Module können Partikelgrößen von ca. 5 µm bis 200 µm erreicht werden, die durch den Einsatz des Abweiseradsichters eine relativ enge Partikelgrößenverteilung aufweisen.
Mit dem Nanoindenter TriboIndenter der Firma Bruker (ehem. Hysitron) wird eine mechanische wie auch tribologische Charakterisierung von Materialien auf der Nanoskala ermöglicht. Dazu werden in dünnen Schichten oder kleinen Strukturen Härteeindrücke durchgeführt und Kraft-Weg Kurven aufgenommen. Aus den Kurven können Härte und E-Module (quasistatisch) oder Verlust- und Speichermodule (dynamisch) errechnet werden. Auch die Beanspruchung von Partikeln, Agglomeraten und Aggregaten im unteren Mikrometerbereich zwischen zwei parallelen Flächen kann durchgeführt werden (Mikrokompression). Dies ermöglicht die Messung der Bruchkraft und die Berechnung der Bruchfestigkeit der Partikel. Der Nanoindenter ist mit verschiedenen Messköpfen für einen breiten Größen- und Kraftbereich ausgestattet. Durch einen temperierbaren Probenträger und dem überspülen mit definierten Gasen, können die Umgebungsparameter der Messungen weitgehend kontrolliert werden. Insbesondere ist auch eine Messung von biologischen Proben in Flüssigkeiten möglich.
Der ASAP 2460 der Firma Micromeritics ermöglicht die Messung von Oberflächen und Porositäten von Materialien mittels Gasadsorption. Abhängig von der erwarteten Partikeloberfläche können zur Messung sowohl Stickstoff als auch Krypton verwendet werden.
Der Mastersizer 3000 der Firma Malvern Panalytical ermöglicht die Messung von Partikelgrößen mittels Laserbeugung, wobei ein Größenbereich von 10 nm bis 3,5 mm detektiert werden kann. Wechselbare Dispergiereinheiten erlauben die schnelle und effiziente Partikelgrößenmessung von Nass- und Trockenproben.
Der Zetasizer der Firma Malvern Panalytical dient neben der Partikelgrößenmessung auch der Messung des Zetapotentials und des Molekulargewichts. Dabei nutzt es die dynamische Lichtstreuung (DLS) und elektrophoretische Lichtstreuung (ELS). Für eine zuverlässige Messung sollten die Partikelgrößen in einem Bereich von 0,3 nm bis ca. 1 µm liegen.
Das Alpha 300 R ist ein flexibel einsetzbares konfokales Raman-Mikroskop der Firma WiTec. Es ermöglicht die spektrale Bildgebung und das chemische Mapping auf Basis eines vollständigen Raman-Spektrums an jedem Bildpunkt, um beispielsweise Aussagen über die Verteilung von Wirkstoffen in Arzneiformen zu treffen. Die einzelnen Probenbestandteile werden dabei aus den Raman-Spektren errechnet. Zusätzlich zur chemischen Quantifizierung der Bestandteile ermöglicht das Alpha 300 R eine Topographieerfassung zur Untersuchung von z.B. Grenzschichten inklusive der Bestimmung ihrer Dicken im Mikrometerbereich und der Oberflächenrauigkeiten.
Das Helios G4 CX der Firma FEI Deutschland GmbH (heute: Thermo Fisher Scientific) ist ein umfangreich ausgestattetes Rasterelektronenmikroskop. Neben einer Elektronensäule mit einer Auflösung von weniger als einem Nanometer bei 1 kV Beschleunigungsspannung verfügt es über folgende Zusatzausstattung:
Das Rasterkraftmikroskop NanoWizard3 der Firma Bruker (ehem. JPK BioAFM) ermöglicht die Untersuchung unterschiedlichster Oberflächen von einzelnen Molekülen bis zu Beschichtungen auf Mikrometer- bzw. Nanometerskala. Dabei können unter anderem topografische Abbildungen der Oberflächen im Contact- und Non-Contact-Mode erzeugt werden, die z.B. zur Berechnung von Rauhigkeiten verwendet werden können. Außerdem lassen sich mit dem NanoWizard3 Oberflächenkarten erstellen, die die örtliche Verteilung von Haftkräften und/oder mechanischen Eigenschaften (Härte, E-Modul) darstellen. Die Messungen können sowohl in Luft als auch in Flüssigkeiten, die sich von 15 °C bis 60 °C temperieren lassen, durchgeführt werden.
Die verwendete Rundlaufpresse XL100 der Firma KORSCH AG ermöglicht die Durchführung von aussagekräftigen Untersuchungen des Tablettierprozesses mit kleinen Pulvermengen. Die Rundlaufpresse im Pilotmaßstab ist mit einem Mischrotor ausgestattet, sodass unterschiedliche Stempelformate (EU-B/D) verwendet werden können und die Untersuchung unterschiedlicher Tablettenformen- und größen ermöglichen. Unter Einsatz verschiedener Füllschuh- und Rührflügelgeometrien sowie Füllkurven kann ein tiefergehendes Verständnis für den Füllprozess in Rundlaufpressen entwickelt werden. Die XL100 verfügt über eine Instrumentierung zur Messung, Aufzeichnung und Analyse von Press-, Ausstoß und Tablettenabstreifkräften und eignet sich daher ausgezeichnet für die Überwachung der Grenzwerte im Tablettierprozess in F&E- sowie Scale-Up-Phasen.
Der 4M8-Trix der Firma Procept ist ein Sprühtrockner für Chargengrößen im R&D von wenigen ml bis hin zu mehreren Litern. Je nach eingesetzter Lösung und gewünschtem Ergebnis können Zweistoffdüsen mit unterschiedlichem Durchmesser (0,2 mm bis 1,2 mm) eingesetzt werden. Weitere variierbare Prozessparameter sind unter anderem die Temperatur der Zuluft, der Druck innerhalb des Geräts und die Sprührate. Die Luftführung erfolgt im Gleichstrom sowie die Partikelabscheidung mit unterschiedlichen Zyklonen bis herab zu einer Partikelgröße von . Durch die Anlagengestaltung aus Glas kann der Prozess von außen visuell sehr gut verfolgt und kontrolliert werden. Die Steuerung aller Prozessparameter erfolgt über eine Touch-Bedieneinheit.
Für Mikroskopische Aufnahmen im Auflicht und Durchlicht steht das Inversmikroskop Nikon Eclipse TS100 zur Verfügung. Mit Hilfe der Epifluoreszenzeinheit können auch einfache Fluoreszenzaufnahmen durchgeführt werden. Mit Hilfe der 20 MP Digitalkamera und der passenden Software (MikroLive 5) kann eine direkte Bildauswertung vorgenommen werden. Das Gerät verfügt zudem über zwei hydraulische Mikromanipulatoren inkl. eines pneumatischen Mikroinjektors für die Probenpräparation.
Das TIDAS S Spektrometer der J&M Analytik AG deckt mit 1000 - 2150 nm einen breiten Bereich des nahinfraroten Spektrums ab. Das Gerät ist mit einem Reflektionsmessplatz mit integrierter Lichtquelle ausgestattet, die Fremdlicht unterdrückt und somit zur einfachen Messung von Proben wie Pulvern, Tabletten oder Flüssigkeiten ermöglicht. Eine zweite im Gerät verbaute Lichtquelle ermöglicht das Einbringen eines Lichtleiters in andere Prozesse wie die Granulation zur Überwachung von Mischgüte oder Wassergehalt.
ie PM 400 ist eine Planetenkugelmühle mit 4 Mahlstationen für Mahlbecher mit einem Nennvolumen von 12 mL bis 500 mL. Das große Sonnenrad ermöglicht Drehzahlen bis 400 min-1. Die hohen Zentrifugalkräfte ermöglichen einen hohen Energieeintrag und dadurch kurze Mahlzeiten bei Trocken- und Nassvermahlung. Typische Einsatzbereiche sind ultrafeine kolloidale Vermahlungen im Nanometerbreich, mechanochemische Ansätze oder Misch- und Homogenisieraufgaben.
Mit dem Rotationsprobenteiler PT100 der Firma Retsch wird die genaue Aufteilung einer größeren Schüttgutprobe in kleinere, in ihrer Zusammensetzung homogene und dem Ausgangsschüttgut entsprechende, Teilproben realisiert. Dies ist unerlässlich für folgende zuverlässige und repräsentative Analysen der Teilproben. Dabei können Ausgangsschüttgüter mit einem Volumen von bis zu 1,6 Litern in 8 Teilproben aufgeteilt werden, welche wiederum für Analysen verwendet, weiter geteilt oder zu größeren Teilmengen zusammengeführt werden können.
Mit dem Modul Compact Rheometer MCR 302 von Anton Paar haben wir ein umfangreich ausgestattetes Gerät zur Untersuchung verschiedenster Fragestellungen der rheologischen Forschung. Wir verfügen über eine Auswahl verschiedener Messgeometrien je nach Bedarf der Probe. So können Untersuchungen von flüssigen Proben wie Lösungen, Emulsionen oder Schmelzen mit coaxialen Zyklinder, Kegel-Platte oder Platte-Platte Weg- oder Kraft-gesteuert durchgeführt werden. Letzteres bei Bedarf auch mit einer profilierten Platte oder Einwegsystemen. Dabei ist mit verschiedenen Bodenplatten und Heizhauben ein breiter Temperaturbereich von bis zu 400 °C einstellbar. Neben der Messgeometrien für flüssige Proben besitzen wir ebenso eine Durchflusszelle für die Fluidisierung von Pulvern für pulverrheologischen Untersuchungen.
Die MiniCer der Firma NETZSCH GmbH ist eine kompakte und universell einsetzbare Rührwerkskugelmühle im Labormaßstab. Sie eignet sich für die Verarbeitung von Kleinstmengen von 0,25 bis 0,5 l in Kreisfahrweise. Durch den Einsatz von Kleinstmahlkörpern von 0,05 bis 2 mm kann eine Zerkleinerung bis zu Partikelgrößen im Nanometerbereich erreicht werden. Mit der MiniCer ist es möglich, innerhalb kürzester Zeit viele Versuche mit geringsten Produktverlusten und aussagekräftigen Ergebnissen durchzuführen. Ein integrierter Kühlmantel ermöglicht außerdem die Verarbeitung thermosensitiver pharmazeutischer Wirkstoffe.
Mit dem Ringschergerät RST-XS der Dr. Dietmar Schulze GmbH können die Fließeigenschaften wie z.B. die Fließfähigkeit oder die Zeitverfestigung feinkörniger Pulver und Schüttgüter bestimmt werden. Dabei können sowohl gut als auch schlecht fließende Materialien untersucht werden. Insbesondere bei nur geringen verfügbaren Probenmengen kann das Ringschergerät RST-XS eingesetzt werden, da je nach genutzter Scherzelle Probenvolumina von nur 30 bzw. 70 mL benötigt werden.
Der TURBULAâ-Mischer der Firma Willy A. Bachofen AG ist ein vielseitiger und effizienter 3D-Schüttelmischer für die homogene Mischung pulverförmiger Komponenten. Die außerordentliche Wirksamkeit des Mischers beruht auf dem Einbezug von Rotation, Translation und Inversion und liefert innerhalb kürzester Zeiten Mischresultate, die den höchsten Anforderungen entsprechen. Es können Probengefäße bis max. 2 Litern Volumen verwendet und die Geschwindigkeit stufenlos verstellt werden. Über eine digitale Schaltzeituhr werden die Mischvorgänge automatisch beendet.
Die CryoMill ist eine Schwingmühle, welche mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird, um wärmeempfindliche und elastische Stoffe zu zerkleinern und homogenisieren. Der Mahlbecher wird vor und während der Vermahlung gekühlt, um die Probe zu verspröden und den Zerkleinerungserfolg zu verbessern. Gleichzeitig bleiben leichtflüchtige Bestandteile erhalten. Der Einsatz von Flüssigstickstoff ist dabei optional und die Verwendung auch für Nass- und Trockenvermahlung bei Raumtemperatur möglich. Die Zerkleinerung erfolgt im Wesentlichen durch Prallbeanspruchung. Hierzu schwingen die Mahlbehälter mit max. 30 Hz. Die Mahlbechergröße liegt zwischen 5 und 50 mL, bzw. bei 6 x 2 mL.
Mit der Vibrationssiebmaschine AS 200 CONTROL der Firma Retsch können präzise Analysesiebungen durchgeführt werden. Dabei lassen sich die Siebparameter Amplitude, Zeit und Intervall individuell an die Siebaufgabe anpassen. Zur Siebung stehen Analysensiebe mit Maschenweiten von 25 µm bis 3,5 mm erlauben eine hochauflösende Trennung des Siebguts. Für die zuverlässige Trennung auch bei sehr geringen Maschenweiten steht zudem das Luftstrahlsieb e200 LS der Firma Hosokawa Alpine zur Verfügung.
Für die sterile Handhabung auch gentechnisch veränderter Mikroorganismen stehen Sicherheitswerkbänke zum Schutz von Produkt und anwendender Person zur Verfügung.
Das Stampfvolumeter (Erich Tschacher Laboratoriumsbedarf) erlaubt die Bestimmung der Stampfdichte von Schüttgütern nach Arzneibuch (Ph. Eur. 2.9.34) zur Berechnung von Schüttguteigenschaften wie Hausner-Faktor und Kompressibilitätsindex, die zur Beurteilung des Fließverhaltens herangezogen werden.
Der manuelle Tablettentester MT50 der Firma SOTAX ermöglicht die Bestimmung der mechanischen Festigkeit von Tabletten. Er misst die Brauchkraft, den Durchmesser und die Dicke mit hoher Präzision und Wiederholbarkeit.
Der Multicheck 6 von Erweka ist ein multifunktionales Prüfgerät zur umfassenden Qualitätskontrolle von Tabletten. Es misst vollautomatisch mehrere Parameter, einschließlich Härte, Durchmesser, Dicke, Breite und Gewicht der Tabletten und ermöglicht dabei eine einfache Bedienung und schnelle Datenauswertung. Ebenfalls automatisch kann die Messung mehrerer Batches erfolgen.
Für einfache thermogravimetrische Untersuchungen wird der Feuchtebestimmer Kern DBS60-3 eingesetzt. Hier können Proben bis 60 g bei Temperaturen bis 200 °C hinsichtlich ihrer Feuchte bzw. ihres Trockengehalts untersucht werden. Die Ablesbarkeit beträgt 0,001 g.
Für die Trocknung und Temperierung von Proben stehen zahlreiche verschiedene Trockenschränke, Hordentrockner und Hochtemperaturöfen bis 1400 °C zur Abdeckung eines weiten Einsatz- und Temperaturbereichs zur Verfügung.
Das modulare Laborgerät Solidlab 2 der Firma Syntegon besteht aus einer Wirbelschichteinheit und einem Trommelcoater. Beide Einheiten wurden für die Forschung und Entwicklung konzipiert und erlauben Batch-Größen bis 12 kg. Im Trommelcoater können Tabletten mittels einer Zweistoffdüse mit einem wässrigen oder organischen Coating beschichtet werden. Die Größe der Trommeln kann an die jeweiligen Batchgrößen angepasst werden. Der Prozess kann hinsichtlich unterschiedlicher Parameter wie der Temperatur, Feuchtigkeit oder Geschwindigkeit der Zu- und Abluft oder der Sprührate der Düsen kontrolliert und gesteuert werden.
Für den Aufschluss von Zellen, die Dispergierung von Nanopartikeln sowie zur Homogenisierung und Probenvorbereitung stehen leistungsstarke Ultraschallhomogenisatoren für unterschiedliche Probenvolumina zur Verfügung.
Die Sonde InSpectro X der Firma ColVisTec ermöglicht die inline-spektroskopische Prozessüberwachung mittels UV/Vis-Spektroskopie im Messbereich von 220-820 nm und kann in verschiedenste Prozesse wie z.B. Extrusions- oder Granulationsprozesse integriert werden. Dabei werden komplexe Spektralinformationen in einfache Farbwerte aufgeteilt, konvertiert und dienen so als Echtzeit-Indikatoren für laufende Prozesse.
Das UV/Vis-Spektrophotometer SPECORD 210 PLUS ist ein Zweistrahlphotometer zur simultanen Messung von Probe und Referenzsignal im Messbereich von 185-1200 nm. In Kombination mit der Software Aspect UV können in unterschiedlichen Messmodi (Photometrie, Spektrum, Kinetik, Thermometrie und Farbmetrik) eigene Messmethoden erstellt und somit individuell auf die zu vermessenden Proben angepasst werden.
Die VCM-Apparatur der Firma MeltPrep erlaubt die Untersuchung von neuen Formulierungen für die Heißschmelzextrusion. Dabei werden thermoplastische Proben durch Vakuum verdichtet, erhitzt und aufgeschmolzen ohne dabei ihre Eigenschaften durch Zersetzung zu verändern. Variabel austauschbare Module ermöglichen die Herstellung unterschiedlicher Geometrien der Proben. Die Geometrien der Proben sind für spätere Messungen verschiedener Charakteristika ausgelegt, z.B. der Zugfestigkeit, der rheologischen oder thermischen Analyse. Somit lassen sich hinsichtlich der Formulierungsentwicklung für eine spätere Heißschmelzextrusion wichtige prozessoptimierende Erkenntnisse gewinnen.
Der Versuchsstand basiert auf einer Hochdruckemulgieranlage, bei der die notwendigen Drücke mittels zweier Druckübersetzers pulsationsfrei erzeugt, gemessen und die Temperaturen der Fluide erfasst werden. Entsprechend kann die Anlage für die direkte Emulgierung von zwei unterschiedlichen Phasen in zwei Druckübersetzern oder die Premixemulgierung (Homogenisation) mittels eines Druckübersetzer genutzt werden. Als innovativen Emulgierverfahren können Drücke bis zu 2000 bar bei der Mikrokanalemulgierung (Edelstahlsysteme) und bis zu 500 bar bei der Metall- oder Polymermembranemulgierung erreicht und damit Tropfengrößen von minimal 100 nm erzielt werden.
Zur Messung der Wasseraktivität verschiedener Proben wird der Wasseraktivitätsfühler HC2-AW (Rotronic / Process Sensing technologies Ltd.) eingesetzt. Dieser erlaubt die Messung der relativen Luftfeuchte, im Bereich von 0...1 aw (0…10 %rF) bei Temperaturen von -40…85 °C mit einer Genauigkeit von ± 0,008 aw (± 0,8 %rF bei 10...30 °C).
Das modulare Laborgerät Solidlab 2 der Firma Syntegon besteht aus einer Wirbelschichteinheit und einem Trommelcoater. Beide Einheiten wurden für die Forschung und Entwicklung konzipiert und erlauben Batch-Größen bis 12 kg. Die Wirbelschichteinheit ermöglicht ein effizientes Granulieren, Trocknen oder Coaten von Pulvern oder Pellets. Mit Dreistoffdüsen in Bottom-Spray-Anordnung kann das Einsprühen von zwei Flüssigkeiten zur Erzeugung von Krusten- und Klebstoffgranulaten oder Coatings realisiert werden. Der Prozess kann hinsichtlich unterschiedlicher Parameter wie der Temperatur, Feuchtigkeit oder Geschwindigkeit der Zu- und Abluft oder der Sprührate der Düsen kontrolliert und gesteuert werden.
Die Mini-Glatt von Glatt ist ein kompaktes und vielseitiges Wirbelschichtsystem, das speziell für die Entwicklung und Herstellung kleiner Chargen von Granulaten und Pellets konzipiert ist. Es nutzt die Wirbelschichttechnologie, bei der Partikel in einem Luftstrom suspendiert und durch das Aufsprühen von Flüssigkeiten agglomeriert oder beschichtet werden. Die Mini-Glatt bietet flexible Einsatzmöglichkeiten für verschiedene Prozesse wie Trocknen, Granulieren und Coaten. Es ist für Batchgrößen von 5 bis 500 g geeignet und kann im Bottom- (inklusive Wurster) und Top-Spray-Verfahren betrieben werden.
Für verschiedene Anwendungszwecke stehen diverse kühlbare Zentrifugen für Proben im Mikrolitermaßstab bis zu 6 L Produkt (Avanti JXN-26, Beckmann) zur Verfügung. Die maximale Drehzahl der Zentrifuge liegt bei 26.000 min-1 (82.000 g), der 6 L-Rotor erlaubt Drehzahlen bis 8.000 min-1 (15.970 g).
Die Zerfallsapparatur DT50 von Sotax erlaubt die Zerfallszeitprüfung von Tabletten und Kapseln gemäß Arzneibuchvorschrift (2.9.1). In 6 Röhrchen werden die Tabletten in dem temperierten Freisetzungsmedium bewegt und die Zeit erfasst, die für den Zerfall notwendig ist. Dies erfolgt entweder manuell oder bei Verwendung von Scheiben automatisiert.
Der Kanalradzickzacksichter Alpine 100 MZR der Firma Hosokawa Alpine für präparative Klassierungen an Feinpulvern von etwa 80 bis 2 µm. Die Trenngrenze ist kann über das Verhältnis von der Kanalraddrehzahl (1000 – 15000 min‑1) zum Luftvolumenstrom (5 – 50 m³/h) eingestellt werden. Aufgrund seiner Dispergierfähigkeit kann der Sichter auch für Materialien eingesetzt werden, die zur Agglomeration neigen.
Der Mahlraum hat ein Volumen von 4 L und ist mit 4 Lifters ausgestattet. Die Mühle kann sowohl für die Echtzerkleinerung von kleinen Chargen von Materialien als auch für die Charakterisierung von Zerkleinerungsverhalten und Scale-up-Untersuchung verwendet werden.
Der Emax der Firma Retsch ist eine Hochenergiekugelmühle, die durch ein eigenes Bewegungsmuster und Drehzahlen bis 2000 min-1 eine Kombination aus Reibung und Prall erzeugt und dadurch in kurzer Zeit feine Partikel erzielt. Der Einsatz eines Wasserkühlsystems und einer Temperaturüberwachung mit automatischer An- und Abschaltung ist möglich. Das Mahlbechervolumen beträgt 125 mL.
Der Eigenbau besteht aus einem Stahlamboss und darüber einem bis 100 cm höhenverstellbaren Elektromagneten, der mittels eines Schalters an- und ausgeschaltet werden kann. So kann eine auf dem Amboss platzierte Probe auf Knopfdruck mit einem Fallgewicht beansprucht werden. Der Fallgewichtstester eignet sich für Bruchtests von mehreren feinen oder einzelnen groben Partikeln sowie zur Kalibrierung des Restitutionskoeffizienten für die DEM-Simulation.
Mit der Hammermühle HM1-L der Firma Siebtechnik können weiche bis mittelharte Materialien zerkleinert werden. Die Zerkleinerung erfolgt bei variabler Drehzahl durch Schlag- und Prallbeanspruchung; das Material verbleibt im Mahlraum bis das Material das 10mm Sieb passieren kann. Die Mühle eignet sich für die Zerkleinerung von beispielsweise Schlacke, Kalkstein oder Kunststoffen mit einer maximalen Aufgabekorngröße von 50 mm.
Die Kegelmühle (KM 45) der Firma Siebtechnik eignet sich in besonderem Maße für das Zerkleinern thermisch empfindlicher Materialien sowie sehr harter Substanzen. Der Zerkleinerungsprozess in der Kegelmühle basiert auf der Scherbeanspruchung zwischen dem langsam rotierenden Brechkegel und dem feststehenden äußeren Mahlring. Die Feinverzahnung am Kegel ermöglicht die Zerkleinerung von Materialien mit einer Aufgabekorngröße von 25 mm und erzeugt Endfeinheiten von maximal unter 2 mm. Der integrierte Teiler erlaubt die simultane Zerkleinerung und Probenteilung im Labor.
Die Anlage besteht aus den folgenden Komponenten, einem Aufgabegutbehälter mit dem Schneckendosierer, einer Rührwerkskugelmühle mit 6,6 Liter netto Mahlraumvolumen und einer Rührwerk mit 36 Stifte , einer Abweiseradsichter der Typ Hosokawa Alpine ATP 100, und einem Filter zur Abtrennung vom Produkt aus der Luft. Der Mühlenmantel ist doppelwandig gestaltet und ermöglicht eine effektive Wasserkühlung. Die Anlage kann sowohl in einem geschlossenen Kreis als auch in einem offenen Kreis betrieben werden, darüber hinaus verschiedene Betriebsparamter können variert werden und unterschiedliche Mahlkugeln können eingesetzt werden. Die Anlage wird durch ein PLC (Programmable logic controller) gesteurt und Prozessdaten (Energieverbrauch, Luftstöme, Drücke,…etc) können für die Analyse aufgezeichnet werden.
Die horizontale Rührwerkskugelmühle LabStar ist für vielfältige Forschungs- und Entwicklungsaufgaben im Labormaßstab einsetzbar. Zerkleinerungsprozesse bis in den Nanometerbereich sind auf den Produktionsmaßstab übertragbar. Vorteilhaft ist die Vielzahl zur Verfügung stehender Mahlraumvolumina zwischen 120 ml und 910 ml. Je nach Produktart können Prozesseinheiten aus Polyurethan und Keramik gewählt werden.
Die PML2 ermöglicht als horizontale Laborrührwerkskugelmühle das Zerkleinern vielfältiger Materialien mit Zielgrößen im unteren Mikrometer- und im Nanometerbereich. Austauschbare Prozesseinheiten (Mahlraum & Rührwerk) können flexibel für den Einsatz in zahlreichen Anwendungsfeldern gewählt werden. Es stehen Mahlräume und Rührwerke aus Keramik, Polyurethan und Stahl zur Verfügung. Die Mahlkörpergröße kann zwischen 0,2 mm und 2,0 mm variiert werden.
Die Hochgeschwindigkeitskamera Promon 501 von AOS Technologies erlaubt monochrome Kurz- oder Langzeitaufnahmen, um Ereignisse und Details zu erfassen, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind. Dank zugehöriger Software sind Aufnahme- und Belichtungszeit sowie Auflösung und Bildrate konfigurierbar, sodass beispielsweise 560 fps @ 640 x 480 px oder bis zu 7400 fps bei reduzierter Auflösung möglich sind. Die Aufnahmen können als Videosequenzen oder Einzelbilder direkt auf dem PC gespeichert werden.
Die Pilotanlage der Firma NoCanary ermöglicht die sichere und kontrollierte Aufbereitung von End-of-Life-LIB und Produktionsausschuss aus der Batteriefertigung. Im Vormodul werden die Batterien unter Vakuum zerkleinert, getrocknet und gemischt, um sie möglichst vollständig aufzuschließen und die leichtflüchtigen organischen Bestandteile des Elektrolyten zurückzugewinnen. Das entstandene Schüttgut wird anschließend im Produktmodul durch Trennverfahren wie Sichter, Siebe, Magnet- und Wirbelstromabscheider in verschiedene Materialfraktionen aufgetrennt, wobei insbesondere die wertvolle Schwarzmasse effizient zurückgewonnen wird.
Die Retsch PM400 ist mit Hochgeschwindigkeitskamera ausgestattet, womit die Bewegung der Mahlkörper bei verschiedenen Betriebsparameter und bei verschiedenen Mahlgüter überwacht werden kann.
Das QICPIC der Firma Sympatec dient zur Bestimmung von Partikelgrößen- sowie Formverteilungen mittels dynamischer Bildanalyse. Das vorhandene System ist mit einer M6-Linse ausgestattet, welche sich laut Hersteller für Partikel im Größenbereich von 5 µm bis 1705 µm eignet. Dieses Gerät besitzt zwei Konfigurationen: Der GRADIS-Freifallturm für Trockenmessungen und die SUCELL-Einheit für Nassmessungen.
Das große Ringschergerät RST-01.pc (Dr. Dietmar Schulze GmbH, Wolfenbüttel, Deutschland) erlaubt die Bestimmung von Fließeigenschaften von Schüttgütern, die insbesondere für die Auslegung von Silos von Bedeutung sind. Dazu zählt unter anderem die Fließfähigkeit ffc. Im Gegensatz zum kleinen Ringschergerät, betragen die Volumina der Scherzellen 940 ml und 200 ml, weswegen entsprechend große Probenvolumina benötigt werden. Durch die größeren Scherzellen, können auch Pulver mit Partikelgrößen von deutlich über 1 mm vermessen werden.
Mit der Schneidmühle SM 300 der Firma Retsch lassen sich mit dem eingebauten 6-Scheiben-Rotor vor allem weiche bis mittelharte, zähe und elastische sowie heterogene Probengemische bis zu einer Aufgabegröße von 60 x 80 mm zerkleinern. Die variable Drehzahl und die vorhandenen Bodensiebgrößen im Bereich von 0,25 bis 20 mm erlauben eine Anpassung an unterschiedliche Anforderungen. Durch die zusätzliche Möglichkeit der Inertisierung ist diese Mühle ebenfalls für die Zerkleinerung von Batteriezellen geeignet.
Die Silozentrifuge wurde am Institut für Partikeltechnik im Eigenbau entwickelt und ermöglicht Verfestigungszustände in einem maßstabsreduzierten Modellsilo einem entsprechenden Silo im Großmaßstab nachzubilden. Die in der Silozentrifuge erreichte Zentrifugalkraft entspricht bis zu 115-fach der Erdbeschleunigung g und kann beispielsweise zur experimentellen Bestimmung des Auslaufdurchmessers genutzt werden. Das zu untersuchende Schüttgut kann mittels pneumatischen Schieber zwischen und während dem Betrieb ausgetragen werden und mittels Kraftmessung am Auffangbehälter im Hinblick auf die ausgetragene Schüttgutmenge analysiert werden.
Das Stampfdichte Messgerät BeDensi T (3P Instruments GmbH & Co. KG, Odelzhausen, Deutschland) dient zur Bestimmung der Stampfdichte von Pulvern. Dafür wird das Pulver lose in einen Messzylinder eingefüllt und der Messzylinder wiederholt, definiert gestampft (fallen gelassen), bis sich das Pulver im Zylinder nicht weiter verdichtet. Es stehen Messzylinder mit 25 ml, 100 ml und 250 ml zur Verfügung.
Mit der Universalprüfmaschine der Firma Zwick/Roel (Retroline Serie) können verschiedene Druck-, Zug- und Biegeversuche bis 10 KN durchgeführt werden. Darüber hinaus verfügt iPAT über Zusatzeinrichtungen für verschiedene Formen und auch für die Messung der Festigkeit von Beschichtungen oder der Druckbeanspruchung in geschlossenen Partikelbetten.
Die trocken betriebene Vibrationssiebmaschine AS 450 basic der Firma Retsch und die nassbetriebene Vibrationssiebmaschine EML 450 der Firma NEXOPART erlauben eine Trennung, Fraktionierung oder Korngrößenbestimmung von bis zu 15 kg Pulver oder Schüttgutmaterial. Dafür stehen Siebgrößen von 10, 8, 6,3, 5,6, 4,5 und 2 mm sowie 500 und 200 µm zur Verfügung.
Die DISPERMAT-Dissolver eignen sich zum Dispergieren, Mischen oder Zerkleinern. Am Institut für Partikeltechnik können diese Geräte mit Drehzahlen bis zu 20.000 min-1 und einem Volumen von ca. 2 L betrieben werden. Vorhanden sind eine Variation an Rührorganen (z.B. Schrägblattrührer oder Propellerrührer) sowie Dissolverscheiben mit unterschiedlichen Durchmessern. Der DISPERMAT LC1 kann zudem mit einem eigens konstruierten Balkenrührwerk ausgestattet werden und somit als vertikal Rührwerkskugelmühle für eine Trocken- oder Nassmahlung eingesetzt werden.
Zeisel Tester ist für die Charakterisierung von Beanspruchungen in einem Partikelbett konzipiert. Mit Hilfe von Kugeln und einstellbarem Gewicht und Zeit ist es möglich, die Eigenschaften und das Verhalten verschiedener Materialien während der Trockenzerkleinerung zu untersuchen. Die Aufgabekorngröße beträgt 20 µm bis 2 mm und je nach Zeit kann eine Endfeinheit von x90 bis 10 µm erreicht werden.
Mit dem Zick-Zack-Sichter der Firma Jöst lassen sich rieselfähige Schüttgüter beispielsweise aus einem Recyclingprozess durch eine mehrstufige Querstromsichtung in eine Schwergutfraktion und eine Leichtgutfraktion auftrennen. Dafür kann ein Massenstrom von 0,1 – 0,2 t/h und ein Luftvolumenstrom von bis zu 540 m³/h verwendet werden.
Die Zweiwalzenmühlen der Firma Siebtechnik eignen sich für die Zerkleinerung von spröden Materialien wie Erze, Schlacken u.v.m. bis zu einer Mohshärte von ca. 8,5. Die Zerkleinerung erfolgt im Wesentlichen durch Druck- und Scherbeanspruchung zwischen zwei gegenläufig rotierenden Brechwalzen. Die maximale Aufgabekorngröße beträgt in Abhängigkeit von der Materialhärte 15 mm, die Endkorngröße kann durch den einstellbaren Walzenspalt von 0,2 - 5,0 mm variiert werden. Die Steuerung der Walzenmühle erfolgt über die Zusatzsensorik und das Steuerprogramm iPAT, wobei der Walzenspalt und die Walzengeschwindigkeit stufenlos einstellbar sind. Weiters ist die Messung der Zerkleinerungskraft und Zerkleinerungsenergie über Kraft- und Drehmomentsensoren möglich. Zur Durchsatzregelung ist eine Dosierrinne der Firma Joest in der Mühle installiert. Der Einsatz von Brechwalzen aus Wolframkarbid gewährleistet eine kontaminationsarme Zerkleinerung mit enger Korngrößenverteilung des Produktes