Laufende Projekte
08/2021 – 08/2024 – IDEEL
Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium Ion Battery Production – IDEEL
Die Fertigungskapazitäten für Batterietechnologien werden in diesem Jahrzehnt ein exponentielles Wachstum erfahren. Insbesondere in Deutschland und Europa spielen dabei im Zeichen des Klimawandels eine möglichst emissionsarme und energieeffiziente Produktion dieser Batterien eine entscheidende Rolle.
Die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien ist ein sehr energieintensiver Prozess bei dem über 50 % der entstehenden Energiekosten auf den Prozessschritt der Trocknung zurückzuführen sind.
Die beim Trocknungsprozess üblicherweise eingesetzten Konvektionstrockner tragen die Wärmeenergie nur indirekt in das Material ein und bergen ein erhebliches Potential zur Effizienzsteigerung. Einen vielversprechenden Lösungsansatz stellt daher die Trocknung mittels Diodenlaser dar. Neben der Steigerung der Energieeffizienz lässt sich der Energieeintrag deutlich schneller und flexibler regeln. Darüber hinaus wird durch die Integration von Thermographie-basierter Inline-Sensorik und Regelung die Prozesssteuerung verbessert und somit der Ausschuss reduziert.
Ziel des Forschungsprojektes IDEEL ist es zunächst im Rahmen der Materialentwicklung lasergeeignete Elektrodenrezepturen zu realisieren, um im Labormaßstab die notwendigen Verfahren für die Lasertrocknung zusammenzuführen. Auf Basis dieser Arbeiten werden parallel zur Skalierung des Gesamtprozesses weitere notwendige Verfahren entwickelt und implementiert. Coatema steht den Projektpartnern neben der beratenden Tätigkeit auch durch die Entwicklung, Integration und Realisation der Demonstration einer Lasertrocknungsanlage zur Seite, zur Erreichung eines Industrieniveaus mit Bahngeschwindigkeiten von bis zu 30 m/min und einer deutlichen Reduktion des Flächenbedarfs.
09/2022 – 05/2026 – WaterProof
WaterProof: urban Waste and water Treatment Emission Reduction by utilizing CO2 for the PROduction Of Formate derived chemicals
Wir leben in einer Zeit, in der die CO2-Menge in der Atmosphäre die Aufzeichnungen der letzten 800.000 Jahre übersteigt! Um die Auswirkung von CO2 auf die Umwelt abzuschwächen und den Klimawandel zu bekämpfen, um künftige Generationen auf der Erde zu schützen, ist das Kohlenstoffrecycling unabdingbar.
Neben vielen industriellen Prozessen ist der Betrieb von Kläranlagen eine der Quellen von Treibhausgasemissionen, insbesondere von Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4), sowie von indirekten Emissionen aus der Energieerzeugung.
Ziel des WaterProof-Projekts ist die Verbesserung des Kohlenstoffkreislaufs von Abfällen (Wasser) durch die Entwicklung eines innovativen und umweltfreundlichen Bioraffineriekonzepts mit Elektrolyseverfahren, das CO2-Emissionen aus städtischen Abfallbehandlungsanlagen in Ameisensäure und schließlich in Verbrauchsprodukte wie Waschmittel, Fischleder usw. umwandelt. In WaterProof bringen 12 europäische Partner, darunter Coatema Coating Machinery GmbH, Avantium Chemicals Bv, Avantium Support Bv, Fundacion Para El Desarrollo y La Innovacion Tecnologica, Fundacion Tecnalia Research & Innovation, Stichting Waternet, Ecover Co-Ordination Center, Nova-Institut für Politische und Ökologische Innovation GmbH, Nordic Fish Leather ehf, IZES gGmbH, Frames Renewable Energy Solutions B.V., NV HVC und Corporacion Centro De Ciencia y Tecnologia De Antioquia bündeln ihr Wissen, ihre Erfahrung und ihre technischen Ressourcen, um die Projektziele zu erreichen. Coatema Coating Machinery GmbH spielt in enger Zusammenarbeit mit Avantium eine wichtige Rolle bei der Hochskalierung der Produktion von Gasdiffusionselektroden (GDL) in WaterProof. Zu diesem Zweck wird Coatema eine entsprechende Rolle-zu-Rolle-Anlage konzipieren und entwickeln, indem die Click&Coat-Pilotanlage mit einem Hochtemperatur-Kalandermodul und einem Beschichtungssystem für die Suspensionsbeschichtung aufgerüstet wird.
Website: https://www.waterproof-project.eu/
09/2022 – 08/2025 – NOUVEAU
Novel Electrode coatings and Interconnect for sustainable and Reusable SOEC
Die Nachfrage nach grünem Wasserstoff und erneuerbarer Stromerzeugung steigt rasant an. Die Festoxid-Elektrolysezelle (SOEC) ist eine Schlüsseltechnologie für die Herstellung von Wasserstoff mit hohem Wirkungsgrad. Eine Einschränkung bei der Herstellung von SOEC ist jedoch der hohe Bedarf an Seltenen Erden (REE), der den Engpass für ihre Massenproduktion darstellt. Ziel des NOUVEAU-Projekts ist die Herstellung innovativer und optimierter Elektroden- und Verbindungsmaterialien mit einem um mindestens 30 % geringeren La- und 20 % geringeren Cr-Gehalt und aus recycelten Quellen. Dies ermöglicht die Herstellung von SOECs zu geringeren Kosten, mit verbesserter Lebensdauer und nachhaltigem Design.
Um die Ziele des NOUVEAU-Projekts zu erreichen, arbeitet die Coatema Coating Machinery GmbH mit anderen europäischen Partnern zusammen, darunter VITO, Forschungszentrum Jülich, Marion Technologies, Eindhoven University of Technology, QSAR Lab, IMDEA Energy, CNRS – Centre National de la Recherche Scientifique und Fiaxell SOFC Technologies.
Für die Hochskalierung des Elektrodenbeschichtungsprozesses wird Coatema ein einzigartiges Doppelschlitzdüsensystem entwickeln, um das Konzept der Gradientenbeschichtung auf den Rolle-zu-Rolle-Prozess zu übertragen und Elektroden mit optimierter Mikrostruktur herzustellen. Darüber hinaus wird Coatema im Rahmen des NOUVEAU-Projekts ein energieeffizientes Trocknungsverfahren entwickeln, das das traditionelle Konvektionstrocknerkonzept mit einer strahlungsbasierten Technologie kombiniert, um den Elektrodenherstellungsprozess weiter zu verbessern.
Website: https://www.nouveau-project.eu/
04/2020 – 03/2024 – FlexFunction2Sustain
Open Innovation Ecosystem für nachhaltige nano-funktionalisierte flexible Kunststoff- und Papieroberflächen und Membranen
Kunststoff- und papierbasierte Produkte sind in etablierten Multi-Milliarden-Euro-Märkten wie Lebensmittel- und Pharmaverpackungen allgegenwärtig. Darüber hinaus ergeben sich durch den Ersatz traditioneller starrer Glas- und Metalloberflächen oder -substrate durch nano-funktionalisierte Kunststoff- oder Papieroberflächen neue Möglichkeiten und Anwendungen. Allerdings ist die Verschmutzung durch Kunststoffabfälle immer noch ein großes Problem, das es zu bewältigen gilt.
Das Projekt FlexFunction2Sustain wird die kunststoff- und papierverarbeitende Industrie bei der Bewältigung dieser Herausforderungen unterstützen, indem es ein Open Innovation Test Bed (OITB) für Nanofunktionalisierungstechnologien, die nachhaltige und intelligente kunststoff- und papierbasierte Produkte ermöglichen, anbietet.
Das OITB wird ein ganzheitliches integriertes Serviceportfolio schaffen, das technische und nicht-technische Aspekte der Innovationskette umfasst. Die Kunden werden beim Material- und Produktdesign, bei der Prozess- und Produktentwicklung, bei der Produktverifizierung und -zertifizierung, mit Dienstleistungen für die Pilot- und Kleinserienproduktion und beim Zugang zu neuen Märkten und Geschäftsmöglichkeiten unterstützt werden.
Um das Dienstleistungsportfolio des OITB zu erweitern, wird der Analgenpark der verschiedenen Prozesscluster aufgerüstet und in industriellen Anwendungsfällen von P&G, SONAE, Huck Folien, Capri Sun, Fiat und I3 Membranen validiert. Diese Analgenupgrades werden es dem OITB ermöglichen, Dienstleistungen für die Weiterentwicklung neuer Oberflächenfunktionalitäten, die von der Laborvalidierung (TRL4) bis zur Validierung in einer industriellen Umgebung (TRL7) reichen, anzubieten.
Im Rahmen dieses Projektes wird Coatema vier verschiedene Pilotlinien aufrüsten:
- Rolle-zu-Rolle Nanoimprint-System bei Joanneum Research
- Pilotproduktionsanlage für organische und gedruckte Elektronik an der Aristoteles Universität Thessaloniki
- Rolle-zu-Rolle ALD-System am Fraunhofer IVV
- Modulare Click&Coat®-Pilotlinie im Coatema Technikum.
Gemeinsam mit unseren Partnern werden wir die Pilotproduktionsprozesse aufskalieren, die Automatisierung erhöhen, die Prozessausbeute verbessern und neue Technologien implementieren.
https://flexfunction2sustain.eu
03/2020 – 02/2023 – RealNano
Inline und echtzeit nanocharakterisierungstechnologien für die Herstellung von flexibler organischer Elektronik mit hoher Ausbeute
Organisch & gedruckte Elektronik (OE) sind mit einer der am schnellsten wachsende Sektoren der Nanowissenschaft. Während der OE-Markt in den letzten Jahren, von 37,7 B$ im Jahr 2018 auf 77,3 B$ im Jahr 2029, stetig wächst, kann die industrielle Produktion die breiten Anforderungen der Kommerzialisierung nicht erfüllen. Die Anforderungen für eine Massenproduktion liegen unter anderem an einer hohen Produktionsgeschwindigkeit, Zuverlässigkeit, Materialqualität, Produkteffizienz und Stabilität des Produktes und des Herstellungsprozesses.
Das RealNano-Projekt wird in der Zukunft eine tragende Rolle bei der digitalen Transformation der EU-Industrie spielen. Durch RealNano soll die Ausbeute von Nanomaterialien auf bis 90% steigen und zudem der Fertigungsausschuss um 30% reduziert werden. Um dies zu erreichen, werden neuartige und schnelle Echtzeit-Charakterisierungsmethoden, u.a. spektroskopische Ellipsometrie, Raman Spektroskopie, bildgebende Photolumineszenz und laserstrahlinduzierter Strommapping in eine R2R Druck- und eine organische Gasphasenabscheidung-Pilot-Produktionsanlagen integriert.
Bei diesem Projekt fokussiert sich Coatema insbesondere um den mechanischen Einbau der entwickelten Charakterisierungsmethoden und die mechanische Verbesserung der existierenden Pilot-Produktionsanlage.
http://www.realnano-project.eu
02/2019 – 05/2023 – PEPcat
Energieeffiziente erweiterte Oxidation zur Elimination organischer Substanzen aus Abwasser mittels plasmonisch verstärkter Photokatalyse
Das Institut für Siedlungswasserwirtschaft und das Institut für Umweltforschung der RWTH Aachen University testen in Zusammenarbeit mit AMO GmbH (Aachen), Coatema GmbH (Dormagen), UMEX GmbH Dresden (Dresden) und HOLINGER Ingenieure GmbH (Merklingen), sowie der Beijing Capital Company Ltd. (Beijing, China) ein neuartiges Verfahren zur oxidativen Wasserreinigung.
Das Ziel dieses Projektes, ist eine verstärkte Elimination sogenannter organischer Spurenstoffe, wie z.B. Arzneimittelrückstände, die im normalen Klärprozess nur unzureichend zurückgehalten werden. Die im Projekt entwickelte Beschichtungstechnologie, die von den Partnern „PEPcat“ getauft wurde, soll die Nachbehandlung von Kläranlagenabläufen mittels Sonnenlicht und somit nahezu ohne Energie- und ohne Chemikalieneinsatz ermöglichen. Im Demonstrationsvorhaben zur Untersuchung dieser plasmonisch verstärkten Photokatalyse mit Sonnenlicht werden Versuche mit Abwasser auf den Kläranlagen Aachen-Soers und Beijing Dongba stattfinden.
Die Besonderheit dieses Projektes liegt in der direkten Umsetzung der kleinmaßstäblichen Erforschung von PEPcat in den industriellen Fertigungsmaßstab. In diesem Zusammenhang übernimmt Coatema die Hochskalierung des Prozesses sowie die Planung einer Pilotanlage für die Fertigung von Nanostrukturen. Durch die Umsetzung eines Roll-to-Plate (R2P) Konzeptes können Produktionsengpässe vermieden und die zukünftige Skalierung der Nanostrukturierung für noch größere Substratflächen, bzw. zur Produktion von nanostrukturierten Substraten realisiert werden.https://pepcat.de/en
