Teilprojekt eines Verbundes

MaskCFD

Förderkennzeichen: 01KI20241B
Fördersumme: 181.809 EUR
Förderzeitraum: 2020 - 2021
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Jennifer Niessner
Adresse: Hochschule Heilbronn
Max-Planck-Str. 39
74081 Heilbronn

Schutzmasken stellen eine vielversprechende Option sowohl zum Selbst- als auch zum Fremdschutz vor SARS-CoV-2 dar. Es ist allerdings weitgehend ungeklärt, wie sich der Abscheidegrad und der Druckverlust der Masken über die Tragezeit entwickeln (Maske wird zunehmend feuchter). Für Risikopatienten mit Lungenerkrankungen ist es besonderes wichtig, dass der Strömungswiderstand (Druckverlust) der Masken klein genug ist, so dass das Atmen nicht behindert ist. Falls nicht genug zertifizierte Masken verfügbar sind, werden selbst hergestellte Alltagsmasken als Option diskutiert. Es gibt allerdings nur wenige systematische und experimentelle Studien darüber, wie diese Masken am besten herzustellen sind, um ein hohes Schutzniveau (Abscheidegrad) bei einem tolerablen Druckverlust und gutem Tragekomfort zu erzielen. Dieses Teilprojekt des Verbunds BioPROTECT-Mask konzentriert sich auf 1) die Identifikation von zertifizierten Masken, die von Risikogruppen mit geringem Atemzug genutzt werden können, 2) die Entwicklung gut schützender und "durchatembarer" selbst hergestellter Alltagsmasken, 3) die Optimierung von Masken mit dem Ziel, den Druckverlust zu reduzieren (geringerer Atemwiderstand) und gleichzeitig den Abscheidegrad (Schutzwirkung) zu erhöhen. Für Letztere werden 3D-Geometrien bestehender Filtermaterialien bestimmt, z. B. basierend auf µCT-Scans. In einer CFD-basierten Optimierung, wird die Schichtabfolge und Schichtdicke der Filtermaterialien variiert mit dem Ziel, Abscheidegrad und Druckverlust zu verbessern im Hinblick auf Selbstschutz (Strömung von außen nach innen) und Fremdschutz (Strömung von innen nach außen). Die optimierten virtuellen Prototypen werden in Teilprojekt 3 als physische Prototypen gebaut. Für diese werden Druckverlust und Fraktionsabscheidegrad über die Tragezeit gemessen, um Empfehlungen zur Trageweise zu geben. Die CFD-Modelle werden validiert. Der virtuelle Prototyp kann dann als Basis für eine Serienentwicklung dienen.