smartFE und smartFM: Science of Filtration für smartere Filtrationsentwicklung
Filtrationsentwicklung war lange ein iterativer Prozess: Medien testen, Designs bewerten, Prototypen bauen, anpassen, wiederholen. Diese Methodik stößt heute an ihre Grenzen – nicht, weil die Expertise fehlt, sondern weil die Anforderungen an die Entwicklung moderner Filtrationstechnologien komplexer, vielfältiger und widersprüchlicher geworden sind. Kunden fordern gleichzeitig eine höhere Filtrationseffizienz, ein erhöhtes Staubspeichervermögen, einen reduzierten Druckverlust und niedrigeren CO₂-Fußabdruck sowie eine längere Lebensdauer und kürzere Entwicklungszyklen. Diese Anforderungen lassen sich nicht mehr allein durch physisches Prototyping und konventionelle Testverfahren erfüllen. Zudem machen sie es schwer, Entwicklungsprozesse effizient zu skalieren.
Hier setzt MANN+HUMMEL mit smartFE (Filter Element) und smartFM (Filtration Material) an. Mit einem innovativen, integrierten Ansatz aus Materialwissenschaften, digitalem Engineering und tiefer Filtrationsexpertise bündeln wir Kompetenzen, die bislang in getrennten Disziplinen und Entwicklungsstufen lagen – und machen sie entlang der gesamten Entwicklungskette für eine agile Produktentwicklung nutzbar: von der Faserstruktur über das Filtermedium bis zum fertigen Filterelement. Auf der FILTECH 2026, dem weltweit führenden Filtrationsevent, haben wir genau diesen Ansatz vorgestellt: die Science of Filtration als Antwort auf die wachsende Komplexität von Filtrationsaufgaben.
Warum effiziente Filtrationsentwicklung eine neue Methodik braucht
Die Datenmenge, die in modernen Filterentwicklungsprozessen entsteht, ist enorm: Prüfstandsergebnisse, Feldtestdaten, Simulationswerte, Materialcharakteristiken, Produktionsdaten – lange war es eine der zentralen Herausforderungen für Entwicklungsingenieure, diese Daten nicht nur zu erheben, sondern schnell, gezielt und verlässlich in Entscheidungen zu übersetzen und anschließend in marktreife Produkten zu überführen. Gerade in der industriellen Filtertechnik wachsen diese Anforderungen stetig – getrieben durch strengere Umweltvorgaben, komplexere Anwendungen und den Druck zu kürzeren Entwicklungszyklen.
Erschwerend kommt hinzu, dass Anforderungen in der Filtrationstechnik häufig miteinander konkurrieren: Ein höherer Abscheidegrad kann den Druckverlust erhöhen und damit den Energieverbrauch steigern. Eine längere Lebensdauer kann mit höheren Materialkosten verbunden sein. Ein dünneres Filtermedium ist leichter, aber möglicherweise weniger robust. Den optimalen Kompromiss zwischen all diesen Parametern zu finden – und das zuverlässig, schnell und reproduzierbar – ist die eigentliche Ingenieurleistung im Bereich der Filtertechnologie, der Balanceakt des Filtrationsdreiecks.
Digitalisierung, Simulation und Künstliche Intelligenz bieten die Möglichkeit, genau diese Aufgabe grundlegend zu verändern: nicht als Ersatz für Ingenieursexpertise, sondern als mächtiges Werkzeug. Digitale Entwicklungsmethoden verlagern Entwicklungsaktivitäten in frühere Prozessphasen, ermöglichen den gezielteren Einsatz physischer Prototypen und verkürzen Iterationszyklen messbar. Wir haben diese Möglichkeit frühzeitig erkannt und überführen sie mit smartFE und smartFM in konkrete Werkzeuge für eine intelligente, zukunftsfähige Entwicklungsmethodik – sowohl für Filterelemente als auch Filtermedien.
smartFE: Bessere Entscheidungen durch strukturierte Daten
Die Ausgangsidee war klar: Das umfassende Filtrationswissen von MANN+HUMMEL aus Prüfergebnissen, Feldtestdaten und Simulationen, gewachsen über mehr als 85 Jahre, in einem intelligenten, selbstlernenden Werkzeug zu bündeln und Entwicklungsingenieuren unmittelbar zur Verfügung zu stellen.
Das Ergebnis ist smartFE – eine intern entwickelte Softwareanwendung zur KI-basierten Entwicklung von Filterelementen. smartFE kombiniert die Quantität von Big Data mit der Qualität strukturierter, praxisrelevanter Erkenntnisse. Alle relevanten Informationen werden zentral gesammelt, über Data Pipelines aufbereitet und anschließend durch maschinelles Lernen ausgewertet: Prüfergebnisse, Feldtestdaten und Simulationsdaten ergänzen sich gegenseitig, um verlässliche Vorhersagemodelle zu generieren. Die systematische Optimierung von Filterelementen – über alle Leistungsparameter hinweg – wird damit reproduzierbar und deutlich effizienter.
In der Praxis bedeutet das zum Beispiel: Ein Mitarbeiter gibt die Maße des Konstruktionsraums und die Leistungsanforderungen in smartFE ein. Die Software generiert daraufhin ein umfassendes Set potenzieller Filterelementdesigns – abgeleitet aus dem gesamten MANN+HUMMEL Filtermedienportfolio und abgestimmt auf die vorliegenden Spezifikationen. Im Hintergrund bereitet smartFE alle relevanten Leistungskennwerte auf: Filtrationseffizienz, Druckverlust, Lebensdauerabschätzungen – präzise visualisiert und exportierbar für die weitere Entwicklung und Kundenkommunikation.
Das Ergebnis sind schnellere, zuverlässigere Designentscheidungen – und ein deutlich gesteigerter Standardisierungsgrad über alle globalen MANN+HUMMEL Standorte hinweg. Denn smartFE macht das Expertenwissen des Unternehmens in einem kollaborativen, webbasierten Werkzeug weltweit zugänglich und nutzbar. KI übernimmt dabei die Automatisierungsarbeit; die Ingenieure können sich auf die Interpretation, Bewertung und finale Entscheidung konzentrieren.
Von der Digital-Twin-Technologie zu smartFM: Filtrationsmaterialien der Zukunft
smartFE hat bewiesen, dass der konsequente Einsatz von Daten, Simulation und maschinellem Lernen die Filterelement-Entwicklung grundlegend beschleunigen kann. Der nächste logische Schritt ist, diesen Ansatz tiefer in die Entwicklungskette zu verlagern – auf die Ebene des Filtermediums selbst.
Denn bevor ein Filterelement entsteht, wird das Filtermedium entwickelt. Ob Faserstruktur, Lagenaufbau, Porengrößenverteilung, mechanische Eigenschaften oder Verarbeitbarkeit: Diese Eigenschaften bestimmen maßgeblich, was ein späteres Filterelement leisten kann. Wer hier die richtigen Entscheidungen trifft, schafft die Grundlage für überlegene Filtrationslösungen und bessere Produkte.
Mit smartFM überträgt MANN+HUMMEL das Prinzip von smartFE auf die Medienebene. Digital-Twin-Technologie macht es möglich, Strukturen von Filtermedien nicht nur zu charakterisieren, sondern ihr Verhalten unter realen Bedingungen zu simulieren – von der Partikelabscheidung über das Einlagerungsverhalten bis zur Druckverlustentwicklung über die Lebensdauer. Qualitätsdaten aus der Produktion und Messwerte aus der Mediencharakterisierung fließen in diese digitalen Modelle ein und reichern sie kontinuierlich an.
Das Ziel: eine durchgängige digitale Entwicklungskette von der Faser bis zum fertigen Filterelement. Mit smartFE auf der Elementebene und smartFM auf der Medienebene entsteht ein zusammenhängendes Ökosystem, das Materialentwicklung und Elementoptimierung erstmals in einem gemeinsamen Datenraum verbindet.
Nanofaser-Medien: Digitale Filterentwicklung in der Praxis
Ein konkretes Beispiel dafür, wie digitales Filtrations-Engineering und Materialwissenschaften zusammenwirken, sind nanofaserbeschichtete Filtermedien. Gerade in anspruchsvollen Anwendungsfeldern wie der Gebäudeklimatisierung (HLK, bzw. HVAC) oder industriellen Luftfiltration stoßen konventionelle Filtermedientechnologien zunehmend an ihre Grenzen: Die gleichzeitige Erfüllung einer hohen Abscheideleistung, einer niedrigen Druckdifferenz und langen Standzeit stellt hohe Anforderungen an die Medienarchitektur und Faserstruktur.
Nanofaserbeschichtungen ermöglichen es, sehr feine Partikel hocheffizient abzuscheiden, ohne dabei den Druckverlust proportional zu steigern. Die dünn aufgetragene Faserschicht verändert die Oberflächenstruktur des Trägermediums und verbessert so das Verhältnis zwischen Abscheidegrad und Energieaufwand – ein entscheidender Faktor in energieintensiven Lufttechnik-Anwendungen.
Für die Entwicklung solcher Medien eröffnet der smartFM-Ansatz neue Möglichkeiten: Digitale Modelle der Medienstruktur erlauben es, verschiedene Faserparameter und Schichtkonfigurationen virtuell zu evaluieren, bevor physische Proben hergestellt werden. So lassen sich Ideen früher validieren, Ressourcen gezielter einsetzen, Innovationen und Entwicklungsprozesse gezielt beschleunigen – von der ersten Idee bis zur marktreifen Lösung.
Von der Materialwissenschaft zur Filtrationslösung: Ein durchgängiger Ansatz
Was unseren Ansatz von punktuellen Digitalisierungsinitiativen unterscheidet, ist die konsequente Verbindung aller Entwicklungsstufen in einem integrierten Ökosystem. Materialentwicklung, digitale Simulation, KI-gestützte Designfindung und fertigungsorientiertes Produktwissen sind keine getrennten Disziplinen, sondern ineinandergreifende Kompetenzen – verbunden durch gemeinsame Dateninfrastrukturen und geteilte Engineering-Expertise.
Dieser Ansatz erlaubt es uns, Filter-Innovationen nicht nur schneller in die Praxis zu überführen, sondern die Entwicklung von Filtrationslösungen von Beginn an auf Fertigbarkeit, Kosteneffizienz und reale Anwendungsanforderungen hin zu optimieren. Ein Filtermedium, das digital entwickelt und parametrisch charakterisiert wurde, liefert unmittelbar verwertbare Inputs für die Optimierung von Filterelementen in smartFE. Umgekehrt können Erkenntnisse aus dem Elementdesign zurückfließen und die Anforderungen an neue Medienentwicklungen präzisieren.
Für unsere Kunden und Partner bedeutet das: Wir sind ein Filtrationshersteller, der nicht nur ein Produkt liefert, sondern den gesamten Produktentwicklungsprozess aktiv mitgestalten kann – vom ersten Mediendesign über die Simulationsvalidierung und das digitale Elementprototyping bis zur fertigungsgerechten Lösung, die die geforderten Leistungsparameter reproduzierbar erfüllt. MANN+HUMMEL vereint dabei Materialkompetenz, digitale Werkzeuge und das Wissen aus Jahrzehnten der Filtrationsentwicklung in einer gemeinsamen Methodik – und macht die Science of Filtration zum Fundament unserer Leadership in Filtration.
Kontaktieren Sie unsere Experten und erfahren Sie, wie wir mit unserer End-to-end-Filtrationsentwicklung Ihre spezifischen Anforderungen adressieren können.