Prozessoptimierung

Nachhaltige Wärmeprozesse sind ein Schwerpunkt der Forschungs- und Entwicklungstätigkeit am HTL. Das umfasst Fragestellungen wie die Umstellung von Thermoprozessen auf CO2-neutralen Betrieb, etwa durch Einsatz von grünem Wasserstoff als Wärmequelle, oder den generellen Wechsel von Gasbefeuerung auf elektrische Beheizung. Neben diesen Ansätzen, die für den Anwender meist mit Investitionsbedarf einhergehen, bietet das HTL aber auch eine systematische Methodik zur Optimierung von Thermoprozessen an, die ohne bauliche Veränderungen bestehender Thermoprozessanlagen auskommt. Dazu wird in einem materialzentrierten Ansatz zunächst das Verhalten des Erwärmungsgutes im Thermoprozess präzise messtechnisch erfasst. Mit Hilfe digitaler Prozessmodelle bzw. digitaler Ofenzwillinge wird dann die optimale Prozessführung ermittelt. Der Effizienzgewinn entsteht dabei sowohl durch minimale Prozessdauer als auch durch optimierte Produktqualität (minimale Ausschussquote). Allein durch Anwendung der optimierten Ofenparameter sinken die Kosten und der CO₂-Fußabdruck jedes Produktes um mindestens 10-20%, oft auch mehr.

Die vollständige Methodik beginnt mit einer Grünkörperanalyse, da Fehler vom Formgebungsprozess im Thermoprozess meistens nicht mehr ausheilen und jedes unnötig gebrannte Bauteil, das anschließend zu Ausschuss wird, Energie- und Geldverschwendung ist. Anschließend werden die produktspezifischen Materialveränderungen während der folgenden Prozessschritte der Trocknung, Entbinderung und Sinterung durch in-Situ-Messungen charakterisiert. Auf Basis der Messergebnisse werden die Prozesse für die konkrete Produktgeometrie am Computer simuliert und so die optimalen Prozessparameter ermittelt und validiert. Auch für Produkte, die anstelle des Sinterns durch eine Schmelzinfiltration hergestellt werden, kann der Prozess in analoger Weise optimiert werden.

 

Hier finden Sie eine Auswahl unserer Forschungsprojekte:

• BaMOX Entwicklung einer basaltfaserverstärkten Mischoxidkeramik am Beispiel eines Handgießtiegels
• NeMaKo Entwicklung von neuartigen Magnesiumoxid-Kompositen
  
• Verschraubungen aus Zirkonoxid Verschraubungen aus Zirkonoxid für den Einsatz unter hohen mechanischen, korrosiven und thermischen Belastungen
• CMC-BHM Entwicklung von kurzfaserverstärkten Verbundwerkstoffen für den Einsatz als Brennhilfsmittel
• Enertherm Entwicklung von Leichtbaumaterialien für den Hochtemperatureinsatz
• Enertherm Energieeffizienz bei kontinuierlichen Wärmebehandlungsanlagen: Auslegung von Rollenöfen
• DiMaWert Teilprojekt: DigiTherm - Life Cycle Assessment

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