Fraunhofer ISC, Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL, BayreuthNachhaltige 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 Energiequelle, 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 mittels In-situ-Messverfahren 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.
Anwendungen:
Thermoprozesstechnik
Prozessoptimierung
Methodik
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 Wärmebehandlung 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.
Leistungsangebot:
- Unterstützung bei der Prozessoptimierung entlang der gesamten Produktionskette mittels zielgerichteter, computergestützter Methoden hinsichtlich:
- Energieeffizienz
- CO2-Footprint
- Wirtschaftlichkeit (Ausschussreduzierung und Verbesserung der Produktqualität)