Herstellprozesse

Ofentechnik

Für die industrielle Wärmebehandlung werden sehr unterschiedliche Ofentypen eingesetzt, z.B. Schubplattenöfen, Tunnelöfen, Bandöfen, Rollenöfen, Ringöfen oder Kammeröfen. Die Betriebsweise (kontinuierlich/ chargenweise), die benötigte Ofenatmosphäre, die Maximaltemperatur, der Durchsatz, die Beschickung sowie die Halterung und der Transport des Erwärmungsguts im Ofen sind entscheidend für die Auswahl des Ofentyps. Je nach Anforderung des Ofenanwenders müssen Ofenanlagen sehr flexibel für unterschiedliche Produkte und Produktionsmengen oder für konstanten hohen Durchsatz von Großserien geplant werden.

Mit den am Fraunhofer-Zentrum HTL vorhandenen Finite-Elemente (FE)-, Fluiddynamik (CFD)- und Kinetik-Modellen können Wärmeprozesse thermisch ausgelegt und optimiert werden. Dazu zählen Trocknung, Entbinderung, Pyrolyse, Sinterung, Rekristallisation bzw. Kristallwachstum und Diffusionprozesse. Eine Besonderheit ist dabei die Möglichkeit, den Wärmeprozess aus Sicht des Erwärmungsguts zu simulieren (vgl. Wärmeprozesse), was eine hohe Produktqualität sicherstellt. Gleichzeitig wird die Energieeffizienz der Prozesse optimiert.

Für ein erfolgreiches Wärmemanagement werden exakte Eingangsdaten für die FE-Simulation benötigt. Diese sind für viele Feuerfestwerkstoffe nur unzureichend bekannt. Die Anwendungseigenschaften der Ofenmaterialien werden mit den am Fraunhofer-Zentrum HTL entwickelten ThermoOptischen Messanlagen (TOM) unter Einsatzbedingungen bestimmt (vgl. Hochtemperatur-Charakterisierung). Mittels FE-Simulation lässt sich dann beispielsweise der häufig mehrschichtige Aufbau einer Ofenisolierung dimensionieren (App zur Wärmedurchgangsberechnung) und die im Hinblick auf Preis und Leistung beste Materialauswahl treffen. Auch das Wärmemanagement im Nutzvolumen kann durch FE- und CFD-Verfahren wesentlich erleichtert werden (vgl. Ofensimulation). So können Setzpläne im Hinblick auf minimale Temperaturgradienten optimiert werden. Bei Bedarf werden am Fraunhofer-Zentrum HTL auch mechanische bzw. thermomechanische Materialeigenschaften der Ofenmaterialien gemessen und bei der Auslegung berücksichtigt. Für große Ofenkomponenten werden am Fraunhofer-Zentrum HTL spezifische Prüfungen entwickelt, mit denen das Bauteilverhalten unter Einsatzbedingungen getestet werden kann. Auf Kundenwunsch führt das HTL Auftragsbrände an insgesamt 40 eigenen Ofenanlagen durch.

Bereits installierte Industrieöfen können mit dem am Fraunhofer-Zentrum HTL entwickelten mobilen Ofenmessstand (vgl. Ofenanalyse) sowie mit autonomen Sensormodulen direkt vor Ort untersucht werden. Dazu muss der Ofenbetrieb nicht unterbrochen werden.

Das Fraunhofer-Zentrum HTL entwickelt Ofenkomponenten. Dabei kann es sich um bewegliche Komponenten wie Ventilatoren (vgl. Wärmeübertrager), Heißgasklappen oder Hubtore (vgl. Nöth, A.; Rüdinger, A.; Pritzkow, W.: Oxide Ceramic Matrix Composites – Manufacturing, Machining, Properties and Industrial Applications) handeln oder um Teile, die besonders hohen Temperaturgradienten, Thermoschocks oder korrosiven Belastungen ausgesetzt sind, z.B. Brennerkomponenten (vgl. Vogt, J.; von Issendorf, F.: High-temperature and corrosion-resistant perforated boards for porous burner flame traps by gelcasting), Wärmetauscher oder Sensoren. Darüber hinaus werden Schaumkeramiken (vgl. Vogt, J.: Cost-Efficient Directly Foamed Ceramics for High-Temperature Thermal Insulationals Hochtemperatur-Wärmeisolation entwickelt. Neben der Materialauswahl führt das HTL auch die Bauteilauslegung und deren Optimierung mittels Simulation des Einsatzverhaltens durch. Als Hochtemperatur-Materialien werden monolithische Keramiken, keramische Schutzbeschichtungen oder Faserverbundkeramiken (CMC) eingesetzt.

Leistungsangebot:

  • Auslegung von Wärmeprozessen in Bezug auf Erwärmungsanlagen, Setzpläne, Temperaturzyklen etc.
  • Optimierung von Wärmeprozessen im Hinblick auf Produktqualität und Energieeffizienz
  • Analyse vorhandener Industrieöfen – Messung von Temperaturverteilungen, Gasströmungen, Atmosphären, Wärmelecks etc.
  • Durchführung von Auftragsbränden
  • Hochtemperatur-Charakterisierung von Ofenmaterialien und Ofenkomponenten
  • Entwicklung von Ofenkomponenten: Materialauswahl, Bauteilauslegung, Herstellung von Prototypen und Kleinserien
  • Entwicklung von Fügeverfahren und Beschichtungen für Hochtemperaturkomponenten

Für die industrielle Wärmebehandlung werden sehr unterschiedliche Ofentypen eingesetzt, z.B. Schubplatte

/content/dam/htl/Sprachneutral/Piktogramme/SVG/Industrieofenanalyse.svg

 

Industrieofenanalyse

 

Hier finden Sie den Flyer

 

Optimierung thermischer Prozesse

 

Hier finden Sie den Flyer

 

Hochtemperatur-Charakterisierung

Das könnte Sie auch interessieren: