Aktuelles Förderprojekt

Energieeffiziente Graphitierungsprozesse

Motivation

Hochwertiger synthetischer Graphit wird heutzutage für eine ganze Reihe von Anwendungen benötigt, darunter u.a. in der Halbleiterproduktion (Substrate, Tiegel), beim Industrieofenbau (Graphitfilze  und –heizer), zur

Glas- und Quarzherstellung (Formen, Werkzeuge  etc.), für elektrische Schleifstücke und –bürsten, Elektroden für Elektrostahlherstellung und Aluminium-Elektrolyse oder im Metallguss (Kokillen, Tiegel). Graphitierungsprozesse benötigen Temperaturen bis zu 3000 °C und sind daher sehr energieintensiv. Eine gezielte Optimierung der Energie- und Materialeffizienz ist bisher nur bedingt möglich, weil die hohen Temperaturen nur indirekt und damit ungenau überwacht werden können, und weil noch keine Messverfahren zur in-Situ-Bestimmung des Graphitierungsgrades verfügbar sind. 

Zielsetzung

© Fraunhofer-Zentrum HTL
Raman-Messsystem mit einer Anregungswellenlänge von 377 nm

Gesamtziel des Projektes ist es, innovative Höchsttemperatur-Messverfahren zu entwickeln und mit deren Hilfe zwei verschiedene Verfahren zur Graphitherstellung bezüglich Energie- und Materialeffizienz zu optimieren:

(1) den klassischen Acheson-Prozess,

(2) einen kontinuierlichen Prozess zur Pulver-Graphitierung

Am Ende soll das Energieeinsparpotenzial bei der Herstellung von synthetischem Graphit im Zusammenspiel der entwickelten Methoden demonstriert werden. 

Lösungsweg

Arbeitspakete im Projekt EnerGraph
Arbeitspakete im Projekt EnerGraph
  • Entwicklung neuer Hochtemperatur-Messverfahren zur In-Situ-Charakterisierung der Graphitqualität während der Wärmebehandlung
  • Entwicklung und Test der Methoden und Algorithmen unter Laborbedingungen
  • Aufbau eines Höchsttemperatur-Labormessofens (TOM_UHT)
  • Qualifizierung und Validierung im industriellen Maßstab
  • Qualifizierung und Verbesserung existierender Messverfahren zur Prozesscharakterisierung (Pyrometrie, Temperatur-Messlanzen)
  • Entwicklung digitaler Prozesszwillinge für beide Graphitierungsrouten
  • Optimierung der Prozessbedingungen im Hinblick auf minimalen Energieverbrauch mit Hilfe der digitalen Zwillinge 

Projektdaten

Projektlaufzeit 01.06.2024 bis 31.05.2028
Förderung Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (FKZ 03EN2114A)
Fördersumme HTL 460.000 Euro
Organisation
Verbundprojekt
Projektpartner SGL Carbon, Onejoon GmbH
Projektkoordination Fraunhofer-Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau (PD Dr. Gerhard Seifert)
Projektleitung am HTL Dr. Kirsten Schulze