Fraunhofer ISC, Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL, Bayreuth
Projektcluster DiMaWert
Digitalisierung der Materialentwicklung entlang der Wertschöpfungsketten
Aktuelles Förderprojekt
Motivation
Beispiele von 3D-gedruckten Optiken aus ORMOCER®en: Im Projekt werden ähnliche Optiken aus temperaturstabilen, optisch transparenten Materialien additiv hergestellt
Die Überwachung von Ofeninnenraum und Erwärmungsgut unter dem Einfluss hoher Temperaturen stellt besondere Anforderungen an die verwendete Optik. Konventionelle Optiken, die üblicherweise mit einer Frontoptik in der Größe mehrerer cm² ausgestattet sind, können nicht eingesetzt werden, da sie den hohen Temperaturen (bis 1500 °C) nicht standhalten und zudem die Temperaturverteilung im Ofen durch Wärmeleitung negativ beeinflussen. Neuartige optische Komponenten aus temperaturbeständigen Materialien ermöglichen eine Auslegung von optischen Systemen im Rahmen einer Schlüssellochdiagnostik, die gleichzeitig den Wärmefluss vermindert, temperaturstabil ist und eine Vielzahl von Signalen (Wärmebildgebung, 3D-Erfassung etc.) aufnehmen kann.
Zielsetzung
Darstellung des Entwicklungsprozesses für die Schlüssellochdiagnostik
Im Teilprojekt wird ein optischer Sensor als Schlüssellochdiagnostik entwickelt, der bei geringem Platzbedarf eine hohe Auflösung in harschen Umgebungsbedingungen liefert. Dieser Sensor wird sowohl eigenständig arbeiten als auch in das autonome Sensormodul integriert werden können. Zur Realisierung des Sensorkonzepts sind komplexe optische Komponenten erforderlich, die aus neuen temperaturbeständigen Materialien mit additiven Fertigungsverfahren hergestellt werden. Neben der möglichst umfassenden Abbildung des Ofeninnenraums sollen eine 3D-Bildgebung oder eine Wärmebildgebung realisiert werden.
Lösungsweg
Demonstration zur 3D-Fertigung in optischen Kompositen
- Vollständig digitale Auslegung des optischen Systems
- Additive Verfahren zur Herstellung von refraktiven oder diffraktiven Optiken mit kleiner Apertur
- Hochgenaue Herstellungs- und Fügeverfahren für hohe Integrationsdichte und Wärmemanagement (Durchführung < 0,3 cm²)
- Demonstration an einem gasbefeuerten Laborofen im Maßstab 0,4 m³