Aktuelles Förderprojekt

Neuartige Kompositmaterialien für Hochtemperaturheizer und Gas-Strom-Hybrid-Öfen (HybMoSi)

Motivation

Blick auf Heizleiter im Ofenraum einer thermooptischen Messanlage
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Blick auf Heizleiter im Ofenraum einer thermooptischen Messanlage

Für industrielle Wärmeprozesse liegen eine Vielzahl an unterschiedlichen Heizern vor, die sich jedoch nur in bestimmten Atmosphären nutzen lassen, keinen Wechsel des Energieträgers erlauben und teilweise unzureichende mechanische Eigenschaften aufweisen. Des Weiteren spielt angesichts der langen Lebensdauer von Industrieöfen im Bereich mehrerer Jahrzehnte der verwendete Energieträger eine wichtige Rolle für Kosteneffizienz und Umweltfreundlichkeit. Die Beheizung mittels Brenngasen ist heute noch wesentlich kostengünstiger als eine elektrische Beheizung, was sich wohl in den nächsten beiden Jahrzehnten mit steigender CO2-Steuer und günstigerem Strom aus regenerativen Energiequellen ändern wird. Damit die Flexibilität beim Einsatz der Energiequelle und der Brennatmosphäre möglich wird, sind neuartige Heizer mit verbesserten thermomechanischen Eigenschaften nötig, die derzeit nicht verfügbar sind.

Zielsetzung

© Brevier Technische Keramik

Die Zielsetzung des Verbundprojekts besteht in der Entwicklung von neuartigen MMC-Widerstandsheizern mit folgendem Eigenschaftsprofil:

  • Kriechstabilität im Einsatztemperaturbereich 1600 °C – 1900 °C
  • Degenerationsstabile Tieftemperatur-Festigkeit > 200 MPa
  • Vielseitige Einsatzatmosphären: Vakuum, oxidierende, reduzierende und inerte Atmosphäre
  • Energetische Flexibilität: Gas oder Strom als Energiequelle

Die neuentwickelten Heizelemente sollen in der Heizanwendung hinsichtlich des Einsatzverhaltens charakterisiert und erprobt werden.

 

Lösungsweg

Mikrostruktureigenschaftssimulation von MMC
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Mikrostruktureigenschaftssimulation von MMC
Hochtemperatur-Benetzungsversuche mittels thermooptischer Messanlagen
Hochtemperatur-Benetzungsversuche mittels thermooptischer Messanlagen
  • Entwicklung eines neuartigen Kompositwerkstoffs mit elektrisch leitfähiger Komponente und kriechstabiler Stützstruktur
  • Gasdichte Beschichtung des Kompositwerkstoffs als Korrosionsschutz
  • FE-basierte Auslegung von konventionellen Heizelementen (elektrisch beheizt) und Strahlrohrheizern (elektrisch oder gasbeheizt)
  • Entwicklung und Herstellung von prototypischen Heizelementen mit Schutzbeschichtung
  • Charakterisierung der Prototypen in der Heizanwendung
  • Auslegung eines Hybridofens, Aufbau eines Ofen-Demonstrators unter Verwendung der entwickelten Heizelemente

 

Projektdaten

Projektlaufzeit 01.05.2021 bis 30.04.2024
Förderung
Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie
Fördersumme HTL 330.000 Euro

Projektpartner



 

Fraunhofer-Zentrum HTL

Paul Rauschert Steinbach GmbH

Dipl.-Ing. (FH) Konrad Schmidling GmbH

Erich NETZSCH GmbH & Co. Holding KG

Projektkoordination

Paul Rauschert Steinbach GmbH

Projektleitung am HTL

Christian Eckardt