Aktuelles Förderprojekt

Induktiv beheizbare Keramiken und Porzellan (InBaKuP)

Motivation

Funktionsweise, Induktionsherdes, keramik, teller, porzellan, topf
© Bammel 2008
Funktionsweise eines Induktionsherdes

Die Beheizung von Geschirr durch Induktion ermöglicht es, Speisen direkt auf dem Teller oder einem anderen Serviergefäß energiesparend und hygienisch warmzuhalten oder gezielt vor dem Verzehr aufzuwärmen. Diese Möglichkeit wird zunehmend im Bereich Gastronomie und Catering sowie in größeren Einrichtungen wie Krankenhäusern oder Pflegeheimen genutzt. Das derzeit am Markt verfügbare Induktionsgeschirr nutzt für die Ankopplung an das elektromagnetische Feld ausschließlich metallische Schichten, die nachträglich auf das nichtleitende Porzellan- oder sonstige Keramikgeschirr aufgebracht werden müssen. Die stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Porzellan limitieren bislang die Anwendbarkeit von Induktionsgeschirr.

 

Zielsetzung

Teller mit aufwendig aufgebrachter Silberschicht: Der Teller besteht aus dem Grundkörper, dem sog. Scherben, der ersten Glasurschicht, der Silberschicht und einer zweiten Glasurschicht
© BHS tabletop GmbH
Teller mit aufwendig aufgebrachter Silberschicht: Der Teller besteht aus dem Grundkörper, dem sog. Scherben, der ersten Glasurschicht, der Silberschicht und einer zweiten Glasurschicht

Im Projekt sollen keramische Produkte entwickelt werden, die ohne den Einsatz metallischer Bestandteile durch elektromagnetische Induktion beheizt werden können. Anstelle der
bislang eingesetzten Silberschichten, die einen zusätzlichen Arbeitsschritt (Dekorieren mit Metallschicht und Dekorbrand) erforderlich machen, sollen rein keramische Materialien
für die induktive Heizwirkung entwickelt werden. Dadurch sollen die induktiv beheizbaren Produkte nicht nur preisgünstiger (durch billigere Rohstoffe und höhere Energieeffizienz bei der Herstellung), sondern auch wesentlich flexibler in Funktionalität und Design werden.

Lösungsweg

Werkstoffkonzepte: Schematische Darstellung zur vereinfachten Modellierung von Induktionsheizung (links) und Prinzipskizzen für drei Varianten möglicher Werkstoffkonzepte zur Induktionsbeheizung von Keramik (rechts)
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Werkstoffkonzepte: Schematische Darstellung zur vereinfachten Modellierung von Induktionsheizung (links) und Prinzipskizzen für drei Varianten möglicher Werkstoffkonzepte zur Induktionsbeheizung von Keramik (rechts)

Das am HTL bearbeitete Teilprojekt umfasst folgende Arbeitsschritte:

  • Systematische Materialauswahl mit Hilfe von Datenbanken und thermodynamischen Berechnungen (Software FactSage)
  • Berechnungen und Simulationen zum lokalen induktiven Energieeintrag für Core-Shell-Partikel (magnetisch / elektrisch leitfähig)
  • Finite-Elemente-Simulationen zu Heizwirkung, Wärmeflüssen und entstehenden thermischen Spannungen in Porzellangefäßen in Abhängigkeit von Werkstoffkonzept für Induktivheizung
  • Versuche zur Herstellung von induktiv beheizbaren Keramikproben
  • Experimente zur Charakterisierung des Energieeintrags durch Induktion in die hergestellten Proben

 

Projektdaten

Projektlaufzeit 01.07.2020 - 31.12.2022
Zuwendungsgeber Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie
Fördersumme HTL 250.000 Euro
Projektpartner Fraunhofer-Zentrum HTL
BHS tabletop GmbH
Projektkoordination Fraunhofer-Zentrum HTL
Projektleitung am HTL Dr. Gerhard Seifert