Projektcluster EnerTHERM

Optimierung von Wärmebehandlungsprozessen bezüglich der CO2-Bilanz

Motivation

Bei der Optimierung von Wärmebehandlungen in Bezug auf Produktqualität und Energieeffizienz besteht ein Zielkonflikt. Energiesparende Prozesse mit hohen Heiz- und Abkühlraten, kurzen Haltezeiten, niedrigen Maximaltemperaturen oder wenig Brennhilfsmitteln können zu Qualitätsproblemen führen. Eine genaue Kenntnis der Antwort des Wärmebehandlungsguts auf die Temperaturverteilung und Atmosphäre in der Ofenanlage ist Voraussetzung für eine gezielte Optimierung der Prozessparameter.

Zielsetzung

Mittels In-Situ-Messungen der Materialveränderungen im Labormessofen unter kontrollierter Atmosphäre sollen die wesentlichen Parameter für eine Simulation des Materialverhaltens bei der Wärmebehandlung erfasst werden. Diese Parameter sollen in Computersimulationen der Wärmebehandlung mit unterschiedlichen Prozessparametern zur Vorhersage des Materialverhaltens und zur Optimierung der Prozesse verwendet werden.

Lösungsweg

Das HTL entwickelt neue ThermoOptische Messanlagen (TOM), mit denen Gewichts- und Dimensionsänderungen sowie mögliche Schädigungen während der Wärmebehandlung empfindlich gemessen werden können: TOM_air, TOM_ac.  Zusätzlich werden weitere In-Situ-Messgrößen auf ihre Eignung zur Erfassung von Gefügeänderungen getestet: TOM_wave, TOM_mech. Die Messdaten werden mit Hilfe von Kinetikmodellen parametrisiert und in FE-Modelle zur Simulation der Temperaturverteilung im Ofenraum implementiert.

Die Modelle werden für unterschiedliche Werkstoffe validiert:

•    Technische Keramiken
•    Silicatkeramiken
•    Feuerfestkeramiken
•    Kohlenstoffmaterialien
•    Metalle

In Verbindung mit Teilprojekt 4 können Energie- und Materialeffizienz sowie Produktqualität gleichzeitig optimiert werden.