Simulationssystem fur die Entwicklung und Optimierung von thermischen Prozessen

摘要

Alle Keramikprodukte mussen einem thermischen Prozess unterzogen werden, um die benotigten Eigenschaften fur bestimmte Anwendungen zu erhalten. Dabei spielt es keine Rolle, wie die Keramikprodukte geformt wurden. Der Brennprozess ist die wichtigste Phase im Verlauf des Herstellungsprozesses, da sich in diesem Stadium entscheidet, ob das Endprodukt fehlerfrei ist. Um einen optimalen Ablauf zu entwickeln, muss der Wissenschaftler oder der Ingenieur wissen, wie sich der Korper wahrend des Aufheizens bei der Trocknung bzw. des Brennens verhalt. Wahrend des Aufheizens durchlauft das Keramikprodukt physikalische und chemische Umwandlungen, welche die Art und Weise, wie das Produkt getrocknet oder gebrannt wird, beeinflusst. Die physikalischen und chemischen Umwandlungen haben Dimensionsanderungen zur Folge (Expansion oder Schwindung), Abgabe oder Aufnahme von Energie, Abbau von organischen und anorganischen Verbindungen und eine Vielzahl von chemischen Reaktionen. Man kann keinen optimierten und kosteneffizienten Brennprozess entwickeln, wenn dieser komplexe Vorgang nicht verstanden wurde. Dilatometer und STA-Gerate sind Standard, wenn es darum geht herauszufinden, was wahrend des Aufheizens und der Abkuhlung im keramischen Material vor sich geht. Dimensionsanderungen werden mit Hilfe von Dilatometern gemessen, mit DTA-Geraten (Differenz-Thermo-Analysen) erfolgt die Messung der abgegebenen (exothermen) Energie oder aufgenommenen (endothermen) Energie, mit TGA-Gerate (Thermogravimetrische Analysen) wird der Massenverlust bzw. die Massenzunahme wahrend des Aufheizung und Abkuhlung ermittelt. Die erhaltenen Daten helfen den Ingenieuren, die Phanomene, bezogen auf die thermischen Prozesse von Keramikversatzen, zu verstehen. Das ist ein wichtiger Fortschritt in Richtung einer optimalen Entwicklung des thermischen Prozesses. Jedoch werden die oben genannten Studien anhand von Proben von Keramikprodukten im Milligrammoder Zentimeterbereich durchgefuhrt. Die erhaltenen Daten sind zwar hilfreich, zeigen aber nicht, was im ganzen Produkt passiert. Da nicht alle Phanomene der Warme- und Massenreaktion ubereinstimmen, konnen diese Studien nur begrenzt Informationen liefern. Damit wird der Entwicklungsprozess verlangert.