PresseBox
Pressemitteilung BoxID: 640730 (Vötsch Industrietechnik GmbH)
  • Vötsch Industrietechnik GmbH
  • Beethovenstr. 34
  • 72336 Balingen
  • https://www.v-it.com
  • Ansprechpartner
  • Klaus Kietzmann
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Mikrowellen-Symposium

Wegweisende Technik für die industrielle Produktion

(PresseBox) (Balingen, ) Am 24.09.2013 veranstaltete die Vötsch Industrietechnik GmbH ihr 2. Mikrowellen-Symposium am Standort in Reiskirchen-Lindenstruth mit namhaften Referenten aus renommierten Unternehmen und Forschungsinstituten unter dem Thema "Energieeffiziente Mikrowellen-Erwärmung für die Produktion". Für den Teilnehmerkreis aus Industrie und akademischer Forschung boten die Veranstalter sowohl Vorträge aus den Forschungsinstituten, praktische Erfahrungsberichte aus der industriellen Anwendung sowie eine eindrucksvolle Live-Demonstration im Applikationszentrum. Somit war ein breites Programm mit interessanten Aspekten für Forscher wie Praktiker vorbereitet.

Die Bedeutung der Mikrowellenerwärmung für industrielle Anwendungen wird in den kommenden Jahren stark zunehmen, wie Geschäftsführer Peter Kuisle und Leiter der Wärmetechnik Reiner Wiesehöfer, beide Vötsch, in ihrer Begrüßung deutlich machten. Die wirtschaftlichen und technischen Vorteile der Produktionstechnologie werden insbesondere im zukunftsträchtigen GFK- und CFK-Bereich wie auch in der Herstellung von Kunststoffen wirksam. Kurz zusammengefasst bestehen die wesentlichen Nutzen der industriellen Mikrowellen-Erwärmung laut Produktmanager Stefan Betz, Vötsch, aus reduzierten Produktionskosten, erhöhten Heiz- und Durchsatzraten, der Nutzung von metallischen Werkzeugen, einer hohen Produktqualität und der hohen Verfügbarkeit. Besondere Merkmale im Hinblick auf den Einsatz der Mikrowellenerwärmung in der Produktion sind der schnelle Energietransfer, eine volumetrische und selektive Heizung, die Energieeffizienz, ein geringer Platzbedarf, das schnelle Ein- und Ausschalten der Heizung, die homogene Feld- und somit Temperaturverteilung sowie das Erreichen hoher Leistungsdichten. Allerdings gibt es bei der Planung eines Einsatzes dieser Technologie auch beachtenswerte Merkmale, welche vor einer Verwendung geprüft werden müssen: ungeeignete Materialeigenschaften, im Vergleich zu konventionellen Techniken höhere Investitionen, hohe Netzanschlusswerte, höhere Betriebskosten sowie eine ggf. notwendige Prozessentwicklung.

In der Rückschau zeigen die Vorträge der Referenten eine große Vielfalt von Anwendungen, sodass die bereits heute erreichte Breite in Material und Applikation deutlich wird.

Andrea Hohmann vom Fraunhofer Institut für chemische Technologie bereitete im Vortrag "Energieeffizienz in der Wärmetechnik" die Messergebnisse und Berechnungen an Versuchen zu carbonfaserverstärkten Kunststoffen auf. Im Fokus standen bei den Messungen insbesondere die Voraussetzungen für eine prozesstechnische Optimierung sowie die Erfassung der spezifischen Energieverbräuche. Im Hinblick auf die energie- und kostenintensive Herstellung von Carbonfasern sowie die langen Aushärtezeiten bis zu 24 Std bei hohen Temperaturen bis 180°C, ist ein signifikantes Einsparpotenzial vorhanden. Frau Hohmann stellte das von ihr entwickelte, analytische Berechnungsprogramm zur Abschätzung des Energiebedarfs und zur Identifikation der Kostentreiber vor, da eine Optimierung und eine Abschätzung des Energieverbrauchs wegen der Überlagerung zeit- und temperaturabhängiger Verbraucher nicht möglich war. Die Übereinstimmung des Modells mit den gemessenen Werten betrug ±12%. Als Ergebnis präsentierte sie den signifikanten Einfluss des Abluftstromes auf die Energieverbräuche sowie die Erwärmung des Gehäuses als zweitgrößten Verbraucher. Geringen Einfluss auf den Energieverbrauch hingegen haben Heizraten.

Thomas Herkner von der GKN Aerospace berichtete über das "Mikrowellenhärten von CFRP-Strukturen für die Luftfahrt". Am Beispiel der Fahrwerkklappe für ein Flugzeug erläuterte er den Zertifizierungsprozess in der Luftfahrt. Hierbei wird mit dem Bauteil auch das Herstellungsverfahren zertifiziert. Angestrebt wird ein ooA-Verfahren (Out of Autoclave), da diese Herstellungsmethode zeit- und energieaufwändig ist. Das Material muss jedoch aus Qualitätsgründen im Härteprozess mit Vakuum beaufschlagt werden, was auch mit der Mikrowellenerwärmung realisiert wird.

Dr.-Ing. Fabrice Gaille, heute bei Eurocopter, referierte über seine Dissertation am IFB zum Schäumen von Phenolharzen mit Mikrowellenerwärmung. Seine Aufgabenstellung bestand darin, einen Prozess zur Herstellung solcher Schäume zu entwickeln. Phenolschäume werden für Leichtbauteile in nicht-tragenden Strukturen in der Bauindustrie, mit komplexer Struktur auch in der Automobil- und Flugzeugindustrie verwendet. Sie haben eine geringe Dichte von 40-100 kg/m3 und ausreichende Stabilität, können mit geringen Kosten produziert werden und zeigen gute Isolationseigenschaften. Mit Hilfe von PTFE- oder PEEK-Werkzeugen können auch komplexe Formen hergestellt werden. Als wichtig erwies sich das Werkzeugkonzept. Durch die Verwendung des in konventionellen Harzen enthaltenen Wassers als Treibmittel wird die Energie hervorragend in das Harz eingekoppelt, sodass die Eignung der Mikrowellenerwärmung für diesen Prozess als erwiesen gelten kann.

Sascha Reime von der FLG Automation AG berichtete über die Vorteile der Mikrowellenerwärmung bei der Trocknung von Dialysefiltern. Diese werden einem Funktionstest unterzogen, zudem müssen die Filter sterilisiert werden. Der Funktionstest erfolgt mit Wasser, welches im Trocknungsprozess bis auf eine Restfeuchte wieder verdampft werden muss. 3 verschiedene Trocknungsprozesse wurden verglichen: Heißluft mit ca. 80-95°C, Mikrowelle mit Prozessluft und Mikrowelle mit Vakuum. Die Prozessanforderungen an eine Inline-Lösung bei möglichst geringer Prozesstemperatur, schnellem Trockenprozess, geringer thermischer Belastung der beteiligten Materialien und möglichst geringem Energiebedarf wurden durch die Kombination von Mikrowellenerwärmung und Vakuumbeaufschlagung bestmöglich erfüllt. Das Verfahren ist inzwischen auch zum Patent angemeldet.

Eine weitere interessante Anwendung des im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten FLAME-Projektes, wurde durch Fabian Köster, Schunk Kohlenstofftechnik GmbH, vorgestellt: Das Aushärten von Präzisionswickelkörpern mit Mikrowellentechnologie. Bei dieser Herstellungsmethode werden harzgetränkte CFK-Fäden auf einem Wickelkörper CNC-gesteuert aufgelegt. Anschließend wird der Wickelkörper zusammen mit dem Werkzeug in einem Ofen ausgehärtet. Dieser Prozess wird u.a. in der Automobilindustrie z.B. für Antriebswellen durchgeführt. Herr Köster erstellte einen Vergleich zwischen einem konventionellen Heißluftofen und der Mikrowellenerwärmung. Die Optimierungserwartungen gegenüber der konventionellen Heizmethode beruhten hauptsächlich auf der ausschließlichen Erwärmung des Faserverbundes, während das Wickelwerkzeug nicht erhitzt werden muss. Dies führt zu einer schnelleren und gleichmäßigeren Erwärmung des gesamten Wickelkörpers und in der Folge zu einer gleichmäßigeren Vernetzung mit höherer Maßhaltigkeit. Zusätzlich sind die Verweilzeiten im Trockenschrank deutlich verringert, wodurch sich der Produktionsprozess beschleunigt. Auch dickwandige Wickelkörper mit bis zu 10 mm Wandstärke werden schneller und gleich-mäßiger erwärmt.

Ebenfalls aus dem FLAME-Projekt berichtete Guido Link vom KIT, Karlsruher Institut für Technologie, über mikrowellenunterstützte Pultrusion, die automatisierten Fertigung von CFK-Profilen mit konstan-ten Querschnitten durch ein Strangziehverfahren. In einem kontinuierlichen Prozess werden Faser-stränge verwoben, mit Harz getränkt und in einem Formwerkzeug unter Temperatureinfluss ausgehärtet. Eingesetzt wird dieses Verfahren in der Automobiltechnik und im Maschinenbau, die Produktpalette reicht vom Schaft für Golf- und Tennisschläger über Automobilkomponenten bis hin zu Brückenbauteilen. Für ein 9mm-Rundprofil konnte ein stabiler Prozess realisiert werden, bei dem die Mikrowellenheizung direkt in das Werkzeug integriert wurde. Dies eröffnet eine energieeffiziente Alternative für die schnellere Fertigung von CFK-Profilen. Die Abschirmung der Mikrowellen kann Einschränkungen für die Profilgeometrie beinhalten. Zur Zeit wird ein zweiteiliges Werkzeug für ein U-Profil entwickelt.

Alle Vorträge zeigten das enorme Potenzial der Mikrowellentechnologie, insbesondere die Energieeffizienz (Energieeinsparung ca. 70%). Allerdings darf der spezielle Entwicklungsaufwand zur Realisierung der Projekte nicht unbeachtet bleiben.

Weitere Informationen finden Sie unter www.voetsch-ovens.com