Technologien Trocknen
Wie Simulation und Experiment Hand in Hand gehen
Infrarotstrahler können Konvektionsöfen ergänzen oder ersetzen. Das Fraunhofer IPA und das Fraunhofer-Chalmers Research Centre untersuchen deshalb, wie sich IR-Prozesse simulieren und gezielter auslegen lassen.
Für die Untersuchungen wurde ein elektrisch betriebener mittelwelliger Strahler von IBT mit bis zu 808 W Leistung eingesetzt. Ein KTL-beschichtetes Stahlblech diente als Modellsubstrat. Bei voller Leistung erreichte die Strahleroberfläche rund 643 °C. Direkt über dem Strahler stieg die Werkstücktemperatur um 177,7 °C.
Gleichzeitig zeigte sich ein deutlicher Temperaturgradient. In 195 mm Abstand vom Strahlermittelpunkt betrug der Temperaturanstieg nur noch 9,5 °C. Selbst bei einem Abstand von 10 mm zwischen den Messpunkten sank die Temperatur um etwa 10 K. Für eine homogene Erwärmung könnten daher künftig zonengesteuerte Strahleranordnungen oder angepasste Reflektoren erforderlich sein.
Parallel erweitern die Forschungspartner das Simulationswerkzeug „IPS Virtual Paint – Oven Simulation“ um IR-Wärmequellen. Erste Simulationen stimmen sehr gut mit den experimentellen Messdaten überein. Perspektivisch soll das Modell die Kombination von Infrarot- und Konvektionswärme abbilden und damit die Auslegung effizienter Wärmebehandlungsprozesse unterstützen.
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- Welche Parameter das Aufheizverhalten beeinflussen,
- warum die Temperaturhomogenität bei IR-Prozessen kritisch ist und
- wie Simulation und Experiment zusammengeführt werden.
Zum Netzwerken:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Oliver Tiedje, Tel.: +49 711 970-1773, oliver.tiedje@ipa.fraunhofer.de
Markus Cudazzo, Tel.: +49 711 970-1761, markus.cudazzo@ipa.fraunhofer.de
Melanie Quast, Tel. +49 711 970-1702, melanie.quast@ipa.fraunhofer.de
www.ipa.fraunhofer.de/beschichtung
Fraunhofer-Chalmers Research Centre for Industrial Mathematics, SE-Göteborg, Prof. Fredrik Edelvik, Tel. +46 730 794 220, fredrik.edelvik@fcc.chalmers.se
Dr. Tomas Johnson, Tel. +46 731 450 225, tomas.johnson@fcc.chalmers.se, https://www.fcc.chalmers.se, https://industrialpathsolutions.se/ips-oven-simulation
