Energieeffiziente Thermoprozessanlagen auf den Punkt geregelt

Bis zu 30 Prozent Energie lassen sich einsparen, wenn Wärmeprozesse im Industrieofen punktgenau gesteuert werden. Die Überwachung der Prozessgase ist hier ein Schlüssel für die Energiewende in der Fertigungstechnik.

 

»KonAIR«: Ein Konzept für energieeffiziente Entbinderungsprozesse

Endkonturnahe Fertigungsprozesse wie das Metallpulver-Spritzgießverfahren oder binderbasierte Druckverfahren nutzen organische Binder, die später wieder entfernt werden müssen. Das thermische Herauslösen dieser Hilfsstoffe ist in der Fertigung sehr energieaufwändig und beruht weitestgehend auf Erfahrungswerten. Solche Prozesse sind statisch und üblicherweise überdimensioniert ausgelegt. In dem vom BMWi geförderten Projekt »KonAIR« (Konzentrationsabhängige Industrieofen-Regelung) wurde ein Konzept entwickelt, um solche Entbinderungsprozesse auf den Punkt zu regeln.

 

Reduktion des Energieverbrauchs durch genaues Material- und Prozesswissen

Der Schlüssel dazu ist die Messung der Prozessatmosphäre im Ofen. Am Fraunhofer IFAM in Dresden konnte dabei gezeigt werden, dass die Zustände des Sinterguts im Ofen eindeutig mit der Gaszusammensetzung korrelieren. Mit diesem Wissen kann die richtige Prozesstemperatur und -dauer in Echtzeit auf das tatsächlich notwendige Maß geregelt werden. Das Ergebnis dieser Bemühungen ist eine Reduktion des Energieverbrauchs um 25 bis 30 Prozent gegenüber dem herkömmlichen Prozess. Zudem kann der Ausschuss erheblich verringert und die Bauteilqualität erhöht werden. Dieses Ergebnis wurde zunächst in Laboranlagen erzielt und nun auch in industriellen Produktionsanlagen wiederholt. 

 

Weitere Anwendungen neben der Pulvermetallurgie

Insbesondere für ressourceneffiziente Druckverfahren ist eine solche Verbesserung der Energieeffizienz wichtig, um die Akzeptanz in der Industrie zu erhöhen. Neben der Pulvermetallurgie sind solche prozessgasgesteuerte Industrieöfen auch in eine ganze Reihe weiterer Branchen übertragbar. So können auch keramische Prozesse, die Fertigung kohlenstoffbasierter Werkstoffe oder aber die Vergasung von Biomasse erheblich optimiert werden.