ENITEC Ein Förderprojekt des BMBF
Projekt ENITEC und die Partner Keramische Prozesskette Energierelevante Prozesse Konkrete Beispiele und Fakten einiger Prozesse Lösungsansätze und Strategien Ausblick Dr.-Ing. Torsten W eiß 2
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Mit dem Projekt ENITEC soll eine deutliche Energieeinsparung (> 40 %) bei der Herstellung von technischen Keramiken erreicht werden. Im Mittelpunkt steht der energieaufwändigste Herstellungsschritt: die Wärmebehandlung. Die möglichen Energieeinsparpotentiale sollen durch die Entwicklung neuer innovativer Konzepte mit Hilfe von In-Situ-Meßmethoden und Simulationstechniken realisiert werden. Dr.-Ing. Torsten W eiß 6
Pulver Urformen Sintern Aufbereitung Grün-/Weißbearbeitung Endbearbeitung Bauteil Rohstoffe Plastifizieren Mischen Granulieren Extrudieren Spritzen Gießen Pressen Fräsen Drehen Bohren Sägen Sinterbrand Entbindern Schleifen Läppen Polieren Formgebung Aufwand Quelle Ceramtec GmbH Dr.-Ing. Torsten W eiß 7
Quelle Ceramtec GmbH Dr.-Ing. Torsten W eiß 8
Optmierte keramische Versätze / Rohstoffe 10 20 % Verringerung des Brennhilfsmittelanteils 20 40 % Entfall einer energieaufwändigen Bearbeitung 20 50 % Ein- statt zweistufiger thermischer Prozess Energetisch verbesserte Ofenkonzepte 25 50 % 30 70 % Dr.-Ing. Torsten W eiß 9
Quelle Lapp Insulators GmbH Dr.-Ing. Torsten W eiß 10
Quelle BCE Special Ceramics GmbH Dr.-Ing. Torsten W eiß 11
Quelle Ceramtec GmbH Dr.-Ing. Torsten W eiß 12
Quelle Ceramtec GmbH Dr.-Ing. Torsten W eiß 13
Quelle FCT Systeme GmbH Allg. Tunnelofen Dr.-Ing. Torsten W eiß 14
Therm. Wirkungsgrad Ofentechn. Wirkungsgrad Wärmetechn. Wirkungsgrad Typ. Tunnelofen Durchschnitt 5 Systeme 37,6 % 26,8 % 9,96 % 23,7 % 3,6 % 5,56 % Quelle Eisenmann AG Dr.-Ing. Torsten W eiß 15
Die Energieeffizienz etlicher Systeme ist nur ungenügend Technik und Materialien zur Energieoptimierung werden nur unzureichend genutzt Die größten Verluste entstehen über die Abluft- und Abgasmengen In dieser Untersuchung schneiden gasbeheizte Öfen schlechter als elektrische Systeme ab Quelle Eisenmann AG Dr.-Ing. Torsten W eiß 16
Optimierung des Lufthaushaltes zur Reduzierung der Abluftverluste insbesondere in der Kühlzone Austausch von Ofenwagenisolierungen gegen effiziente und leichte Faserkernmaterialien Die Abdichtung kontinuierlich betriebener Durchlauföfen muss verbessert werden, um die Falschluftmengen zu reduzieren Hohe Transmissionsverluste im Hochtemperaturbereich durch mangelnde oder brüchige Isolierungen beseitigen Quelle Eisenmann AG Dr.-Ing. Torsten W eiß 17
Isostatisches Pressen sorgt für isotrope Gründichte Homogenität des Materials / Presslings erzeugt gleichmäßigen Sinterschwund Optimale Entbinderungs- & Sinterregime erzeugen präzise Bauteile > ca. 20.. 30 µm Dr.-Ing. Torsten W eiß 18
ca. 5% Material ca. 10 % Ofenoptimierungen ca. 30% Entfall Schleifprozess Dr.-Ing. Torsten W eiß 19
Gleichmäßige Dichteverteilung Geringe Gefügeunterschiede Einzelne Maßabweichungen Dr.-Ing. Torsten W eiß 20
AP im Projekt Demonstrator Isolator Medizin Gleitring Öfen Kontiöfen AP 5 Batchöfen AP 6 Energie AP 7 Homogen AP 8 Entbindern AP 9 Sintern AP 10 + + + + + + + - + + + - - + + + - - Dr.-Ing. Torsten W eiß 21
Quelle FhG ISC Dr.-Ing. Torsten W eiß 22
Quelle FhG ISC Dr.-Ing. Torsten W eiß 23
Quelle FhG ISC Dr.-Ing. Torsten W eiß 24
Quelle FhG ISC Dr.-Ing. Torsten W eiß 25
Neue Ofenkonzepte für Batch und kontinuierlichen Betrieb sind derzeit schon geplant und werden gebaut Prozessänderungen 1 vs. 2 stufig teilweise schon erfolgreich umgesetzt Optimierung der Grünfertigung in der Umsetzung Versatzanpassung zur Senkung der Sintertemperatur Entwicklung und Evaluierung der Querschnittsmethodiken sind laufende Prozesse Dr.-Ing. Torsten W eiß 26
Die Ansätze zur Energieeinsparung sind eher evolutionär statt revolutionär, aber: Nur mit der Vernetzung zur Wissenschaft umsetzbar Bestehende Prozesse sind empirisch optimiert, Änderungen werden in der Praxis nur ungern vorgenommen Investitionen in abgeschriebene Anlagen sind schwer vermittelbar Die erfolgreiche Umsetzung der Ansätze ist sicher möglich und übertragbar Dr.-Ing. Torsten W eiß 27
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