Kunde-succeshistorie
Test af brandmodstandsevne og brandsikkerhedsteknik
NETZSCH TAURUS keglekalorimeter TCC 918 i brug på Luleå Tekniske Universitet, Sverige
Dette er en kundesucceshistorie afRhoda Afriyie Mensah, postdoktoral forsker ved afdelingen for konstruktions- og brandteknik, Institut for Byggeri, Miljø og Naturressourcer, ved Luleå Tekniske Universitet (LTU) i Sverige. Hun fortæller om brugen af TCC 918 keglekalorimeter og dets unikke programmering af variationer i varmeflux gennem hele testperioden, som var afgørende for brandmodstandstestprojekterne på LTU, og som har ført til udvikling af innovative tilgange inden for brandsikkerhedsteknik.
“Jeg vil beskrive jeres løsninger og tjenester som effektive. Keglekalorimeteret er særligt imponerende med sin evne til at simulere forskellige brandscenarier og sin brugervenlighed. Derudover tilføjer den hurtige kundesupport fra jeres team en betydelig værdi til jeres produkt.”
Om Luleå tekniske universitet
Luleå Tekniska Universitet (LTU) ligger i det nordlige Sverige, Luleå, Norrbottens amt. LTU er kendt for sin banebrydende forskning og sine innovative uddannelsesprogrammer. I øjeblikket har det en årlig omsætning på 2,0 milliarder svenske kroner, 1.500 ansatte og 17.900 studerende. Med fokus på bæredygtighed, ingeniørvidenskab og teknologi fremmer det et dynamisk læringsmiljø, der opmuntrer til samarbejde og kritisk tænkning. Universitetet har moderne faciliteter og stærke bånd til industrien, hvilket sikrer, at de studerende får praktisk erfaring og praktiske færdigheder, der er afgørende for succes.
Et af nicheuddannelsesprogrammerne på LTU er Fire Protection Engineering (FPE), der ledes af professor Michael Försth. FPE-programmet på LTU tilbyder en bachelor- og en kandidatgrad i naturvidenskab. Programmet hører under Institut for Byggeri, Miljø og Naturressourcer og afdelingen for Konstruktions- og Brandteknik. Den fokuserer på anvendelsen af videnskabelige og tekniske principper til at beskytte mennesker, ejendom og deres omgivelser mod brand- og røgfarer.
Læseplanen omfatter både teoretiske kurser og praktisk laboratoriearbejde, hvor der gøres brug af faciliteter som Fire Protection Engineering Laboratory. Dette laboratorium er veludstyret med avancerede værktøjer såsom et keglekalorimeter, et mikroskalaforbrændingskalorimeter (MCC), en LOI-tester (limiting oxygen index) og en specialiseret brandovn, Fire Protection Engineering Laboratory.
Af disse instrumenter blev keglekalorimeteret og LOI-testeren indkøbt fra NETZSCH TAURUS Instruments GmbH. Disse instrumenter er afgørende for at studere varmeoverførsel og antændelighed af materialer, hvilket giver de studerende praktisk erfaring med at vurdere branddynamik og forskellige materialers reaktion på brand.
Rhoda, kan du præsentere dig selv, dit universitet og dine anvendelses- og forskningsområder?
Jeg hedder Rhoda Afriyie Mensah og er postdoktor ved Luleå Tekniska Universitet (LTU) i Sverige. Jeg tog en ph.d. i maskinteknik ved Nanjing University of Science and Technology i Kina, hvor jeg forskede i anvendelsen af kunstig intelligens i termisk analyse og materialers brændbarhed. Jeg startede mine postdoc-studier i brandbeskyttelsesgruppen under afdelingen for konstruktions- og brandteknik på LTU i 2021. Min forskningsbaggrund er centreret om at vurdere materialers brandadfærd og indarbejde brandhæmmere i materialer for at gøre dem mindre brandfarlige. Til min forskning har jeg brugt forskellige brandtestinstrumenter, herunder keglekalorimeteret og mikroskalaforbrændingskalorimeteret. Jeg underviser også i varmeoverførsel for de brandtekniske studerende og administrerer det brandtekniske laboratorium som en del af mine opgaver.
Siden hvornår har samarbejdet med NETZSCH eksisteret, og hvad var de specifikke udfordringer, din afdeling havde, før den brugte vores løsninger?
Samarbejdet startede i august 2022. Før vi implementerede NETZSCH TCC 918 keglekalorimeteret, stod Brandteknisk Laboratorium over for betydelige udfordringer med vores gamle keglekalorimeter. Apparatet havde et åbent forbrændingskammer, hvilket udgjorde en risiko for, at brugerne blev udsat for flammer og varme. Derudover brugte den ældre model Drierite, et tørremiddel, der indeholder giftige kemikalier. Vi søgte en løsning, der kunne løse disse problemer og samtidig forbedre vores evne til at udføre effektive undersøgelser af brandadfærd. TCC 918 tilbød et mere sikkert, lukket forbrændingskammer og eliminerede behovet for giftige stoffer og løste dermed vores problemer.
Hvorfor valgte du NETZSCH? Hvordan hjalp vores løsninger med at løse disse udfordringer?
Vi valgte NETZSCH, fordi de har ry for at levere pålideligt udstyr til termisk analyse af høj kvalitet, der er skræddersyet til uddannelses- og forskningsmiljøer. Deres TCC 918-model havde avancerede sikkerhedsfunktioner, herunder et lukket forbrændingskammer, som mindskede tidligere risici, og brugervenlig software, som er afgørende for effektiv læring.
TCC 918 fra NETZSCH løste effektivt vores udfordringer ved at levere et sikrere og mere avanceret kalorimetersystem. Det lukkede forbrændingskammer reducerede eksponeringsrisikoen for flammer og varme betydeligt og sikrede et mere sikkert miljø for vores medarbejdere. Elimineringen af giftige stoffer som Drierite i forsøgsprocessen forbedrede sikkerheden yderligere. Desuden gjorde TCC 918's brugervenlige software det lettere at udføre eksperimenter og analysere data, hvilket gav en mere produktiv og lærerig oplevelse. Denne løsning løste ikke kun vores sikkerhedsproblemer, men løftede også kvaliteten og omfanget af vores forskningskapacitet.
Rhoda, vil du fortælle os mere om din specifikke applikation?
Siden det blev installeret på Luleå Tekniske Universitet, er NETZSCH TCC 918 keglekalorimeteret blevet brugt flittigt til at udforske en lang række materialers reaktion på ild. For eksempel har vi med succes brugt dette avancerede udstyr til at undersøge antændeligheden og forbrændingen af materialer som træ, plast, tekstiler, kompositter, biochar, forskellige planter og endda beton. Det har givet os mulighed for at indsamle vigtige data om, hvordan disse materialer opfører sig i brandsituationer, hvilket har bidraget væsentligt til vores forskning i brandsikkerhedsteknik og hjulpet os med at udvikle sikrere materialeanvendelser og brandforebyggelsesstrategier i bygge- og materialeindustrien.
Gå i detaljer og forklar din analyse og dine måleresultater.
Nedenstående graf viser varmeafgivelseshastigheder (kW/m²) for forskellige materialer over tid (sekunder) målt med vores NETZSCH TAURUS TCC 918-instrument. Her er en oversigt over etiketterne:
Neat WG (Neat Wheat Gluten): Denne linje (sort) viser varmeafgivelseshastigheden for ren hvedegluten, der er komprimeret og støbt uden tilsætningsstoffer. Den udviser en skarp top tidligt og når op på over 700 kW/m², hvorefter den hurtigt falder og stabiliserer sig nær nul, hvilket indikerer hurtig forbrænding.
BC_APP_WG_COMP (Biochar-Ammmonium Polyphosphate Wheat Gluten Composite): Denne linje (rød) repræsenterer en sammensætning af hvedegluten, biokul og ammoniumpolyfosfat, som er et brandhæmmende middel. Den viser en meget lavere og mere gradvis varmeafgivelseshastighed, der topper omkring 150 kW/m² og langsomt aftager, hvilket tyder på, at tilsætningen af biokul og ammoniumpolyfosfat reducerer hvedeglutens brændbarhed og maksimale varmeafgivelseshastighed med 74 %.
BC_Lanosol_WG_COMP (Biochar-Lanosol hvedegluten-komposit): Linjen (blå) angiver en sammensætning af hvedegluten, biochar og Lanosol, et brandhæmmende middel. I lighed med BC_APP_WG_COMP viser denne komposit også en reduceret maksimal varmeafgivelse på 14 % sammenlignet med ren hvedegluten. Den topper højere end BC_APP_WG_COMP, men forbliver betydeligt lavere end Neat WG, hvilket indikerer en effektiv flammehæmning.
Kurverne viser også, at tilsætning af lanosol og biokul forbedrede antændelsestiden for ren WG en smule, men APP og biokul forbedrede antændelsestiden betydeligt.
Samlet set illustrerer graferne effektiviteten af forskellige tilsætningsstoffer (biochar med ammoniumpolyfosfat og Lanosol) i forhold til at reducere varmeafgivelseshastigheden og antændelsestiden for hvedegluten, når det udsættes for ild, hvilket er vigtigt for at forbedre brandsikkerheden for materialer fremstillet af hvedegluten.
Var der nogen særlige egenskaber ved brandtestudstyret, som var særligt nyttige til din specifikke anvendelse?
TCC 918 keglekalorimeteret har en unik evne, der er afgørende for vores brandtestprojekter. I modsætning til traditionelle reaktion-til-brand-tests, hvor prøverne udsættes for en konstant varmeflux, giver TCC 918 mulighed for at programmere variationer i varmefluxen i løbet af testen. Denne funktion gjorde det muligt for os præcist at implementere og simulere forskellige brandkurver, herunder standardbrandkurven og de parametriske kurver. Ved at indtaste ligningerne for disse kurver i systemet kunne vi justere parametrene dynamisk for at afspejle de forhold, som disse kurver repræsenterer.
Denne avancerede funktionalitet var medvirkende til at udsætte betonprøver af forskellig tykkelse for både standard- og specialtemperaturkurver på en effektiv måde. Teamet på Luleå Tekniske Universitet udnyttede denne funktion til at udføre omfattende brandmodstandstests, hvilket forbedrede vores forståelse af materialers opførsel under forskellige brandforhold. Denne tilpasningsevne og præcision gør TCC 918 til et uvurderligt værktøj i vores igangværende forskning inden for brandsikkerhed.
Hvordan brugte du de opnåede resultater til at forbedre din forskning, kvalitetskontrol, udvikling eller produktion?
Keglekalorimeteret var medvirkende til, at vi kunne udsætte materialer for standard ISO 834-kurven og de parametriske kurver i small -skalaen, som er afgørende for evalueringen af byggematerialers brandmodstandsevne. Dets kontrolsystem var dygtigt til at følge denne kurve op til den maksimale temperaturgrænse på 1000 °C, hvilket dækker kravene til de fleste materialetest. Denne funktion var især værdifuld til at understøtte et af vores projekters mål om at nedskalere teststørrelsen til screeningsformål. Keglekalorimeterets alsidighed forbedrede vores testprocesser og hjalp os med at gøre screening af brandmodstandsevne mere tilgængelig og omkostningseffektiv. Denne evne er i overensstemmelse med vores langsigtede projektmål om at udvide tilgængeligheden af brandmodstandstest, hvilket er særligt fordelagtigt for at vurdere nye materialer og teknologier i byggebranchen.
Hvordan påvirkede brugen af vores løsninger eller analyseresultaterne din virksomhed? Opnåede du betydelige besparelser eller effektiviseringer?
Ja, vi vil opnå betydelige besparelser og effektiviseringer ved at bruge keglekalorimeteret sammenlignet med traditionelle brandmodstandstest. Traditionelt kræver disse tests meget large prøver, men med keglekalorimeteret har vi kun brug for prøver, der måler 100 x 100 mm med en tykkelse på op til 50 mm. Denne reduktion i prøvestørrelsen reducerer mængden af anvendt materiale betydeligt og dermed også de samlede testomkostninger. Derudover er keglekalorimeterets energiforbrug meget lavere end energiforbruget i en large -ovn, der typisk bruges til test af brandmodstandsevne. Det betyder ikke kun direkte energibesparelser, men bidrager også til en mere bæredygtig testproces ved at minimere miljøpåvirkningen. Disse effektivitetsgevinster vil gøre brandmodstandstestning mere tilgængelig og omkostningseffektiv, hvilket er i overensstemmelse med vores mål om at forbedre testtilgængeligheden og reducere driftsomkostningerne. Det skal dog understreges, at der er tale om test i small-skala til orienterings- og screeningsformål. Til klassificering af konstruktionselementer kræves large-skalatest i ovn.
Hjalp vores løsninger også med at forbedre kvaliteten af dine produkter eller optimere dine arbejdsgange?
Ja, brugen af keglekalorimeteret forbedrede kvaliteten af vores brandtestprocesser betydeligt, hvilket igen forbedrede kvaliteten af de materialer og produkter, vi evaluerede. Keglekalorimeterets præcision og tilpasningsevne gav os mulighed for at udføre mere nøjagtige og detaljerede analyser af materialer under forskellige brandforhold. Denne forbedrede testkapacitet gjorde det muligt for os at optimere materialesammensætninger og -behandlinger for at opnå bedre brandmodstandsevne, hvilket førte til udvikling af sikrere og mere pålidelige materialer.
TCC 918 optimerede vores arbejdsgange betydeligt og reducerede arbejdsbyrden for vores medarbejdere, især i forbindelse med uddannelses- og forskningsmiljøer på universitetet. Dens effektivitet og brugervenlighed gav mulighed for hurtigere opsætning og udførelse af eksperimenter, hvilket er ideelt for studenterlaboratorier, hvor tid og brugervenlighed er vigtig. Studerende kunne udføre flere tests på kortere tid, hvilket forbedrede deres læringsoplevelse ved at give mere praktisk tid med udstyret og øjeblikkelige resultater til analyse. Til forskningsprojekter sikrer keglekalorimeterets smarte natur, at forskere kan udføre flere tests med mindre forberedelsestid, hvilket fører til mere effektive forskningscyklusser og hurtigere udvikling fra hypotese til konklusion. Indførelsen af det nye keglekalorimeter i vores laboratorium har forbedret produktiviteten ved at muliggøre en mere effektiv tidsstyring og reducere den manuelle indsats, der kræves ved opsætning og udførelse af brandtests.
Har du været i stand til at få ny forskningsindsigt, eller er der sket en helt ny udvikling?
Ja, brugen af keglekalorimeteret har gjort det muligt for os at få ny forskningsindsigt og har endda ført til udvikling af innovative tilgange inden for brandsikkerhedsteknik. Apparatets præcision og fleksibilitet i forhold til at simulere forskellige brandscenarier har gjort det muligt for os at undersøge forskellige materialers brandadfærd til bunds, herunder materialer, der typisk ikke indgår i standardbrandtests, som f.eks. biochar. Det har åbnet nye muligheder for at forstå, hvordan materialer brænder og interagerer under brandforhold. Et væsentligt fremskridt er udviklingen af brandhæmmende materialeformuleringer. Ved at observere, hvordan forskellige kompositter opfører sig i kontrollerede brandtests, har vores forskere været i stand til at tilpasse materialesammensætninger for at forbedre deres modstandsdygtighed over for varme. Denne indsigt har også bidraget til det bredere felt af brandsikkerhed. Derudover har kalorimeteret muliggjort tværfagligt samarbejde ved at kombinere indsigt fra kemi, trævidenskab og brandtekniske afdelinger fra andre institutioner for at udforske materialers brændbarhed. Denne samarbejdstilgang har ikke kun udvidet omfanget af vores forskning, men også øget dens indflydelse.
Har du også gjort dig nogle erfaringer med vores kundesupport og service?
Vores erfaring med jeres kundesupport og service har været usædvanlig positiv, især på grund af bidragene fra ekspertteamet på NETZSCH TAURUS Instruments. Deres hurtige og kyndige svar har været medvirkende til at sikre, at vores brug af keglekalorimeteret er både effektivt og virkningsfuldt. Hver gang vi stødte på tekniske udfordringer under idriftsættelsen eller havde spørgsmål til udstyret, leverede teamet fra NETZSCH Taurus hurtig og præcis support, hvilket minimerede nedetiden betydeligt og forbedrede vores samlede produktivitet. Deres ekspertise hjalp ikke kun med rutinemæssig vedligeholdelse og fejlfinding, men også med at optimere brugen af kalorimeteret til vores specifikke forskningsbehov. Vi sætter stor pris på deres engagement og professionalisme, som har forbedret vores oplevelse og tilfredshed med jeres service markant.
Er der andre udfordringer, du gerne vil fortælle os om i fremtiden?
Fremover glæder vi os til at uddybe vores samarbejde med dit team med fokus på avanceret brandtest af materialer og udvikling af miljøvenlige og brandhæmmende materialer, der kan omdefinere industristandarderne. Vi forudser også et behov for avanceret teknologi i udstyret, f.eks. tilføjelse af et kamera til realtidsmålinger in situ. Derudover ser vi stor værdi i at udvide træningsprogrammer og workshops for at sikre, at vores team fuldt ud kan udnytte de udviklende muligheder i jeres udstyr. Dette fortsatte partnerskab vil ikke kun forbedre vores forskningskapacitet, men også bidrage til betydelige fremskridt inden for brandsikkerhedsteknologier.
Tak skal du have!
Rhoda, mange tak for dette interview, det spændende indblik i dit arbejde og de positive ord! Vi ser frem til at følge dig i fremtiden ved hjælp af vores analyseapparater på den videre vej mod avanceret brandprøvning af materialer og udvikling af miljøvenlige og brandsikre materialer.
