15.12.2022 by Aileen Sammler
60 år med NETZSCH-Gerätebau: Forudsigelse af materialeadfærd med Kinetics Neo
Vi nærmer os afslutningen på vores virksomheds årelange fejring af 60-års jubilæet, og i december måned vil vi give et indblik i vores softwares udviklingshistorie. Sammen med forberedelsen, udførelsen og evalueringen af termoanalytiske eksperimenter bliver forudsigelsen af materialeadfærden også stadig vigtigere. Det er her, softwaren NETZSCH Kinetics Neo kommer ind i billedet!
Forudsigelse af materialeadfærd og reaktionsprocesser
Materialer med præcist definerede egenskaber kan omdannes til andre stoffer med andre egenskaber ved hjælp af kemiske reaktioner. Reaktionerne kan finde sted i løbet af en brøkdel af et sekund - som ved eksplosioner - eller tage hundredtusindvis af år, som det er tilfældet ved dannelsen af mineraler. Det skyldes, at processer som NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning, Hærdning (tværbindingsreaktioner)Bogstaveligt oversat betyder udtrykket "crosslinking" "krydsnetværk". I kemisk sammenhæng bruges det om reaktioner, hvor molekyler knyttes sammen ved at indføre kovalente bindinger og danne tredimensionelle netværk.hærdning, KrystalliseringKrystallisering er den fysiske hærdningsproces under dannelse og vækst af krystaller. Under denne proces frigives krystallisationsvarme.krystallisering og SintringSintring er en produktionsproces, hvor man danner et mekanisk stærkt legeme ud af et keramisk eller metallisk pulver. sintring af materialer er afhængige af tid og temperatur. Viden om hastigheden af disse processer er derfor vigtig for at kunne simulere materialeadfærd eller optimere en proces.
Kinetik, også kaldet reaktionskinetik eller kemisk kinetik, studerer hastigheden af kemiske processer og gør det muligt at bestemme reaktionshastigheder. Den tager også højde for de faktorer, der styrer disse reaktioner. Og en af de vigtigste faktorer er temperaturen. Denne viden kan endda redde liv i sidste ende, for eksempel i forbindelse med kemiske industriprocesser, der er baseret på eksoterme reaktioner.
Læs mere her: Termisk risikovurdering i kemiske processer: Kinetiske metoder til TD24 - NETZSCH Analyzing & Testing
Den første kinetikversion var allerede tilgængelig i 80'erne
Dr. Johannes Opfermann arbejdede på universitetet i Jena, før han kom til NETZSCH i 1991. Han udviklede den første version af Thermokinetics -softwaren, som er blevet løbende forbedret i løbet af årtierne og fortsat er under videreudvikling i dag.
Ligesom med vores Proteus®®-software var den første Kinetics-software en 16-bit-version i 90'erne.
I årenes løb har softwaren gennemgået en løbende udvikling parallelt med de nye moderne computere, operativsystemer og processorer på markedet.
I 2002 kom Dr. Elena Moukhina til virksomheden - i dag er hendes hovedansvarsområde Kinetics Neo Software Business Field. En af hendes første opgaver var at oversætte softwaren fra 16-bit til 32-bit - dette var fødslen af den anden version af Kinetics-softwaren, som kort tid efter også var tilgængelig til Windows Vista og Windows 7 som version 3.
reaktioner på 1-, 2-, 5- 10- eller endnu højere niveau? Modeller de mest komplekse reaktioner!
En stor ulempe på det tidspunkt var softwarens anvendelighed. De mindste justeringer eller implementering af nye funktioner i den eksisterende software krævede en enorm indsats. For kunderne var det svært at bruge Thermokinetics intuitivt uden forudgående træning. Derfor blev det i 2017 besluttet at genopbygge softwaren helt fra bunden.
Dr. Elena Moukhina og hendes kolleger på NETZSCH investerede mere end et års udviklingsarbejde og gav softwaren et nyt fundament. Baseret på en moderne Windows-baseret, intuitiv brugergrænseflade og et nyt programmeringssprog blev begrænsningen af modeller fjernet. Siden da har softwaren intelligent besluttet, om reaktionen skal være et-trins, fem-trins, tyve-trins eller endda andet, og hvordan modellerne skal kædes sammen for bedst at modellere de komplekse reaktioner.
NETZSCH Kinetics Neo-softwaren omfatter både modelfrie og modelbaserede kinetiske metoder. Med modelbaserede metoder kan antallet af reaktionstrin sammen med kinetiske parametre bestemmes for hver enkelt reaktion. Denne mulighed tilbydes ikke af nogen anden software!
Analyse af kinetiske processer ved hjælp af Kinetics Neo - sådan fungerer det
Det kan være farligt at analysere large kemiske mængder i produktionsprocesser. Softwaren NETZSCH Kinetics Neo simulerer temperaturafhængige processer på basis af small mængder. Resultatet af en sådan analyse er en kinetisk model eller en metode, der korrekt beskriver de eksperimentelle data under forskellige temperaturforhold. Brug af denne model giver mulighed for at forudsige et kemisk systems opførsel under brugerdefinerede temperaturforhold. Desuden kan sådanne modeller bruges til at bestemme procesoptimering.
Softwaren analyserer forskellige typer termoanalytiske kurver, der repræsenterer de målte ændringer i en bestemt materialeegenskab under en proces. Disse metoder omfatter differentialscanningskalorimetri (DSC), termogravimetrisk analyse (TGA), dilatometri (DIL), dielektrisk analyse (DEA), accelerationskalorimetri (Accelererende hastighedskalorimetri (ARC)Metoden beskriver isotermiske og adiabatiske testprocedurer, der anvendes til at påvise termisk eksoterme nedbrydningsreaktioner.ARC®), reologi og viskometri. En anden funktion, der adskiller NETZSCH Kinetics Neo, er, at den er let tilgængelig - uden yderligere forberedelse - til brug med termoanalytiske instrumenter fra en række forskellige producenter.
Den første version af Kinetics Neo blev udelukkende udviklet til kemiske reaktioner. Kunder henvendte sig til os og bad om nye anvendelsesmuligheder til forudsigelse af kinetiske processer. KrystalliseringKrystallisering er den fysiske hærdningsproces under dannelse og vækst af krystaller. Under denne proces frigives krystallisationsvarme.Krystallisering er en af dem. Kinetisk modellering af KrystalliseringKrystallisering er den fysiske hærdningsproces under dannelse og vækst af krystaller. Under denne proces frigives krystallisationsvarme.krystallisering er vigtig for forskning og simulering af krystalliseringshastigheden under forskellige temperaturforhold samt for industrielle anvendelser med termoplast. Af denne grund har vi nu implementeret kinetisk analyse af polymerkrystallisation i Kinetics Neo.
Yderligere nye udviklinger: Termisk simulering
I dag kræver vores kunder en intelligent softwareløsning med en række automatiserede funktioner baseret på kunstig intelligens. Alt dette er i øjeblikket ved at blive implementeret i Kinetics Neo. Softwaren gør det muligt for eksisterende og fremtidige kunder ikke kun at analysere og simulere laboratorieprocesser nemt og præcist, men også at forudsige industrielle processer i stor skala.
Et overblik
Yderligere oplysninger om procesmodellering, anvendelseseksempler, uddannelse og en demoversion kan findes på vores hjemmeside på: https://kinetics.NETZSCH.com/
Lær mere om det grundlæggende og formålet med termokinetisk analyse og de unikke funktioner i Kinetics Neo-softwaren i denne video: