15.09.2022 by Aileen Sammler
60 χρόνια NETZSCH-Gerätebau: Η ανάπτυξη νέων συσκευών laser flash
Την προηγούμενη εβδομάδα μάθατε για την ιστορία του NETZSCH Αναλυτές λέιζερ/φλας φωτός, γνωστοί ως LFA για συντομία. Σήμερα θα μιλήσουμε για περαιτέρω εξελίξεις στο Laser Flash και θα αποκαλύψουμε τι συνέχισε ο Διευθύνων Σύμβουλος Dr. Jürgen Blummarcστη διατριβή του σε σχέση με το LFA.
Η νέα συσκευή φλας λέιζερ χαμηλής θερμοκρασίας
Πώς αλλάζουν οι ενεργειακές απαιτήσεις για τη θέρμανση/ψύξη ενός σπιτιού ως αποτέλεσμα των διαφόρων εξωτερικών θερμοκρασιών ή πώς φαίνεται η κατανομή της θερμοκρασίας σε έναν δορυφόρο υπό τις συνθήκες του διαστήματος Για να απαντηθούν ερωτήματα όπως αυτά, χρειαζόταν ένα όργανο μέτρησης που να μπορεί να λειτουργεί και κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου.
NETZSCH για το λόγο αυτό ανέπτυξε, το έτος 1997, ένα LFA 427 για την περιοχή χαμηλών θερμοκρασιών, το οποίο μπορούσε να μετρήσει τη θερμική διαχυτότητα υλικών μεταξύ -40°C και 200°C. Χρησιμοποιήθηκε σε τομείς όπως τα δομικά υλικά, τα πλαστικά και τα υλικά για αεροπορικά και διαστημικά ταξίδια. Τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά αυτού του LFA ήταν ο σωληνωτός κλίβανος με διμερές πηνίο θέρμανσης και μανδύα ψύξης, καθώς και ένα κυκλικό σύστημα ψύξης για θερμοκρασίες κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου.
Ανάλυση Flash με λέιζερ ως μέρος της διατριβής του Διευθύνοντος Συμβούλου μας Dr. Jürgen Blumm
Το 1995, ο Jürgen Blumm ξεκίνησε την καριέρα του στο Εργαστήριο Εφαρμογών. Μέσω ενός έργου research για τη βελτιστοποίηση της πυροσυσσωμάτωσης σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Julius-Maximilian του Würzburg, αφιέρωσε τη διατριβή του το 2003 στο θέμα "Θερμικός χαρακτηρισμός κεραμικών υψηλής απόδοσης πριν, κατά τη διάρκεια και μετά τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης". Οι μέθοδοι μέτρησης που επεκτάθηκαν και συνδυάστηκαν στο πλαίσιο της διδακτορικής του διατριβής έφεραν μια εντελώς νέα προσέγγιση στην ανάλυση της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης. Οι υπολογισμοί κινητικής προσομοίωσης συνέβαλαν καθοριστικά στη βελτιστοποίηση της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης κεραμικών υλικών. Ο Jürgen Blumm ήταν ένας από τους πρώτους που συνέχισεarch κινητική πυροσυσσωμάτωσης πολλαπλών βημάτων. Χρησιμοποίησε τη διαδικασία Laser Flash για τη διερεύνηση της διάχυσης της θερμοκρασίας:
Δείτε εδώ ένα απόσπασμα από τη διατριβή του Jürgen Blumm:
„Μέσω της μέτρησης της θερμικής διαχυτότητας σύμφωνα με τη διαδικασία laser flash, κατέστη δυνατό να προσδιοριστούν οι επιδράσεις των αλλαγών φάσης στις ιδιότητες μεταφοράς. Αυτή η διαδικασία μέτρησης χωρίς επαφή, μη καταστροφική, κατέστησε δυνατές τις μετρήσεις ακόμη και στην περιοχή πυροσυσσωμάτωσης. Η χρήση των τρεχουσών διαδικασιών αξιολόγησης που είναι γνωστές από τη βιβλιογραφία καθώς και εκείνων που αναπτύχθηκαν πρόσφατα στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας επέτρεψε την εξαγωγή αποτελεσμάτων με σημαντική αύξηση της ακρίβειας. Ο συνδυασμός όλων των μετρήσεων επέτρεψε τον προσδιορισμό της θερμικής αγωγιμότητας των κεραμικών υλικών πριν, κατά τη διάρκεια και μετά τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης με την ακρίβεια που απαιτείται για τους υπολογισμούς προσομοίωσης.
Με βάση τα μετρούμενα θερμοφυσικά δεδομένα πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις πεπερασμένων στοιχείων, οι οποίες επιτρέπουν την κατανόηση της κατανομής της θερμοκρασίας εντός ενός κεραμικού σώματος πυροσυσσωμάτωσης κατά τη διάρκεια της θερμικής επεξεργασίας. Πάνω απ' όλα, λαμβάνοντας υπόψη τις εξαρτώμενες από τη θερμοκρασία μεταβολές των διαστάσεων και τη θερμική διαχυτότητα, εξασφαλίστηκαν προσομοιώσεις με μεγάλη ακρίβεια σε υψηλές θερμοκρασίες. Μέσω της βελτίωσης των υφιστάμενων ρουτινών αξιολόγησης και της χρήσης σύγχρονων διαδικασιών αξιολόγησης, κατέστη δυνατό να επιτευχθεί υψηλότερο επίπεδο ακρίβειας με τα δεδομένα των μετρήσεων και καλύτερη κατανόηση των διεργασιών κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης.
Οι διαδικασίες μέτρησης που επεκτάθηκαν ή/και συνδυάστηκαν στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας επιτρέπουν μια νέα προσέγγιση στην ανάλυση της διαδικασίας πυροσυσσωμάτωσης. Οι υπολογισμοί προσομοίωσης που κατέστησαν δυνατούς βάσει των αποτελεσμάτων των μετρήσεων επιτρέπουν τη βελτιστοποίηση του ελέγχου της διαδικασίας κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης κεραμικών υλικών. Επιπλέον, μέσω του σχεδόν πλήρους θερμικού χαρακτηρισμού ενός κεραμικού κατά τη διαδικασία κατασκευής, καθίσταται δυνατή η προσαρμογή των θερμοφυσικών ιδιοτήτων ενός εξαρτήματος στη μετέπειτα εφαρμογή του.“
NanoFlashκαι MicroFlash®® εμφανίζονται
Για να μπορέσει να καλύψει μια ακόμη ευρύτερη αγορά χρηστών, η NETZSCH επέκτεινε τη σειρά προϊόντων της στις αρχές της δεκαετίας του 2000 και εξαγόρασε την αμερικανική εταιρεία Holometrix-Micromet, η οποία παρήγαγε τόσο μια σειρά μετρητών ροής θερμότητας όσο και ένα small LFA. Ήδη από το 2002 κυκλοφόρησε το πρώτο επιτραπέζιο όργανο NETZSCH LFA: το LFA 447 NanoFlash. Χρησιµοποιήθηκε κυρίως στη βασική έρευναarch και στον ποιοτικό έλεγχο. Με το LFA 457 MicroFlash®®, εισήχθη στην αγορά μια άλλη επιτραπέζια συσκευή LFA με ολοκληρωμένες τεχνικές και σχεδιαστικές καινοτομίες. Η LFA 457 MicroFlash®® διέθετε τόσο πρόσφατα σχεδιασμένα ηλεκτρονικά συστήματα όσο και διάφορους κλιβάνους που επέτρεπαν μετρήσεις στο εύρος θερμοκρασιών από -125°C έως 1100°C. Όλα τα συστήματα LFA ήταν σύμφωνα με το πρότυπο ASTM E1461.
Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε το τεχνικό έγγραφο της εποχής εκείνης από τους Dr. Jürgen Blumm και Stephan Knappe σχετικά με το LFA 447 NanoFlash, με τίτλο "From Light Flash to Heat Transfer of Polymers":
Το πρώτο LFA με πηγή φωτός Xenon έως 1250°C
Το 2013, με το LFA 467 HyperFlash®®, ξεκίνησε με επιτυχία ένας νέος σχεδιασμός για μια συσκευή Laser/Light Flash Apparatus. Αυτό το σύστημα λάμψης φωτός έθεσε τα θεμέλια για τη νέα συσκευή υψηλών θερμοκρασιών LFA 467 HT HyperFlash®, με την οποία κατέστη επιτέλους δυνατή η διεξαγωγή μετρήσεων με λάμπα λάμψης Xenon έως 1250°C. Η απαίτηση χώρου για την έκδοση υψηλής θερμοκρασίας παρέμεινε η ίδια με την έκδοση χαμηλής θερμοκρασίας. Επιπλέον, η πηγή φωτός ξεχωρίζει με τη μεγάλη διάρκεια ζωής και επιπλέον δεν απαιτεί ταξινόμηση σε κατηγορία λέιζερ.
Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε ένα άρθρο στο περιοδικό πελατών OnSet από το 2015 που παρουσιάζει το νέο -τότε- LFA 467 HT HyperFlash®:
Ηγέτης της αγοράς στον προσδιορισμό της θερμικής αγωγιμότητας και της θερμικής διαχυτότητας
NETZSCH-Η Gerätebau GmbH προσφέρει σήμερα τρία μοντέλα LFA, τα οποία καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα υλικών σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Τα συστήματα NETZSCH LFA πληρούν τα σχετικά πρότυπα οργάνων και εφαρμογών, όπως ASTM E1461 και DIN EN 821.
