15.12.2022 by Aileen Sammler
60 vuotta NETZSCH-Gerätebau: Materiaalin käyttäytymisen ennustaminen Kinetics Neo
Yhtiömme 60-vuotisjuhlavuoden lähestyessä loppuaan jaamme joulukuussa tietoa ohjelmistomme kehityshistoriasta. Termoanalyyttisten kokeiden valmistelun, suorittamisen ja arvioinnin ohella myös materiaalin käyttäytymisen ennustaminen on yhä tärkeämpää. Tässä kohtaa NETZSCH Kinetics Neo -ohjelmisto astuu kuvaan!
Materiaalin käyttäytymisen ja reaktioprosessien ennustaminen
Ominaisuuksiltaan tarkasti määritellyt materiaalit voidaan muuttaa kemiallisilla reaktioilla toisiksi aineiksi, joilla on muita ominaisuuksia. Reaktiot voivat tapahtua sekunnin murto-osassa - kuten räjähdyksissä - tai kestää satoja tuhansia vuosia, kuten mineraalien muodostumisessa. Tämä johtuu siitä, että materiaalien hajoamisen, kovettumisen, kiteytymisen ja sintraantumisen kaltaiset prosessit riippuvat ajasta ja lämpötilasta. Tieto näiden prosessien nopeudesta on siksi tärkeää, jotta voidaan simuloida materiaalien käyttäytymistä tai optimoida prosessia.
Kinetiikka, jota kutsutaan myös reaktiokinetiikaksi tai kemialliseksi kinetiikaksi, tutkii kemiallisten prosessien nopeutta ja mahdollistaa reaktionopeuksien määrittämisen. Siinä otetaan huomioon myös tekijät, jotka ohjaavat näitä reaktioita. Ja yksi tärkeimmistä tekijöistä on lämpötila. Tämä tieto voi lopulta jopa pelastaa ihmishenkiä esimerkiksi eksotermisiin reaktioihin perustuvissa kemiallisissa teollisuusprosesseissa.
Ensimmäinen Kinetics-versio jo saatavilla 80-luvulla
Tohtori Johannes Opfermann työskenteli Jenan yliopistossa ennen siirtymistään osoitteeseen NETZSCH vuonna 1991. Hän kehitti ensimmäisen version Thermokinetics -ohjelmistosta, jota on vuosikymmenten aikana jatkuvasti parannettu ja jota kehitetään edelleen nykyäänkin.
Kuten meidän Proteus®®-ohjelmiston kanssa, ensimmäinen Kinetics-ohjelmisto oli 16-bittinen versio 90-luvulla.
Vuosien varrella ohjelmistoa on kehitetty jatkuvasti rinnakkain markkinoilla olevien uusien nykyaikaisten tietokoneiden, käyttöjärjestelmien ja prosessoreiden kanssa.
Elena Moukhina liittyi yritykseen vuonna 2002 - nykyään hänen päävastuualueensa on Kinetics Neo Software Business Field. Yksi hänen ensimmäisistä tehtävistään oli kääntää ohjelmisto 16-bittisestä 32-bittiseksi - tämä oli Kinetics-ohjelmiston toisen version synty, joka oli pian sen jälkeen saatavilla myös Windows Vista- ja Windows 7 -käyttöjärjestelmille versiona 3.
1-, 2-, 5-, 10- tai jopa korkeamman tason reaktiot? Mallinna kaikkein monimutkaisimmat reaktiot!
Valtava haittapuoli tuolloin oli ohjelmiston käytettävyys. Pienimmätkin muutokset tai uusien toimintojen toteuttaminen olemassa olevaan ohjelmistoon vaati valtavasti työtä. Asiakkaiden oli vaikea käyttää Thermokinetics intuitiivisesti ilman ennakkokoulutusta. Siksi vuonna 2017 päätettiin rakentaa ohjelmisto kokonaan uudelleen alusta alkaen.
Tohtori Elena Moukhina ja hänen kollegansa osoitteessa NETZSCH panostivat yli vuoden kehitystyöhön ja asettivat ohjelmiston uudelle pohjalle. Nykyaikaisen Windows-pohjaisen, intuitiivisen käyttöliittymän ja uuden ohjelmointikielen pohjalta mallien rajoitukset poistettiin. Siitä lähtien ohjelmisto päättää älykkäästi, onko reaktion oltava yksivaiheinen, viisivaiheinen, kaksikymmenvaiheinen vai jopa muu, ja miten mallit on yhdistettävä toisiinsa, jotta monimutkaisia reaktioita voidaan mallintaa parhaiten.
NETZSCH Kinetics Neo -ohjelmisto sisältää sekä mallittomat että mallipohjaiset kineettiset menetelmät. Mallipohjaisilla menetelmillä voidaan määrittää reaktiovaiheiden lukumäärä ja kineettiset parametrit kullekin yksittäiselle reaktiolle. Tätä mahdollisuutta eivät tarjoa muut ohjelmistot!
Kineettisten prosessien analysointi Kinetics Neo avulla - näin se toimii
Tuotantoprosessien kemiallisten määrien analysointi large voi olla vaarallista. NETZSCH Kinetics Neo -ohjelmisto simuloi lämpötilariippuvaisia prosesseja small määrien perusteella. Tällaisen analyysin tuloksena saadaan kineettinen malli tai menetelmä, joka kuvaa oikein kokeellisia tietoja eri lämpötilaolosuhteissa. Tämän mallin käyttö mahdollistaa kemiallisen järjestelmän käyttäytymisen ennustamisen käyttäjän määrittelemissä lämpötilaolosuhteissa. Lisäksi tällaisia malleja voidaan käyttää prosessin optimoinnin määrittämiseen.
Ohjelmisto analysoi erityyppisiä termoanalyyttisiä käyriä, jotka edustavat tietyn materiaaliominaisuuden mitattuja muutoksia prosessin aikana. Näihin menetelmiin kuuluvat differentiaalinen pyyhkäisykalorimetria (DSC), termogravimetrinen analyysi (TGA), dilatometria (DIL), dielektrinen analyysi (DEA), kiihdytysnopeuskalorimetria (Kiihtyvyyskalorimetria (ARC)Menetelmä, jossa kuvataan isotermiset ja adiabaattiset testimenetelmät, joita käytetään termisesti eksotermisten hajoamisreaktioiden havaitsemiseen.ARC®), reologia ja viskometria. NETZSCH Kinetics Neo erottuu edukseen myös siinä, että se on helposti saatavilla - ilman lisävalmisteita - käytettäväksi useiden eri valmistajien termoanalyyttisten laitteiden kanssa.
Ensimmäinen versio Kinetics Neo kehitettiin yksinomaan kemiallisia reaktioita varten. Asiakkaat lähestyivät meitä ja pyysivät uusia sovellusmahdollisuuksia kineettisten prosessien ennustamiseen. KiteytyminenKiteytyminen on fysikaalinen kovettumisprosessi, joka tapahtuu kiteiden muodostuessa ja kasvaessa. Tämän prosessin aikana vapautuu kiteytymislämpöä.Kiteytyminen on yksi niistä. Kiteytymisen kineettinen mallintaminen on tärkeää kiteytymisnopeuden tutkimisessa ja simuloinnissa eri lämpötilaolosuhteissa sekä lämpömuovien teollisissa sovelluksissa. Tästä syystä olemme nyt toteuttaneet polymeerien kiteytymisen kineettisen analyysin osoitteessa Kinetics Neo.
Uutta kehitystä: Lämpösimulointi
Nykyään asiakkaamme vaativat älykästä ohjelmistoratkaisua, jossa on monia tekoälyyn perustuvia automaattisia toimintoja. Tätä kaikkea toteutetaan parhaillaan osoitteessa Kinetics Neo. Ohjelmiston avulla nykyiset ja tulevat asiakkaat voivat analysoida ja simuloida laboratorioprosesseja helposti ja tarkasti, mutta myös ennustaa suuren mittakaavan teollisia prosesseja.
Yleiskatsaus
Lisätietoja prosessimallinnuksesta, sovellusesimerkkejä, koulutusta ja demoversio on saatavilla verkkosivuillamme osoitteessa: https://kinetics.NETZSCH.com/
Tällä videolla saat lisätietoja termokineettisen analyysin perusteista ja tavoitteista sekä Kinetics Neo -ohjelmiston ainutlaatuisista toiminnoista: