Asiakkaan menestystarina
Palonkestävyyden testaus ja paloturvallisuustekniikka
NETZSCH TAURUS-kartiokalorimetri TCC 918 käytössä Luulajan teknillisessä yliopistossa Ruotsissa
Tämä on asiakkaan menestystarina, jonka on kirjoittanutRhoda Afriyie Mensah, post doc -tutkija Luulajan teknillisen yliopiston (LTU) rakennus- ja palotekniikan osastolla, rakennus-, ympäristö- ja luonnonvaratekniikan laitoksella, Ruotsissa. Hän kertoo TCC 918 Kartiokalorimetri ja sen ainutlaatuisesta ohjelmoinnista ja lämpövirran vaihtelusta koko testin keston ajan, mikä oli ratkaisevaa LTU:n palonkestävyyden testaushankkeissa ja mikä on johtanut innovatiivisten lähestymistapojen kehittämiseen paloturvallisuustekniikan alalla.
“Kuvailisin ratkaisujasi ja palveluitasi tehokkaiksi. Kartiokalorimetri on erityisen vaikuttava, sillä sen avulla voidaan simuloida erilaisia palotilanteita ja se on käyttäjäystävällinen. Lisäksi tiiminne nopea asiakastuki tuo tuotteellenne huomattavaa lisäarvoa.”
Tietoa Luulajan teknillisestä yliopistosta
Luulajan teknillinen yliopisto (LTU ) sijaitsee Pohjois-Ruotsissa, Luulajassa, Norrbottenin läänissä. LTU on tunnettu huippututkimuksestaan ja innovatiivisista koulutusohjelmistaan. Tällä hetkellä sen vuotuinen liikevaihto on 2,0 miljardia kruunua, sillä on 1 500 työntekijää ja 17 900 opiskelijaa. Se keskittyy kestävään kehitykseen, insinööritieteisiin ja teknologiaan ja edistää dynaamista oppimisympäristöä, joka kannustaa yhteistyöhön ja kriittiseen ajatteluun. Yliopistolla on nykyaikaiset tilat ja vahvat yhteydet teollisuuteen, mikä takaa, että opiskelijat saavat käytännön kokemusta ja käytännön taitoja, jotka ovat välttämättömiä menestyksen kannalta.
Yksi LTU:n erikoistuneista koulutusohjelmista on palontorjuntatekniikan koulutusohjelma (FPE), jota valvoo professori Michael Försth. LTU:n FPE-ohjelmassa voi suorittaa kandidaatin ja maisterin tutkinnon. Ohjelma kuuluu rakennus-, ympäristö- ja luonnonvaratekniikan laitokseen ja rakenne- ja palotekniikan osastoon. Se keskittyy tieteen ja tekniikan periaatteiden soveltamiseen ihmisten, omaisuuden ja niiden ympäristön suojelemiseksi tulipalo- ja savuhaitoilta.
Opetussuunnitelmaan kuuluu sekä teoreettisia kursseja että käytännön laboratoriotyötä, jossa hyödynnetään palontorjuntatekniikan laboratorion kaltaisia tiloja. Laboratorio on hyvin varustettu kehittyneillä välineillä, kuten kartiokalorimetrillä, mikroskooppisella palamiskalorimetrillä (MCC), hapen raja-arvoindeksin (LOI) testilaitteella ja erikoistuneella palouunilla, Palontorjuntatekniikan laboratorio.
Näistä laitteista kartiokalorimetri ja LOI-testeri hankittiin osoitteesta NETZSCH TAURUS Instruments GmbH. Nämä laitteet ovat elintärkeitä materiaalien lämmönsiirron ja syttyvyyden tutkimisessa, ja ne tarjoavat opiskelijoille käytännön kokemusta palodynamiikan arvioinnista ja eri materiaalien reagoinnista paloon.
Rhoda, voisitko esitellä itsesi, yliopistosi ja sovellus-/tutkimusalasi?
Olen Rhoda Afriyie Mensah, väitöskirjatutkija Luulajan teknillisessä yliopistossa (LTU) Ruotsissa. Suoritin tohtorin tutkinnon konetekniikassa Nanjingin tiede- ja teknologiayliopistossa Kiinassa, jossa tutkin tekoälyn soveltamista materiaalien lämpöanalyysiin ja syttyvyyteen. Aloitin post doc -opintoni LTU:n rakenne- ja palotekniikan osastoon kuuluvassa palontorjuntatekniikan ryhmässä vuonna 2021. Tutkimustaustani keskittyy materiaalien palokäyttäytymisen arviointiin ja palonestoaineiden sisällyttämiseen materiaaleihin, jotta ne olisivat vähemmän syttyviä. Tutkimuksessani olen käyttänyt erilaisia palotestauslaitteita, kuten kartiokalorimetriä ja mikroskooppista palokalorimetriä. Opetan myös lämmönsiirtokurssia palontorjuntatekniikan opiskelijoille ja hoidan palontorjuntatekniikan laboratoriota osana tehtäviäni.
Mistä lähtien yhteistyötä on tehty NETZSCH -sivuston kanssa ja mitä erityisiä haasteita osastollanne oli ennen ratkaisujemme käyttöä?
Yhteistyö alkoi elokuussa 2022. Ennen NETZSCH TCC 918 kartiokalorimetrin käyttöönottoa palontorjuntatekniikan laboratoriolla oli suuria haasteita vanhan kartiokalorimetrimme kanssa. Laitteessa oli avoin polttokammio, mikä aiheutti käyttäjille liekeille ja kuumuudelle altistumisen riskin. Lisäksi vanhassa mallissa käytettiin Drieriteä, joka on myrkyllisiä kemikaaleja sisältävä kuivausaine. Etsimme ratkaisua, joka ratkaisisi nämä ongelmat ja parantaisi samalla kykyämme tehdä palokäyttäytymistutkimuksia tehokkaasti. TCC 918 tarjosi turvallisemman, suljetun polttokammion ja poisti myrkyllisten aineiden tarpeen, mikä ratkaisi huolenaiheemme.
Miksi valitsit NETZSCH? Miten ratkaisumme auttoivat ratkaisemaan nämä haasteet?
Valitsimme NETZSCH, koska se on tunnettu korkealaatuisten ja luotettavien lämpöanalyysilaitteiden toimittajana, jotka on räätälöity koulutus- ja tutkimusympäristöihin. Heidän TCC 918 malli tarjosi edistyksellisiä turvallisuusominaisuuksia, kuten suljetun polttokammion, joka pienensi aiempia riskejä, ja käyttäjäystävällisen ohjelmiston, joka on olennaisen tärkeää tehokkaan oppimisen kannalta.
TCC 918 NETZSCH vastasi tehokkaasti haasteisiimme tarjoamalla turvallisemman ja kehittyneemmän kalorimetrijärjestelmän. Suljettu polttokammio vähensi merkittävästi liekeille ja kuumuudelle altistumisen riskiä ja varmisti turvallisemman ympäristön henkilöstöllemme. Myrkyllisten aineiden, kuten drieritin, poistaminen kokeellisesta prosessista lisäsi turvallisuutta entisestään. Lisäksi TCC 918:n käyttäjäystävällinen ohjelmisto helpotti kokeiden tekemistä ja tietojen analysointia, mikä helpotti tuottavampaa ja opettavaisempaa toimintaa. Tämä ratkaisu ei ainoastaan ratkaissut turvallisuusongelmiamme, vaan myös paransi tutkimuskapasiteettimme laatua ja laajuutta.
Rhoda, voisitko kertoa meille lisää erityisestä sovelluksestasi?
Luulajan teknilliseen yliopistoon asennetun NETZSCH TCC 918 kartiokalorimetrin avulla on tutkittu laajalti erilaisten materiaalien reaktio-ominaisuuksia sen jälkeen, kun se asennettiin Luulajan teknilliseen yliopistoon. Olemme esimerkiksi menestyksekkäästi käyttäneet tätä edistyksellistä laitetta tutkiessamme sellaisten materiaalien kuin puun, muovien, tekstiilien, komposiittien, biohiilen, erilaisten kasvien ja jopa betonin syttyvyyttä ja palamiskäyttäytymistä. Näin olemme voineet kerätä tärkeää tietoa siitä, miten nämä materiaalit käyttäytyvät palotilanteissa, mikä on edistänyt merkittävästi paloturvallisuustekniikan tutkimusta ja auttanut kehittämään turvallisempia materiaalisovelluksia ja palontorjuntastrategioita rakennus- ja materiaaliteollisuudessa.
Selitä yksityiskohtaisesti analyysisi ja mittaustuloksesi.
Alla olevassa kaaviossa esitetään eri materiaalien lämmönluovutusnopeudet (kW/m²) ajan (sekunnin) suhteen mitattuna NETZSCH TAURUS TCC 918 -laitteellamme. Tässä on jaottelu merkinnöistä:
Neat WG (Neat Wheat Gluten): Tämä viiva (musta) osoittaa puhtaan vehnägluteenin lämmönluovutusnopeuden, joka on puristettu muottiin ilman lisäaineita. Se osoittaa jyrkkää huippua alussa, yli 700 kW/m², ja laskee sitten nopeasti vakiintuen lähelle nollaa, mikä osoittaa nopeaa palamista.
BC_APP_WG_COMP (biohiili-ammoniumpolyfosfaatti-vehnägluteenikomposiitti): Tämä viiva (punainen) edustaa vehnägluteenin, biohiilen ja palonestoaineena käytettävän ammoniumpolyfosfaatin yhdistelmää. Se osoittaa paljon alhaisempaa ja asteittaisempaa lämmön vapautumisnopeutta, joka saavuttaa huippunsa noin 150 kW/m² ja laskee hitaasti, mikä viittaa siihen, että biohiilen ja ammoniumpolyfosfaatin lisääminen vähentää merkittävästi vehnägluteenin syttyvyyttä ja lämmön vapautumisen huippunopeutta 74 prosenttia.
BC_Lanosol_WG_COMP (biohiili-Lanosol-vehnägluteenikomposiitti): Viiva (sininen) osoittaa vehnägluteenin, biohiilen ja palonestoaine Lanosolin yhdistelmää. Samoin kuin BC_APP_WG_COMP, myös tässä komposiitissa lämpöä vapautuvan lämmön huippunopeus on 14 % pienempi kuin puhtaassa vehnägluteenissa. Se on korkeampi kuin BC_APP_WG_COMP:n, mutta huomattavasti alhaisempi kuin Neat WG:n, mikä osoittaa tehokasta palonestoa.
Käyrät osoittavat myös, että lanosolin ja biohiilen lisääminen paransi hieman puhtaan WG:n syttymisaikaa, mutta APP ja biohiili paransivat syttymisaikaa merkittävästi.
Kaiken kaikkiaan kuvaajat osoittavat eri lisäaineiden (biohiili, jossa on ammoniumpolyfosfaattia, ja lanosoli) tehokkuuden vehnägluteenin lämmönluovutusnopeuden ja syttymisaikojen vähentämisessä, kun vehnägluteeni altistetaan tuleen, mikä on tärkeää vehnägluteenista valmistettujen materiaalien paloturvallisuuden parantamisen kannalta.
Oliko palotestauslaitteessa erityisiä ominaisuuksia, jotka olivat erityisen hyödyllisiä juuri sinun sovelluksessasi?
TCC 918 kartiokalorimetrillä on ainutlaatuinen ominaisuus, joka on elintärkeä palonkestävyyden testaushankkeissamme. Toisin kuin perinteisissä paloteknisissä testeissä, joissa näytteet altistetaan vakiolämpövirralle, TCC 918 mahdollistaa lämpövirran ohjelmoinnin vaihtelun koko testin ajan. Tämän ominaisuuden ansiosta pystyimme toteuttamaan ja simuloimaan tarkasti erilaisia palokäyriä, mukaan lukien vakiopalokäyrät ja parametriset käyrät. Syöttämällä näiden käyrien yhtälöt järjestelmään pystyimme säätämään parametreja dynaamisesti siten, että ne heijastavat olosuhteita, joita nämä käyrät edustavat.
Tämä edistyksellinen toiminto auttoi meitä altistamaan eri paksuisia betoninäytteitä tehokkaasti sekä vakio- että erikoislämpötilakäyrille. Luulajan teknillisen yliopiston tiimi hyödynsi tätä ominaisuutta kattavien palonkestävyystestien suorittamiseen, mikä lisäsi ymmärrystämme materiaalien käyttäytymisestä erilaisissa palo-olosuhteissa. Tämä mukautuvuus ja tarkkuus tekevät TCC 918 -laitteesta korvaamattoman arvokkaan työkalun jatkuvassa paloturvallisuustutkimuksessamme.
Miten käytitte saatuja tuloksia tutkimuksen, laadunvalvonnan, kehittämisen tai tuotannon parantamiseen?
Kartiokalorimetri oli tärkeä väline, jonka avulla voitiin tehdä materiaaleille ISO 834 -standardin mukaiset käyrät ja parametriset käyrät small -asteikolla, jotka ovat ratkaisevan tärkeitä rakennusmateriaalien palonkestävyyden arvioinnissa. Sen valvontajärjestelmä pystyi noudattamaan tätä käyrää aina 1000 °C:n enimmäislämpötilarajoihin asti, mikä kattaa useimpien materiaalitestien vaatimukset. Tämä ominaisuus oli erityisen arvokas, kun tuettiin erään hankkeemme tavoitetta pienentää testien kokoa seulontatarkoituksiin. Kartiokalorimetrin monipuolisuus paransi testausprosessejamme ja auttoi meitä tekemään seulontapalonkestävyystesteistä helpommin lähestyttäviä ja kustannustehokkaampia. Tämä kyky on linjassa hankkeen pitkän aikavälin tavoitteen kanssa, joka on palonkestävyystestauksen saatavuuden laajentaminen, mikä on erityisen hyödyllistä rakennusteollisuuden uusien materiaalien ja tekniikoiden arvioinnissa.
Miten ratkaisujemme käyttö tai analyysitulokset vaikuttivat liiketoimintaasi? Saavutitteko merkittäviä säästöjä tai tehokkuushyötyjä?
Kyllä, saavutamme merkittäviä säästöjä ja tehokkuutta käyttämällä kartiokalorimetriä verrattuna perinteisiin palonkestävyystesteihin. Perinteisesti nämä testit vaativat hyvin large näytteitä, mutta kartiokalorimetrin avulla tarvitsemme vain 100 x 100 mm:n kokoisia näytteitä, joiden paksuus on enintään 50 mm. Tämä näytekoon pienentäminen vähentää merkittävästi käytetyn materiaalin määrää ja näin ollen myös testauksen kokonaiskustannuksia. Lisäksi kartiokalorimetrin energiankulutus on paljon pienempi kuin palonkestävyystesteissä yleensä käytettävän large uunin. Tämä ei merkitse ainoastaan suoraa energiansäästöä, vaan myös edistää kestävämpää testausprosessia minimoimalla ympäristövaikutukset. Näiden tehokkuusetujen ansiosta palonkestävyystestaus on helpommin saatavilla ja kustannustehokkaampaa, mikä vastaa tavoitteitamme parantaa testauksen saatavuutta ja alentaa käyttökustannuksia. On kuitenkin korostettava, että nämä ovat small-mittakaavan testejä, jotka on tarkoitettu suuntaa-antaviin ja seulontatarkoituksiin. Rakenneosien luokittelua varten tarvitaan large-mittakaavan uunitestejä.
Auttoivatko ratkaisumme myös parantamaan tuotteidenne laatua tai optimoimaan työnkulkujanne?
Kyllä, kartiokalorimetrin käyttö paransi merkittävästi palotestausprosessiemme laatua, mikä puolestaan paransi arvioimiemme materiaalien ja tuotteiden laatua. Kartiokalorimetrin tarkkuuden ja mukautuvuuden ansiosta pystyimme tekemään tarkempia ja yksityiskohtaisempia analyysejä materiaaleista erilaisissa palo-olosuhteissa. Tämän parannetun testausvalmiuden ansiosta pystyimme optimoimaan materiaalien koostumuksia ja käsittelyjä palonkestävyyden parantamiseksi, mikä johti turvallisempien ja luotettavampien materiaalien kehittämiseen.
TCC 918 optimoi merkittävästi työnkulkujamme ja vähensi työntekijöidemme työtaakkaa erityisesti yliopiston opetus- ja tutkimusympäristössä. Sen tehokkuus ja helppokäyttöisyys mahdollistivat kokeiden nopeamman asentamisen ja suorittamisen, mikä on ihanteellista opiskelijalaboratorioissa, joissa aika ja käyttäjäystävällisyys ovat tärkeitä. Opiskelijat pystyivät suorittamaan useita kokeita lyhyemmässä ajassa, mikä paransi heidän oppimiskokemustaan, koska he saivat enemmän käytännön aikaa laitteiden kanssa ja välittömät tulokset analysoitavaksi. Tutkimushankkeissa kartiokalorimetrin älykäs luonne takaa, että tutkijat voivat tehdä enemmän testejä vähemmällä valmisteluajalla, mikä johtaa tehokkaampiin tutkimussykleihin ja nopeampaan etenemiseen hypoteesista johtopäätöksiin. Uuden kartiokalorimetrin käyttöönotto laboratoriossamme on parantanut tuottavuutta, sillä se on mahdollistanut tehokkaamman ajankäytön hallinnan ja vähentänyt palotestien perustamiseen ja suorittamiseen tarvittavaa manuaalista työtä.
Oletteko pystyneet saamaan uusia tutkimustuloksia vai onko tuloksena ollut täysin uusi kehitys?
Kyllä, kartiokalorimetrin käyttö on antanut meille mahdollisuuden saada uusia tutkimustietoja ja jopa johtanut innovatiivisten lähestymistapojen kehittämiseen paloturvallisuustekniikan alalla. Laitteen tarkkuus ja joustavuus erilaisten paloskenaarioiden simuloinnissa antoi meille mahdollisuuden tutkia syvällisesti erilaisten materiaalien palokäyttäytymistä, myös sellaisten materiaalien, jotka eivät yleensä sisälly tavanomaisiin palotesteihin, kuten biohiili. Tämä on avannut uusia mahdollisuuksia ymmärtää, miten materiaalit palavat ja ovat vuorovaikutuksessa palo-olosuhteissa. Yksi merkittävä edistysaskel on paloa hidastavien materiaalivalmisteiden kehittäminen. Tutkijamme ovat havainneet, miten erilaiset komposiitit käyttäytyvät kontrolloiduissa palotesteissä, ja he ovat voineet muokata materiaalikoostumuksia parantaakseen niiden lämmönkestävyyttä. Nämä oivallukset ovat edistäneet myös laajemmin paloturvallisuuden alaa. Lisäksi kalorimetri on helpottanut tieteidenvälistä yhteistyötä, jossa on yhdistetty kemian, puututkimuksen ja muiden laitosten paloturvallisuustekniikan osastojen näkemyksiä materiaalien syttyvyyden tutkimiseksi. Tämä yhteistoiminnallinen lähestymistapa on laajentanut tutkimustamme ja lisännyt sen vaikutusta.
Onko sinulla myös kokemuksia asiakastuestamme ja palvelustamme?
Kokemuksemme asiakastuesta ja palvelusta on ollut poikkeuksellisen myönteinen, erityisesti NETZSCH TAURUS Instrumentsin asiantuntijatiimin ansiosta. Heidän ripeät ja asiantuntevat vastauksensa ovat auttaneet varmistamaan, että kartiokalorimetrin käyttö on sekä tehokasta että vaikuttavaa. Aina kun meillä oli teknisiä haasteita käyttöönoton aikana tai kysymyksiä laitteistosta, NETZSCH Tauruksen tiimi tarjosi nopeaa ja täsmällistä tukea, mikä minimoi merkittävästi käyttökatkoksia ja paransi yleistä tuottavuuttamme. Heidän asiantuntemuksensa auttoi paitsi rutiinihuollossa ja vianmäärityksessä myös kalorimetrin käytön optimoinnissa erityisiä tutkimustarpeitamme varten. Arvostamme suuresti heidän omistautumistaan ja ammattitaitoaan, jotka ovat parantaneet huomattavasti kokemustamme ja tyytyväisyyttämme palveluihinne.
Onko muita haasteita, joita haluaisit käsitellä meille tulevaisuutta varten?
Tulevaisuutta ajatellen olemme innostuneita syventämään yhteistyötämme tiimisi kanssa keskittymällä kehittyneiden materiaalien palotestaukseen sekä ympäristöystävällisten ja palonkestävien materiaalien kehittämiseen, jotka voivat määritellä uudelleen alan standardit. Odotamme myös, että laitteistoon tarvitaan kehittynyttä teknologiaa, kuten kameran lisäämistä reaaliaikaisten in situ -mittausten saamiseksi. Lisäksi näemme suurta arvoa koulutusohjelmien ja työpajojen laajentamiselle, jotta voimme varmistaa, että tiimimme voi hyödyntää täysin laitteiston kehittyviä ominaisuuksia. Jatkuva kumppanuus ei ainoastaan paranna tutkimuskapasiteettiamme vaan myös edistää paloturvallisuusteknologian merkittävää kehitystä.
Kiitos!
Rhoda, kiitos paljon tästä haastattelusta, jännittävästä näkemyksestä työhösi ja myönteisistä sanoista! Odotamme innolla, että pääsemme tulevaisuudessa kanssasi analyysilaitteidemme avulla jatkamaan kehittyneiden materiaalien palotestausta ja ympäristöystävällisten ja palonkestävien materiaalien kehittämistä.
