15.12.2022 by Aileen Sammler

NETZSCH-Gerätebau의 60년: Kinetics Neo를 사용한 재료 거동 예측

1년에 걸친 창립 60주년 기념행사의 마지막을 앞두고 12월 한 달 동안 소프트웨어 개발의 역사에 대한 인사이트를 공유하고자 합니다. 열분석 실험의 준비, 실행 및 평가와 함께 재료 거동에 대한 예측도 점점 더 중요해지고 있습니다. 바로 여기에서 NETZSCH Kinetics Neo 소프트웨어가 활약합니다!

재료의 거동 및 반응 과정 예측

정확하게 정의된 특성을 가진 물질은 화학 반응을 통해 다른 특성을 가진 다른 물질로 변형될 수 있습니다. 이러한 반응은 폭발의 경우처럼 순식간에 일어나거나 광물 형성의 경우처럼 수십만 년이 걸릴 수 있습니다. 이는 물질의 분해, 경화, 결정화, 소결 등의 과정이 시간과 온도에 따라 달라지기 때문입니다. 따라서 재료의 거동을 시뮬레이션하거나 공정을 최적화하려면 이러한 공정의 속도에 대한 지식이 중요합니다.

반응 동역학 또는 화학 동역학이라고도 하는 동역학은 화학 공정의 속도를 연구하고 반응 속도를 결정할 수 있게 해줍니다. 또한 이러한 반응을 제어하는 요인도 고려합니다. 그리고 가장 중요한 요소 중 하나는 온도입니다. 이러한 지식은 발열 반응을 기반으로 하는 화학 산업 공정의 경우와 같이 결국에는 생명을 구할 수도 있습니다.

자세히 읽어보세요: 화학 공정의 열 위험 평가: TD24를 위한 동역학 방법 - NETZSCH 분석 및 테스트

사진: 요하네스 옵퍼만 박사

80년대에 이미 최초의 동역학 버전 제공

요하네스 옵퍼만 박사는 1991년 NETZSCH 에 입사하기 전 예나 대학교에서 근무했습니다. 그는 Thermokinetics 소프트웨어의 첫 번째 버전을 개발했으며, 이 소프트웨어는 수십 년 동안 꾸준히 개선되어 오늘날에도 계속 발전하고 있습니다.

당사의 Proteus®소프트웨어와 마찬가지로 최초의 Kinetics 소프트웨어는 90년대에 16비트 버전이었습니다.

수년에 걸쳐 이 소프트웨어는 시장에 출시된 새로운 최신 컴퓨터, 운영 체제 및 프로세서와 병행하여 지속적으로 개발되어 왔습니다.

2002년에 엘레나 무키나 박사가 입사했으며, 현재 그녀의 주요 업무는 Kinetics Neo 소프트웨어 사업 분야입니다. 그녀의 첫 번째 작업 중 하나는 소프트웨어를 16비트에서 32비트로 변환하는 것이었는데, 이를 통해 Kinetics 소프트웨어의 두 번째 버전이 탄생했으며, 얼마 후 Windows Vista와 Windows 7에서도 버전 3을 사용할 수 있게 되었습니다.

사진: NETZSCH 고급 소프트웨어 패키지의 일부인 키네틱스 소프트웨어(2004)

1, 2, 5, 10 또는 그보다 더 높은 수준의 반응? 가장 복잡한 반응을 모델링하세요!

당시 가장 큰 단점은 소프트웨어의 사용성이었습니다. 기존 소프트웨어에서 아주 작은 조정이나 새로운 기능을 구현하려면 엄청난 노력이 필요했습니다. 고객 입장에서는 사전 교육 없이는 Thermokinetics 을 직관적으로 사용하기 어려웠습니다. 따라서 2017년에 소프트웨어를 처음부터 완전히 재구축하기로 결정했습니다.

엘레나 무키나 박사와 NETZSCH 의 동료들은 1년 이상의 개발 작업을 거쳐 소프트웨어를 새로운 기반 위에 올려놓았습니다. 최신 Windows 기반의 직관적인 사용자 인터페이스와 새로운 프로그래밍 언어를 기반으로 모델의 제한을 없앴습니다. 그 이후로 소프트웨어는 반응이 1단계인지, 5단계인지, 20단계인지 또는 그 이상이어야 하는지, 복잡한 반응을 가장 잘 모델링하기 위해 모델을 어떻게 연결해야 하는지 지능적으로 결정합니다.

NETZSCH 키네틱스 네오 소프트웨어는 모델 프리 및 모델 기반 동역학 방법으로 구성되어 있습니다. 모델 기반 방법을 사용하면 각 개별 반응에 대해 반응 단계 수와 동역학 파라미터를 결정할 수 있습니다. 다른 소프트웨어에서는 이러한 가능성을 제공하지 않습니다!

그림1 (왼쪽) 열역학1, 2002: 이미 계산된 다른 모델을 표시하려면 사용자는 9번의 클릭이 필요했습니다
그림2 (오른쪽) 열역학1, 2002: 다이어그램에서 곡선 중 하나를 끄려면 많은 제어 상자가 있는 그래픽 대화 상자가 필요했습니다. 프로젝트에서 측정값을 제거하려면 10번의 클릭이 필요했습니다.
오늘: Fig3 Kinetics Neo, 2022: 사용자가 한 번만 클릭하면 이미 계산된 모델을 표시할 수 있습니다. 한 번 더 클릭하면 그래프에서 곡선을 숨길 수 있고, 한 번 더 클릭하면 프로젝트에서 측정값을 제거할 수 있습니다.

키네틱스 네오를 이용한 동역학 프로세스 분석 - 작동 방식은 다음과 같습니다

생산 공정에서 large 화학 물질의 양을 분석하는 것은 위험할 수 있습니다. NETZSCH Kinetics Neo 소프트웨어는 small 양을 기준으로 온도에 따른 공정을 시뮬레이션합니다. 이러한 분석의 결과는 다양한 온도 조건에서 실험 데이터를 정확하게 설명하는 동역학 모델 또는 방법입니다. 이 모델을 사용하면 사용자가 정의한 온도 조건에서 화학 시스템의 거동을 예측할 수 있습니다. 또한 이러한 모델을 사용하여 프로세스 최적화를 결정할 수 있습니다.

이 소프트웨어는 다양한 유형의 열 분석 곡선을 분석하여 공정 중 특정 재료 특성의 측정된 변화를 나타냅니다. 이러한 방법에는 시차 주사 열량 측정(DSC), 열 중량 분석(TGA), 팽창도 측정(DIL), 유전체 분석(DEA), 가속 속도 열량 측정(ARC®), 유변학 및 점도 측정이 포함됩니다. NETZSCH Kinetics Neo의 또 다른 특징은 다양한 제조업체의 열분석 기기와 함께 사용할 수 있도록 추가 준비 없이 바로 사용할 수 있다는 점입니다.

Kinetics Neo의 첫 번째 버전은 화학 반응 전용으로 개발되었습니다. 고객들은 동역학 프로세스의 예측을 위한 새로운 응용 가능성을 문의해 왔습니다. 결정화도 그 중 하나입니다. 결정화의 동역학 모델링은 다양한 온도 조건에서의 결정화 속도에 대한 연구 및 시뮬레이션뿐만 아니라 열가소성 플라스틱을 사용한 산업 응용 분야에서도 중요합니다. 이러한 이유로 당사는 이제 폴리머 결정화의 동역학 분석을 Kinetics Neo에 구현했습니다.

새로운 기능 추가: 열 시뮬레이션

오늘날 고객은 인공지능을 기반으로 한 다양한 자동화 기능을 갖춘 지능형 소프트웨어 솔루션을 필요로 합니다. 이 모든 것이 현재 키네틱스 네오에 구현되고 있습니다. 이 소프트웨어를 통해 기존 및 미래의 고객은 실험실 프로세스를 쉽고 정확하게 분석하고 시뮬레이션할 수 있을 뿐만 아니라 대규모 산업 프로세스를 예측할 수 있습니다.

한눈에 보기

프로세스 모델링, 애플리케이션 예제, 교육 및 데모 버전에 대한 자세한 내용은 다음 웹 사이트에서 확인할 수 있습니다: https://kinetics.NETZSCH.com/

이 동영상에서 열역학 분석의 기본 사항과 목표, 그리고 Kinetics Neo 소프트웨어의 고유한 기능에 대해 자세히 알아보세요:

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Thermokinetics: 다양한 접근 방식의 장단점. NETZSCH 키네틱스 네오의 독특하고 강력한 기능