15.09.2022 by Aileen Sammler
60 jaar NETZSCH-Gerätebau: De ontwikkeling van nieuwe laserflitsapparaten
Vorige week heb je meer geleerd over de geschiedenis van NETZSCH Laser/Lichtflits Analyzerskortweg LFA's genoemd. Vandaag praten we over verdere Laser Flash ontwikkelingen en onthullen we wat onze Managing Director Dr. Jürgen Blumm heeft onderzocht in zijn proefschrift in verband met de LFA.
Het nieuwe laserflitsapparaat voor lage temperaturen
Hoe verandert de energiebehoefte voor het verwarmen/koelen van een huis als gevolg van verschillende buitentemperaturen, of hoe ziet de temperatuurverdeling in een satelliet eruit onder de omstandigheden in de ruimte? Om dit soort vragen te kunnen beantwoorden, was een meetinstrument nodig dat ook onder kamertemperatuur kon werken.
NETZSCH daarom ontwikkelden we in 1997 een LFA 427 voor het lage temperatuurbereik dat de Thermische diffusieThermische diffusie (a met de eenheid mm2/s) is een materiaalspecifieke eigenschap voor het karakteriseren van onstabiele warmtegeleiding. Deze waarde beschrijft hoe snel een materiaal reageert op een verandering in temperatuur.thermische diffusie van materialen tussen -40°C en 200°C kon meten. Het werd gebruikt op gebieden zoals bouwmaterialen, kunststoffen en materialen voor lucht- en ruimtevaart. De speciale kenmerken van deze LFA waren de buisoven met bifilaire verwarmingsspiraal en koelmantel, en een circulair koelsysteem voor temperaturen onder kamertemperatuur.
Laser Flash Analyse als onderdeel van het proefschrift van onze Managing Director Dr. Jürgen Blumm
In 1995 begon Jürgen Blumm zijn carrière in het laboratorium voor toepassingen. Via een onderzoeksproject voor sinteroptimalisatie in samenwerking met de Julius-Maximilian Universiteit van Würzburg wijdde hij in 2003 zijn proefschrift aan het onderwerp "Thermische karakterisering van hoogwaardige keramiek voor, tijdens en na het sinterproces". De meetmethoden die werden uitgebreid en gecombineerd in het kader van zijn proefschrift brachten een geheel nieuwe benadering van de analyse van het sinterproces. De kinetische simulatieberekeningen leverden een baanbrekende bijdrage aan procesoptimalisatie voor het SinterenSinteren is een productieproces voor het vormen van een mechanisch sterk lichaam uit keramisch of metaalpoeder. sinteren van keramische materialen. Jürgen Blumm was een van de eersten die onderzoek deed naar sinterkinetiek in meerdere stappen. Hij gebruikte de Laser Flash procedure om de temperatuurdiffusie te onderzoeken:
Zie hier een uittreksel uit het proefschrift van Jürgen Blumm:
“Door het meten van de Thermische diffusieThermische diffusie (a met de eenheid mm2/s) is een materiaalspecifieke eigenschap voor het karakteriseren van onstabiele warmtegeleiding. Deze waarde beschrijft hoe snel een materiaal reageert op een verandering in temperatuur.thermische diffusie volgens de laserflitsmethode was het mogelijk om de invloeden van faseveranderingen op de transporteigenschappen te bepalen. Deze contactloze, niet-destructieve meetprocedure maakte metingen mogelijk, zelfs in het sintergebied. Het gebruik van huidige evaluatieprocedures die bekend zijn uit de literatuur en van procedures die nieuw zijn ontwikkeld in het kader van dit werk, maakte resultaten mogelijk met een aanzienlijk hogere nauwkeurigheid. De combinatie van alle metingen maakte het mogelijk om de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid van de keramische materialen voor, tijdens en na het sinterproces te bepalen met de precisie die nodig is voor simulatieberekeningen.
Op basis van de gemeten thermofysische gegevens werden eindige-elementen simulaties uitgevoerd die inzicht geven in de temperatuurverdeling binnen een keramisch sinterlichaam tijdens de warmtebehandeling. Bovenal, door rekening te houden met de temperatuurafhankelijke dimensionele veranderingen en de Thermische diffusieThermische diffusie (a met de eenheid mm2/s) is een materiaalspecifieke eigenschap voor het karakteriseren van onstabiele warmtegeleiding. Deze waarde beschrijft hoe snel een materiaal reageert op een verandering in temperatuur.thermische diffusie, werden simulaties met hoge precisie gegarandeerd bij hoge temperaturen. Door het verbeteren van bestaande evaluatieroutines en het gebruik van state-of-the-art evaluatieprocedures was het mogelijk om een hoger niveau van nauwkeurigheid te bereiken met meetgegevens en een beter begrip van de processen tijdens het SinterenSinteren is een productieproces voor het vormen van een mechanisch sterk lichaam uit keramisch of metaalpoeder. sinteren.
De meetprocedures die in het kader van dit werk zijn uitgebreid en/of gecombineerd, maken een nieuwe benadering van de analyse van het sinterproces mogelijk. De simulatieberekeningen die mogelijk zijn gemaakt op basis van de meetresultaten maken het mogelijk om de procesbesturing tijdens het SinterenSinteren is een productieproces voor het vormen van een mechanisch sterk lichaam uit keramisch of metaalpoeder. sinteren van keramische materialen te optimaliseren. Bovendien wordt het door de bijna volledige thermische karakterisering van een keramiek tijdens het fabricageproces mogelijk om de thermofysische eigenschappen van een component aan te passen aan de latere toepassing ervan.”
NanoFlashen MicroFlash®® verschijnen
Om een nog bredere gebruikersmarkt te kunnen bedienen, breidde NETZSCH begin jaren 2000 zijn productlijn uit en nam het Amerikaanse bedrijf Holometrix-Micromet over, dat zowel een warmtestroommeterserie als een small LFA produceerde. Al in 2002 werd het eerste NETZSCH LFA tafelmodel instrument gelanceerd: de LFA 447 NanoFlash. Het werd vooral gebruikt voor fundamenteel onderzoek en kwaliteitscontrole. Met de LFA 457 MicroFlash®® werd een ander LFA tafelmodel op de markt gebracht met uitgebreide technische en ontwerpspecifieke innovaties. De LFA 457 ® MicroFlash® bevatte zowel nieuw ontworpen elektronica als verschillende ovens die metingen in het temperatuurbereik van -125°C tot 1100°C mogelijk maakten. Alle LFA systemen voldeden aan ASTM E1461.
Klik hier om de technische paper te lezen die Dr. Jürgen Blumm en Stephan Knappe destijds schreven over de LFA 447 NanoFlash, getiteld "From Light Flash to Heat Transfer of Polymers":
Eerste LFA met Xenon lichtbron tot 1250°C
In 2013 werd met de LFA 467 HyperFlash®® met succes een nieuw ontwerp voor een Laser/Lichtflitsapparaat gelanceerd. Dit lichtflitssysteem legde de basis voor het nieuwe hogetemperatuurapparaat LFA 467 HT HyperFlash®, waarmee het eindelijk mogelijk was om metingen uit te voeren met een Xenon-flitslamp tot 1250 °C. De benodigde ruimte voor de hogetemperatuurversie bleef gelijk aan die voor de lagetemperatuurversie. Bovendien onderscheidt de lichtbron zich door een lange levensduur en hoeft bovendien niet te worden ingedeeld in een laserklasse.
Klik hier om een artikel te lezen in ons OnSet klantenmagazine uit 2015 waarin de toen nieuwe LFA 467 wordt geïntroduceerd HT HyperFlash®:
Marktleider in de bepaling van thermische geleidbaarheid en thermische diffusie
NETZSCH-Gerätebau GmbH biedt vandaag drie modellen LFA, die een breed spectrum van materialen over een breed temperatuurbereik bestrijken. De NETZSCH LFA systemen voldoen aan relevante instrument- en toepassingsnormen zoals ASTM E1461 en DIN EN 821.
