15.12.2022 by Aileen Sammler
60 jaar NETZSCH-Gerätebau: Voorspelling van materiaalgedrag met Kinetics Neo
Bijna aan het einde van het jaar dat ons bedrijf 60 jaar bestaat, delen we in december inzichten in de ontwikkelingsgeschiedenis van onze software. Naast de voorbereiding, uitvoering en evaluatie van thermoanalytische experimenten wordt ook de voorspelling van het materiaalgedrag steeds belangrijker. Dit is waar de NETZSCH Kinetics Neo software om de hoek komt kijken!
Voorspelling van materiaalgedrag en reactieprocessen
Materialen met nauwkeurig gedefinieerde eigenschappen kunnen door chemische reacties worden omgezet in andere stoffen met andere eigenschappen. De reacties kunnen binnen een fractie van een seconde plaatsvinden - zoals bij explosies - of honderdduizenden jaren duren, zoals het geval is bij de vorming van mineralen. Dit komt doordat processen als afbraak, uitharding, KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie en sintering van materialen afhankelijk zijn van tijd en temperatuur. Kennis over de snelheid van deze processen is daarom belangrijk om materiaalgedrag te simuleren of een proces te optimaliseren.
Kinetiek, ook wel reactiekinetiek of chemische kinetiek genoemd, bestudeert de snelheid van chemische processen en maakt het mogelijk reactiesnelheden te bepalen. Er wordt ook rekening gehouden met de factoren die deze reacties sturen. En een van de belangrijkste factoren is temperatuur. Deze kennis kan uiteindelijk zelfs levens redden, bijvoorbeeld in het geval van chemische industriële processen die gebaseerd zijn op exotherme reacties.
Eerste kinetische versie al beschikbaar in de jaren 80
Dr. Johannes Opfermann werkte aan de Universiteit van Jena voordat hij in 1991 bij NETZSCH kwam. Hij ontwikkelde de eerste versie van de Thermokinetics software, die in de loop van de decennia gestaag is verbeterd en vandaag de dag nog steeds verder wordt ontwikkeld.
Net als onze Proteus®® software was de eerste Kinetics-software in de jaren 90 een 16-bits versie.
In de loop der jaren is de software steeds verder ontwikkeld, parallel aan de nieuwe moderne computers, besturingssystemen en processors op de markt.
In 2002 kwam Dr. Elena Moukhina bij het bedrijf. Vandaag de dag is haar belangrijkste verantwoordelijkheid de Kinetics Neo Software Business Field. Een van haar eerste taken was het vertalen van de software van 16-bits naar 32-bits - dit was de geboorte van de tweede versie van de Kinetics-software, die kort daarna ook beschikbaar was voor Windows Vista en Windows 7 als versie 3.
1-, 2-, 5- 10- of zelfs reacties op een hoger niveau? Modelleer de meest complexe reacties!
Een groot nadeel in die tijd was de bruikbaarheid van de software. De kleinste aanpassingen of implementatie van nieuwe functies in de bestaande software vergde een enorme inspanning. Voor klanten was het moeilijk om Thermokinetics intuïtief te gebruiken, zonder voorafgaande training. Daarom werd in 2017 besloten om de software helemaal opnieuw op te bouwen.
Dr. Elena Moukhina en haar collega's op NETZSCH investeerden meer dan een jaar ontwikkelingswerk en zetten de software op een nieuwe leest. Op basis van een moderne Windows-gebaseerde, intuïtieve gebruikersinterface en een nieuwe programmeertaal werd de beperking van modellen geëlimineerd. Sindsdien beslist de software op intelligente wijze of de reactie eenstaps, vijfstaps, twintigstaps of zelfs nog anders moet zijn en hoe de modellen aan elkaar gekoppeld moeten worden om de complexe reacties het beste te modelleren.
De NETZSCH Kinetics Neo software omvat zowel modelvrije als modelgebaseerde kinetische methoden. Met modelgebaseerde methoden kan het aantal reactiestappen samen met de kinetische parameters voor elke reactie afzonderlijk worden bepaald. Deze mogelijkheid wordt door geen enkele andere software geboden!
Analyse van kinetische processen met behulp van Kinetics Neo - Zo werkt het
Het analyseren van large chemische hoeveelheden in productieprocessen kan gevaarlijk zijn. De NETZSCH Kinetics Neo software simuleert temperatuurafhankelijke processen op basis van small hoeveelheden. Het resultaat van een dergelijke analyse is een kinetisch model of een methode die de experimentele gegevens onder verschillende temperatuuromstandigheden correct beschrijft. Met behulp van dit model kan het gedrag van een chemisch systeem onder door de gebruiker gedefinieerde temperatuuromstandigheden worden voorspeld. Bovendien kunnen dergelijke modellen worden gebruikt om procesoptimalisatie te bepalen.
De software analyseert verschillende soorten thermoanalytische curven, die de gemeten veranderingen in een bepaalde materiaaleigenschap tijdens een proces weergeven. Deze methoden omvatten differentiële scanning calorimetrie (DSC), thermogravimetrische analyse (TGA), dilatometrie (DIL), diëlektrische analyse (DEA), Calorimetrie met versnellende snelheid (ARC®)De methode beschrijft isotherme en adiabatische testprocedures die worden gebruikt om thermisch exotherme ontledingsreacties te detecteren.accelerating rate calorimetrie (Calorimetrie met versnellende snelheid (ARC)De methode beschrijft isotherme en adiabatische testprocedures die worden gebruikt om thermisch exotherme ontledingsreacties te detecteren.ARC®), reologie en viscositeitmeting. Een ander kenmerk dat NETZSCH Kinetics Neo onderscheidt, is dat het direct beschikbaar is - zonder verdere voorbereiding - voor gebruik met thermoanalytische instrumenten van verschillende fabrikanten.
De eerste versie van Kinetics Neo was uitsluitend ontwikkeld voor chemische reacties. Klanten benaderden ons met de vraag naar nieuwe toepassingsmogelijkheden voor de voorspelling van kinetische processen. KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.Kristallisatie is daar één van. Kinetische modellering van KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie is belangrijk voor onderzoek en simulatie van de kristallisatiesnelheid onder verschillende temperatuuromstandigheden en voor industriële toepassingen met thermoplasten. Daarom hebben we nu kinetische analyse van polymeerkristallisatie geïmplementeerd in Kinetics Neo.
Verdere nieuwe ontwikkelingen: Thermische simulatie
Tegenwoordig vragen onze klanten om een intelligente softwareoplossing met een groot aantal geautomatiseerde functies op basis van kunstmatige intelligentie. Dit alles wordt momenteel geïmplementeerd in Kinetics Neo. De software stelt bestaande en toekomstige klanten niet alleen in staat om laboratoriumprocessen eenvoudig en nauwkeurig te analyseren en te simuleren, maar ook om industriële processen op grote schaal te voorspellen.
In een oogopslag
Meer informatie over procesmodellering, toepassingsvoorbeelden, training en een demoversie zijn te vinden op onze website op: https://kinetics.NETZSCH.com/
Leer meer over de grondbeginselen en doelstellingen van thermokinetische analyse en de unieke functies van de Kinetics Neo software in deze video: