Weniger Energie und höhere Qualität in der Draht-Produktion

30. September 2014

 

In einem Projekt für voestalpine Special Wire GmbH (VASW) wurden erstmals Industrieöfen für die Herstellung von Spezialdrähten untersucht und erfolgreich optimiert. Die Drähte sind ein High-Tech-Produkt und müssen bei sehr geringem Querschnitt eine sehr hohe Bruchfestigkeit aufweisen. Sie finden unter anderem bei der Herstellung von Photovoltaik-Zellen und in der Halbleiterindustrie ihre Anwendung.Ein wichtiger Teilschritt ist […]


 

In einem Projekt für voestalpine Special Wire GmbH (VASW) wurden erstmals Industrieöfen für die Herstellung von Spezialdrähten untersucht und erfolgreich optimiert. Die Drähte sind ein High-Tech-Produkt und müssen bei sehr geringem Querschnitt eine sehr hohe Bruchfestigkeit aufweisen. Sie finden unter anderem bei der Herstellung von Photovoltaik-Zellen und in der Halbleiterindustrie ihre Anwendung.

Ein wichtiger Teilschritt ist die Wärmebehandlung des Drahtes, die in Konvektionsöfen erfolgt. Die Produkteigenschaften und Homogenität des Drahtes hängen davon ab, wie gleichmäßig die Temperatur im Ofenraum verteilt ist. Wesentlich ist, dass jeder der bis zu 60 gleichzeitig behandelten Drähte identische Aufheizkurven durchläuft. gridlab wurde beauftragt, die aktuelle Situation für zwei verschiedene Öfen zu untersuchen und anschließend mit VASW ein Optimierungskonzept zu erarbeiten. Durch die enge Zusammenarbeit konnten die Empfehlungen auch in kurzer Zeit umgesetzt werden.

Die strömungstechnischen Umbauten hatten eine Reihe von Verbesserungen zur Folge: ruhigerer Lauf des Umwälzgebläses, deutlich vereinfachter Betrieb der Öfen, verbesserte Teillastfähigkeit, stabilere mechanisch-technologische Eigenschaften des Produkts. Die Streuungen der mechanischen Eigenschaften des Drahtes konnten teilweise um bis zu 90% reduziert werden. Zusätzlich ergab sich auch eine verbesserte Nutzung der eingebrachten thermischen Energie bei gleichzeitiger Reduktion der thermischen Exposition des Umwälzgebläses.

Es konnte somit gezeigt werden, dass auch in neuen Produktionsanlagen wesentliche Effizienzsteigerungspotentiale vorhanden sind. Besonders attraktiv ist, dass durch eine verbesserte Strömung in der Anlage oft mehrere Ziele zugleich erreicht werden können (z.B. höhere Produktqualität bei geringerem Ressourcenverbrauch bzw. verringerten CO2-Emissionen).

Die Strömungsmodellierung erfolgte mit der kommerziellen Simulationssoftware Fire von AVL aus Graz, die sich für komplexe Aufgaben aus dem Bereich Energie- & Umwelttechnik ausgezeichnet eignet.

In Produktionsanlagen sind invasive messtechnische Untersuchungen in der Regel aufwendig, kostenintensiv oder können nicht die gewünschten Aussagen liefern. Die numerische Strömungssimulation (engl. Computational Fluid Dynamics, CFD) stellt dazu eine interessante Ergänzung dar. Dadurch wird es möglich, komplexe Zusammen­hänge in Anlagen zu analysieren und Optimierungskonzepte am Computer zu entwickeln, ohne Änderungen in der Anlage zu früh durchzuführen. Wesentlich ist hier auch die Erfahrung in der Anwendung der Simulationsmethoden für die industrielle Aufgabenstellung.

gridlab GmbH, mit Sitz in Graz, ist spezialisiert auf die Optimierung von industriellen Anlagen und Prozessen basierend auf einem Schwerpunkt in der numerischen Strömungsberechnung. Vor allem im Bereich Energie- und Umwelttechnik verfügt gridlab über eine langjährige Erfahrung in der Effizienzsteigerung und Prozessintensivierung. Durch die Optimierung von Industrieöfen ergibt sich ein anspruchsvolles aber interessantes neues Einsatzgebiet.

Quelle: http://www.gridlab.at/

 

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