Ober­flä­chen­kon­tak­te zwi­schen Fest­kör­pern tre­ten in der Ther­mo­pro­zess­tech­nik an zahl­rei­chen Stel­len auf. Ober­flä­chen­kon­tak­te ver­ur­sa­chen einen zusätz­li­chen ther­mi­schen Wider­stand auf­grund des nicht idea­len Kon­takts der Fest­stof­fe. Der Kon­takt­wär­me­wi­der­stand ist von ver­schie­de­nen Fak­to­ren abhängig:

• der Nor­mal­kraft bzw. der Nor­mal­span­nung, die auf die Kon­takt­flä­che wirkt
• der Mikro­här­te der Oberfläche
• der Wär­me­leit­fä­hig­keit der Festkörper
• der Wär­me­leit­fä­hig­keit des Fluids im Zwischenraum
• der Tem­pe­ra­tur

Tem­pe­ra­tur­ver­lauf bei einem Oberflächenkontakt

Ver­öf­fent­lich­te Stu­di­en zum Wär­me­über­gang zwi­schen den Kon­takt­flä­chen ste­hen für nied­ri­ge Tem­pe­ra­tu­ren < 100 °C und gerin­ge Kon­takt­drü­cke sowie in einem Tem­pe­ra­tur­be­reich bis 1250 °C für Kon­takt­drü­cke ober­halb der Fließ­span­nung zur Verfügung.

Im aktu­el­len Pro­jekt wird ein bestehen­der Prüf­stand wei­ter­ent­wi­ckelt, um den für die Ther­mo­pro­zes­sie­rung rele­van­ten Tem­pe­ra­tur­be­reich bei nied­ri­gen Kon­takt­span­nun­gen zu unter­su­chen. Der Prüf­stand wird zur Mes­sung des ther­mi­schen Wider­stan­des zwi­schen Ober­flä­chen­kon­tak­ten ein­ge­setzt. Bei den Mes­sun­gen kön­nen die Tem­pe­ra­tur, die Nor­mal­kraft und die Atmo­sphä­ren­zu­sam­men­set­zung als Para­me­ter ein­ge­stellt wer­den. Die Unter­su­chun­gen umfas­sen ver­schie­de­ne Mate­ri­al­paa­run­gen, bestehend aus Stäh­len, Alu­mi­ni­um- oder Kup­fer­le­gie­run­gen sowie Kera­mi­ken. Die Ergeb­nis­se kön­nen genutzt wer­den, um Kon­takt­wär­me­wi­der­stän­de genau­er zu beschrei­ben und die Wär­me­über­tra­gung in Ther­mo­pro­zes­sen genau­er zu modellieren.

Betrei­ber von Ther­mo­pro­zess­an­la­gen erhal­ten so die Mög­lich­keit zur prä­zi­se­ren Pro­zess­steue­rung ihrer Wär­me­be­hand­lungs- und Erwär­mungs­vor­gän­ge. Anla­gen­bau­er kön­nen die Model­le für die Aus­le­gung ihrer Anla­gen nut­zen. Zulie­fe­rer von Ofen­her­stel­lern wie Inge­nieur­bü­ros für Pro­zess­mo­dell­ent­wick­lung und/oder Auto­ma­ti­sie­rungs­tech­nik erhal­ten zusätz­li­che Para­me­ter zur Ein­bin­dung in ihre Pro­zess­mo­del­le, die zur Stei­ge­rung der Ener­gie- und Res­sour­cen­ef­fi­zi­enz der Anla­gen ein­ge­setzt wer­den. Alle die­se Unter­neh­men kön­nen so die Qua­li­tät ihrer Pro­duk­te steigern.