20 JAHRE - Bayerische Forschungsstiftung
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ProZess- unD ProDuKtionstechniK neue ProJeKte ProJeKtLeitung netZsch-gerätebau gmbh geschäftsleitung wittelsbacherstraße 42 95100 selb Dr. thomas Denner tel. 09287 / 881-0 Fax 09287 / 881-405 www.netzsch-thermal-analysis.com thomas.denner@netzsch.com ProJeKtPartner helmholtz Zentrum münchen Deutsches Forschungszentrum für gesundheit und umwelt (gmbh), institut für Ökologische chemie www.helmholtz-muenchen.de/ioec/ komplexe-molekulare-systeme/index.html Photonion gmbh www.photonion.de 90 Mehrdimensionale Analyse thermischer Prozesse heated interface (250 °c) tg – thermogravimetry heated transfer line (250 °c) sample sample holder schema der Kopplung zwischen thermowaage, fast-gc, ebeL und oatoFms eine neue technologie zur schnellen mehrdimensionalen chemischen analyse thermischer Prozesse nutzt die Vorteile einer schnellen gc-auftrennung und selektivität des sPi-toF- ms-nachweises in Kopplung mit der thermogravimetrie. Die thermische analyse ist eine wichtige instrumentelle Präzisionsmethode zur ana- lyse von temperaturabhängigen stoffeigen- schaften und zur Verfolgung chemischer reaktionen. Die Frage nach einer gleichzeitigen chemischen analyse aller Prozessprodukte führte u. a. zur Kopplung mit der massenspektrometrie und zur Kopplung mit der gaschromatographie. beide Verfahren weisen aber einschränkungen auf. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die entwicklung eines Verfahrens, das mit hoher Zeitauflösung und empfindlichkeit freigesetzte organische stoffe nachweisen kann. Durch eine neue, am helmholtz Zentrum konzipierte technik, die eine modulierte gaschromatographische trennung mit einer massenspektrometrischen analyse auf basis der Photoionisation koppelt, wird erstmals ein simultaner, zeitaufgelöster, selektiver und hochempfindlicher nachweis von chemischen spurenverbindungen während der thermischen analyse möglich. aus einem ebenfalls von der bayerischen Forschungsstiftung geförderten Projekt ist die Kopplung von thermowaage und sPi bekannt. als bedingt selektive ionisationsme- liquid co 2 gc oven heated capillary inlet (250 °c) fast gc column bPX 50 ebeL VuV light source VuV ebeL controller Pc & DaQ oa-toFms thode ist sPi nicht geeignet, isobare/isomere Verbindungen zu trennen; diese können aber durch chromatographische Verfahren separiert werden. Durch die Kopplung eines fast-gc-Verfahrens und der sPi-ms-Detektion wird eine zweidimensionale trennung erreicht. Das besondere dieses neuen Verfahrens ist, dass die zweidimensionale trennung alle 30 sekunden erfolgt und somit der thermische Prozess quasi-kontinuierlich mit hoher auflösung verfolgt werden kann. Die freigesetzten gase werden kontinuierlich durch einen modulator in die trennsäule des fast-gc geführt und durch repetitives aufheizen in die gc-säule injiziert. Die dabei durch den modulator erzeugte zeitliche integration soll zu einer deutlichen steigerung der nachweisempfindlichkeit des systems führen.
PartSUPPORT: Prozesskette für Strahlschmelzverfahren Links: Vorgehensweise zur gleichzeitigen optimierung der support-topologie und des bauteil-struktur- verhaltens; rechts: Verfestigung einer bauteilschicht und exemplarische support-Delamination infolge der Plastifizierung des werkstoffs Zur steigerung der ressourceneffizienz von strahlschmelzverfahren wird im Forschungsprojekt PartsuPPort eine durchgängige Prozesskette zur optimierung von supportstrukturen und die darauf basierende simulationsgestützte analyse des bauteil strukturverhaltens entwickelt. strahlschmelzverfahren bieten ein maßgebliches Potenzial für eine umfassende Flexibilität in der Produktionstechnik. Von essenzieller bedeutung für deren wirtschaftlichen einsatz auch bei kleinen stückzahlen ist die reproduzierbarkeit von bauteilen. Der thermisch aktivierte Prozess ist jedoch von zahlreichen instationären physikalischen effekten geprägt. Den größten einfluss auf die fertigungsbedingten bauteilverformungen und -eigenspannungen besitzen dabei die supportstrukturen (stützkonstruktionen). Diese beeinflussen durch ihre filigrane bau- weise die wärmetransportphänomene ent- scheidend. aktuell kann die Prozessstabilität nur durch aufwendige experimentelle test- reihen sichergestellt werden. Ziel des Forschungsprojektes ist deshalb die umsetzung einer Produktion ohne ausschuss und damit übergeordnet die Vermeidung der Produktionsqualifizierung direkt an der Fertigungsanlage. Dies soll durch den zur Fertigung vorgelagerten einsatz von digitalen werkzeugen ermöglicht werden. Die methoden und modelle sollen dabei zu einer Prozesskette kombiniert werden, um anwendern zukünftig ein Quelle bmw group Plastifizierung des werkstoffs während der schichtverfestigung Fertigungsbedingte Delamination der supportstruktur industriell nutzbares werkzeug zur Verfügung zu stellen. Die simulationsgestützte Prozesskette auf basis der Finite-elementemethode (Fem) soll eine analyse des Fertigungsprozesses unter expliziter berücksichtigung des einflusses der verwendeten supportstrukturen ermöglichen. Dadurch können die bauprozessparameter simulationsgestützt qualifiziert und erprobt werden. gleichzeitig wird angestrebt, ein optimierungssystem für supportstrukturen zu entwickeln und mit der simulation zu koppeln, um das supportvolumen systematisch zu reduzieren und damit die ressourceneffizienz von strahlschmelzverfahren signifikant zu steigern. ProZess- unD ProDuKtionstechniK neue ProJeKte ProJeKtLeitung caDFem gmbh geschäftsführung marktplatz 2 85567 grafing erke wang tel. 08092 / 7005-28 Fax 08092 / 7005-570 www.cadfem.de ewang@cadfem.de ProJeKtPartner bmw group rapid technologies center www.bmw.de eos gmbh solution engineering m www.eos.info Festo ag & co. Kg abteilung si-t www.festo.com iwb anwenderzentrum augsburg, technische universität münchen geschäftsfeld Digitale Fabrik www.iwb-augsburg.de netfabb gmbh entwicklung www.netfabb.com 91
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heated<br />
interface<br />
(250 °c)<br />
tg – thermogravimetry<br />
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line (250 °c)<br />
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sample<br />
holder<br />
schema der Kopplung zwischen thermowaage, fast-gc, ebeL und oatoFms<br />
eine neue technologie zur schnellen mehrdimensionalen chemischen analyse thermischer<br />
Prozesse nutzt die Vorteile einer schnellen gc-auftrennung und selektivität des sPi-toF-<br />
ms-nachweises in Kopplung mit der thermogravimetrie.<br />
Die thermische analyse ist eine wichtige<br />
instrumentelle Präzisionsmethode zur ana-<br />
lyse von temperaturabhängigen stoffeigen-<br />
schaften und zur Verfolgung chemischer<br />
reaktionen. Die Frage nach einer gleichzeitigen<br />
chemischen analyse aller Prozessprodukte<br />
führte u. a. zur Kopplung mit der<br />
massenspektrometrie und zur Kopplung mit<br />
der gaschromatographie. beide Verfahren<br />
weisen aber einschränkungen auf. Ziel des<br />
Forschungsvorhabens ist daher die entwicklung<br />
eines Verfahrens, das mit hoher Zeitauflösung<br />
und empfindlichkeit freigesetzte<br />
organische stoffe nachweisen kann. Durch<br />
eine neue, am helmholtz Zentrum konzipierte<br />
technik, die eine modulierte gaschromatographische<br />
trennung mit einer massenspektrometrischen<br />
analyse auf basis der Photoionisation<br />
koppelt, wird erstmals ein simultaner,<br />
zeitaufgelöster, selektiver und hochempfindlicher<br />
nachweis von chemischen spurenverbindungen<br />
während der thermischen analyse<br />
möglich.<br />
aus einem ebenfalls von der bayerischen<br />
<strong>Forschungsstiftung</strong> geförderten Projekt ist<br />
die Kopplung von thermowaage und sPi bekannt.<br />
als bedingt selektive ionisationsme-<br />
liquid co 2<br />
gc oven<br />
heated capillary<br />
inlet (250 °c)<br />
fast gc column<br />
bPX 50<br />
ebeL<br />
VuV light source<br />
VuV<br />
ebeL controller<br />
Pc & DaQ<br />
oa-toFms<br />
thode ist sPi nicht geeignet, isobare/isomere<br />
Verbindungen zu trennen; diese können<br />
aber durch chromatographische Verfahren<br />
separiert werden. Durch die Kopplung eines<br />
fast-gc-Verfahrens und der sPi-ms-Detektion<br />
wird eine zweidimensionale trennung<br />
erreicht. Das besondere dieses neuen Verfahrens<br />
ist, dass die zweidimensionale trennung<br />
alle 30 sekunden erfolgt und somit der<br />
thermische Prozess quasi-kontinuierlich mit<br />
hoher auflösung verfolgt werden kann. Die<br />
freigesetzten gase werden kontinuierlich<br />
durch einen modulator in die trennsäule des<br />
fast-gc geführt und durch repetitives aufheizen<br />
in die gc-säule injiziert. Die dabei durch<br />
den modulator erzeugte zeitliche integration<br />
soll zu einer deutlichen steigerung der nachweisempfindlichkeit<br />
des systems führen.
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