VorlesenLaserfügen von Rohrgläsern für Solarreceiver (Lafuesol)
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Fördermaßnahme: Ressourceneffizienz in der Produktion: Energieeffizienz in der Produktion
Forschungsziel: Der Bedarf für die Forschungsaufgabe leitete sich aus der derzeitigen Fertigung in der glasverarbeitenden Industrie, basierend auf Brennertechnologie, ab. Diese Technologie zeigt einen geringen Absorptionsgrad der Flamme am Glas und chemischen Einfluss auf die Produkte durch Kondenswasser bei wenig reproduzierbaren Prozessen. Weitere Nachteile für das Bedienpersonal sind enorme Hitzebelastung durch hohe Umgebungstemperaturen und ultraviolette Strahlung aus der Gasverbrennung. Die Zielstellung dieses Projektes war die produktionstechnische Substitution der Flamme hin zum individuellen Laserfügen von Rohrgläsern z.B. für Solarreceiver, sowie die Entwicklung einer temperaturfeldbasierten Prozessregelung zur Umsetzung auf einem vollautomatischen Maschinensystem.
Ansprechperson Projektkoordination
Roger Knetsch +49 6471 9394-0
roger.knetsch@arnold-gruppe.de
Ansprechperson bei PTKA
Dipl.-Ing. Ulrike Kirsten
+49 721 608-31411
ulrike.kirsten@kit.edu
Zur Herstellung von Solarreceivern wurde eine neuartige laserbasierte Fügetechnologie für Rohrgläser entwickelt, mit der das bisherige Brennerverfahren ersetzt und die Energieeffizienz des Verfahrens erhöht wird. Der Energiebedarf kann durch Reduktion der energetischen Verluste, welche typisch für die Brennerfertigung sind, gesenkt werden. Gleichzeitig wird dadurch eine schnellere Erwärmung erreicht, was zu einer Steigerung der Produktivität führt. Für die Überführung der Fertigungstechnologie in den Produktionsprozess wurde eine Prozessautomation gewählt, die das das Temperaturfeld erfasst und in einem Regelkreis zur Prozessführung weiterverarbeitet.
Folgende Einzelergebnisse liegen vor:
1. Verfahren zur Erfüllung der Anforderungen an einen qualitativ hochwertigen und haltbaren Glasfügeprozess von Solarthermieröhren,
2. Nachweise eines reproduzierbaren Glasfügeprozesses durch eine optimale Temperaturführung,
3. Versuchsergebnisse, die eine bessere Spannungsverteilung im Glasrohr ohne chemische Beeinflussung der Fügezone aufzeigen,
4. Der neue Prozess ist ohne Verschmutzung der Fügezone durch Brennerpartikel, Rußbildung und Kondenswasserbildung.
5. Der wirtschaftliche Vorteil bei einem optimalen Einsatz des Lasers konnte erbracht werden.
Es hat sich gezeigt, dass die Prozesszeiten beim laserbasierten Fügen gegenüber der Verwendung eines Gasbrenners signifikant kürzer waren ¿ und zwar um 62 bis 82 Prozent, abhängig von der Rohrglasgeometrie. Ein Prototyp demonstriert das vollautomatische Verfahren. Die Peripherietechnologien (Eigenspannungsanalyse, Infrarotkamera) wurden applikationsentkoppelt für die Glasbranche bereitgestellt. Die entwickelte Maschinentechnik kann neben der Fertigungsmöglichkeit für Solarreceiver auch für andere Anwendungsgebiete z.B. in der Quarzglasverarbeitung eingesetzt werden. Mit diesen Maßnahmen wird eine im Hinblick auf Energieeinsatz und Produktivität eine optimierte Fertigung für große Stückzahlen an Solarreceiver erreicht.
- Herbert Arnold, Glastechnischer Maschinen- und Apparatebau GmbH & Co. KG
- ilis gmbh
- Ircam GmbH
- Kollektorfabrik GmbH & Co. KG
- Laser Zentrum Hannover e. V.
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