Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Innovatives Messgerät bestimmt in Minutenschnelle die Temperatur- und Wärmeleitfähigkeit

19.04.2010
Zusammen mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt hat die Pausch Messtechnik GmbH ein Gerät entwickelt, das in der Regel innerhalb nur einer Minute die Wärme- und Temperaturleitfähigkeit sowie die spezifische Wärmekapazität verschiedenster Stoffe bestimmt. Neben der kurzen Messzeit zeichnet sich das THB-10 durch eine einfache Präparation der Stoffproben sowie eine leichte Bedienung aus. Speziell geschultes Personal ist nicht nötig, die Messungen können auch im laufenden Betrieb erfolgen. Mit einem Einführungspreis von 28.000 Euro ist das Messgerät auch für kleine und mittelgroße Unternehmen erschwinglich.

Bis zu acht Stunden dauert es, mit herkömmlichen Messverfahren Wärmeleitfähigkeit, Temperaturleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität von Stoffen zu ermitteln. Zudem sind drei verschiedene kostspielige Messgeräte erforderlich. Deutlich schneller und kostengünstiger geht es mit dem THB-10 (Transient Hot Bridge), einem neuartigen Messgerät, das die Pausch Messtechnik GmbH aus Haan bei Düsseldorf zusammen mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) entwickelt hat. Das Gerät, dessen Serienfertigung vor kurzem angelaufen ist, erledigt alle drei Messungen gleichzeitig. Normalerweise liegen die Ergebnisse bereits nach einer Minute vor. Damit bietet das THB-10 die Möglichkeit, sehr schnell und vergleichsweise kostengünstig Reihenmessungen geringfügig veränderter Materialien durchzuführen und zuverlässig zu vergleichen – egal, ob es sich um Festkörper, Schüttgüter, Gele, Pasten oder Flüssigkeiten handelt.

Produktmanager Tobias Pausch sieht sein Gerät u. a. in der Baustoffindustrie als nützliches Werkzeug, um ressourcenschonende Lösungen und energieeffiziente Produkte herzustellen. Als Anwender hat er unter anderem Prüfinstitute und die Hersteller von Bau- und Dämmstoffen im Blick. Schließlich ist die Wärmeleitfähigkeit, also die Fähigkeit eines Stoffes oder Gases thermische Energie zu transportieren, ebenso wie die Temperaturleitfähigkeit ein zentraler Parameter neuer, effizienter Dämmstoffe. Letztere beschreibt die Geschwindigkeit, mit der sich die Erwärmung durch den Stoff ausbreitet.

Neuartiger Sensor sorgt für hohe Messgenauigkeit

Das THB-10 besteht aus einem Heizfoliensensor, einem Messgerät für Konstant-Stromquellen und einer Auswerte- und Bediensoftware. Wichtigster Bestandteil ist dabei der neuartige, patentierte Sensor. Dieser besteht aus einer Brückenschaltung aus Widerständen auf einer speziellen Leiterbahn, die in eine temperaturstabile Folie eingebettet ist. Diese Brückenschaltung sorgt für eine hohe Messegenauigkeit. Bei starren Proben wie Steinen oder Glas wird der Foliensensor zwischen zwei Proben gelegt und festgeklemmt. Bei Schüttgütern aller Art sowie Sediment wird er in einen Rahmen gespannt und in das Material gesteckt. Für flüssige Materialien lässt er sich zu einem Zylinder formen, der dann mit der Probe gefüllt wird. Der Meßbereich des Foliensensors liegt zwischen –40 °C und 180 °C.

Sind die Proben mit dem Foliensensor für die Messung vorbereitet, wird ein definierter Strom angelegt, abhängig von dem zu messenden Stoff. Aus dem Aufheizen der Widerstände der Schaltung und der vom Messgut abführten Wärme sowie der Zeit berechnet das System mit speziellen Algorithmen Wärme- sowie Temperaturleitfähigkeit und leitet daraus die spezifische Wärmekapazität des Stoffes ab.

Geringer Präparationsaufwand und einfache Bedienung erlauben Messungen im Produktionsprozess

Bisherige Verfahren benötigen neben einer aufwändigen Probenvorbereitung geschultes Fachpersonal zur Durchführung und Auswertung der Messungen. Nicht so beim THB-10. Der Präparationsaufwand ist minimal und es ist einfach und schnell zu bedienen. Die Benutzerführung erfolgt menügesteuert in einzelnen Schritten. Bedient das Personal das Gerät falsch, erfolgt sofort eine Warnung und ein Hinweis, welche Fehler aufgetreten sind. Umständliche, zeitraubende und fehleranfällige Referenz- und Kalibriermessungen gehören der Vergangenheit an. Die Softwaresteuerung optimiert selbsttätig den Messvorgang, reduziert die Zeit und minimiert die Unsicherheit. Noch vorhandene Messunsicherheiten werden nachvollziehbar dokumentiert. Das Messergebnis wird mit der optimal benötigten Messstromstärke und Messdauer ausgegeben.

Mit diesen Vorteilen ist das THB-10 auch für den Einsatz in der Produktionsumgebung sehr gut geeignet. Kleine und mittlere Unternehmen, die nicht über entsprechend geschultes Personal zur Durchführung komplexer Messungen verfügen, profitieren von der einfachen Bedienung und Handhabung. Auch der Preis soll diese Zielgruppe ansprechen. Der Einführungspreis für das THB-10 ist 28.000 Euro. Vergleichbare Plattengeräte, die für jede einzelne Messung mehrere Stunden benötigen, sind fast doppelt so teuer.

THB-10 ist im Mai auf der Messe Control in Stuttgart zu sehen
Bei der Messung der Wärmeleitfähigkeit deckt das Gerät einen Bereich zwischen 0,02 und 100 W/mK ab. Die Messunsicherheit beträgt dabei je nach Sensor und Stoff bis zu maximal 3 Prozent*, die Reproduzierbarkeit ist besser als 0,5 Prozent. Bei der Temperaturleitfähigkeit liegt der Messbereich zwischen 0,05 und 10 m2/s, die Messunsicherheit bei 6 Prozent*, die Reproduzierbarkeit ist besser als 1,5 Prozent. Die spezifische Wärmekapazität wird aus dem vorliegenden Ergebnis der Wärme- und Temperaturleitfähigkeit berechnet.

Das THB-10 besitzt USB-Schnittstellen, eine Ethernet-Anbindung, serielle Schnittstelle RS232 sowie Anschlussmöglichkeit für IEEE-488.

„Im vergangenen Jahr haben wir den Prototypen des Systems bereits auf einigen Messen vorgestellt. Dieses Jahr wird das THB-10 unter anderem vom 4. bis 7. Mai auf der CONTROL in Stuttgart, vom 18. bis 20. Mai auf der Sensor+Test in Nürnberg und Ende Oktober auf der K'2010 in Düsseldorf präsentiert“, fügt Tobias Pausch hinzu und freut sich auf das rege Interesse der Anwender.

* Berechnungsmethode nach ISO-GUM mit k=2

Silke Thole | Redaktionsbüro Text & Ton
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Neues Verfahren zur Inprozesskontrolle in der Warmumformung
18.08.2017 | Fachhochschule Südwestfalen

nachricht Forschungsprojekt zu optimierten Oberflächen von Metallpulver-Spritzguss-Werkzeugen
17.08.2017 | Hochschule Pforzheim

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie