Verbundvorhaben: ISOWAVE - Entwicklung eines halbleiterbasierten und geregelten Mikrowellenheizwerkzeugs mit automatischem Bauteilauswurf für die Herstellung von Glasfaserdämmmaterial; Teilvorhaben: Entwicklung eines halbleiterbasierten Mikrowellengenerators zur homogenen Wärmeeinkopplung
Zeitraum
2022-01-01 – 2024-04-30
Bewilligte Summe
225.171,15 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EN4026D
Leistungsplansystematik
Energiesparende Industrieverfahren - Übergreifend und Sonstiges [EA3285]
Verbundvorhaben
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESN4)
Förderprogramm
Energie
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines halbleiterbasierten und geregelten Mikrowellenheizwerkzeugs mit automatischem Bauteilauswurf für die Herstellung von Glasfaserdämmkörpern. Die Zykluszeit wird von 3 auf 1 Minute (- 66 %) reduziert. Insgesamt wird der Energieverbrauch dabei je nach Serie um 75 – 89 % gesenkt. Der damit verbundene CO2-Ausstoß wird dabei durchschnittlich 230 g pro Bauteil reduziert. Der Umfang der Produktion beträgt in Deutschland über 500.000 Bauteile/a. Die Reduzierung der Zykluszeit wird erzielt, indem mit Hilfe einer Mikrowelle über den gesamten Querschnitt des Bauteilrohlings Wärme eingekoppelt wird. Der Wärmedurchgangswiderstand des Dämmkörpers muss folglich nicht mehr überwunden werden. Die Mikrowelle koppelt ausschließlich über das im Binder enthaltene Wasser an. Durch die Temperaturerhöhung wird im Binder eine Gelbildung ausgelöst und überschüssiges Wasser verdampft. Aus dem Reflexionssignal der halbleiterbasierten Mikrowelle und der Verschiebung der Resonanzfrequenzen des Mikrowellenapplikators wird der Leistungseintrag automatisch bestimmt. Der Konsolidierungsprozess wird dementsprechend beendet, sobald das gesamte freie Wasser verdampft ist. Die Mikrowelle schaltet daraufhin automatisch ab und beendet den Prozess, in dem das Werkzeug geöffnet wird. Durch diese Regelung wird der Energieeinsatz minimiert und die Prozesszeit unabhängig von der Bauteilgeometrie optimiert. Zudem wird die Formwerkzeugoberfläche mit Kanälen perforiert, sodass der Wasserdampf während des Prozesses entweichen kann. Dadurch wird die Konsolidierungs-/Aushärtetemperatur von 280 °C auf 110 °C herabgesetzt. Durch Abluftkanäle im Werkzeug wird der Wasserdampf während der Konsolidierung abgeführt und entweicht beim Öffnen des Werkzeugs nicht mehr in die Umgebung der Presse.