Branche

Forschung & Entwicklung – Laboröfen und Klimaprüfkammern für F&E

Forschung und Entwicklung braucht thermische Systeme, die mit dem Experimentierraum mitwachsen, von der ersten Probe im Rohrreaktor bis zur Pilot-Charge im Kammerofen. NTH Therm bietet das vollständige Spektrum mit der Flexibilität, die F&E braucht.

Thermische Systeme für Forschung und Entwicklung

Forschung und Entwicklung braucht thermische Ausrüstung, die mit dem Projektverlauf mitdenkt. In frühen Entwicklungsphasen sind kleine Batches, maximale Flexibilität und einfache Zugänglichkeit wichtig. Mit fortschreitendem Scale-up rücken Reproduzierbarkeit, Prozessübertragbarkeit und Dokumentation in den Vordergrund.

NTH Therm bietet thermische Systeme für jede Entwicklungsphase, von der ersten Probe im Rohrofen bis zur Pilot-Charge im Kammerofen, kombiniert mit Klimaprüfkammern für die Charakterisierung von Werkstoffen und Bauteilen unter Umgebungseinfluss.

Laboröfen IBF – Kompakt, präzise, vielseitig

IBF-Laboröfen sind die Universalwerkzeuge im F&E-Labor. Kompakte Bauweise für den Tisch- oder Unterbaubetrieb, schnelle Aufheizzeiten, gute Zugänglichkeit über die Fronttür, intuitives Touch-HMI.

Typische F&E-Anwendungen:

  • Werkstoffcharakterisierung bei definierten Temperaturen
  • Wärmebehandlung von Kleinproben (Metallographie, Härtemessung)
  • Keramisches Sintern (Labormaßstab, Probenpellets, kleine Bauteile)
  • Ausbrennen und Calcinieren von Precursoren
  • Trocknen und Ausheizen von Proben vor der Analyse
  • Kurzzeit-Temperversuche für Prozessoptimierung

Verfügbare Temperaturbereiche: je nach Konfiguration bis 1100 °C oder bis 1300 °C. Umluftoption für Gleichmäßigkeit auch bei Niedrigtemperaturprozessen.

Rohröfen TH1 – Atmosphärenkontrolle im Reaktorrohr

Der Rohrofen TH1 ist das Arbeitspferd des Syntheselabors. Das heizbare Reaktorrohr (Quarz, Korund, Sonderwerkstoffe) ermöglicht die präzise Atmosphärenkontrolle, die viele Materialsynthesenreaktionen erfordern.

Einsatzbereiche:

  • Reduktionsglühen unter H2/N2 oder reinem H2 (Metallpulver, Katalysatoren)
  • Oxidationsglühen unter definiiertem O2-Partialdruck
  • Inertgasbehandlung unter Ar oder N2 (oxidationsempfindliche Materialien)
  • Atmosphärensynthese: Festkörperreaktionen unter präzise eingestellter Gasumgebung
  • Carbonisierung (Kohlenstoffmaterialien, unter N2 bis 1300 °C)
  • CVD-ähnliche Prozesse mit kontrollierten Precursorgas-Strömen
  • Nasschemisch präparierte Schichten auf Trägern (Katalysatoren, Elektroden)

Gasführung: Einlass und Auslass mit Flansch, Möglichkeit zur Kombination mehrerer Gase über Massendurchflussregler (MFC), nachgelagerte Abgasnachbehandlung.

Klimaprüfkammern für Materialcharakterisierung

Werkstoffe und Bauteile werden in der F&E-Phase unter Umgebungsbedingungen charakterisiert, die der späteren Anwendung entsprechen. ACS-Klimaprüfkammern ermöglichen:

Beschleunigte Alterungstests Statt Monate zu warten, bis ein Werkstoff unter Normalklima altert, werden in Klimakammern Temperatur, Feuchte und Zyklen so kombiniert, dass in wenigen Wochen Alterungseffekte von Jahren induziert werden, bei Polymeren, Klebstoffen, Beschichtungen und Batteriezellen.

Temperaturwechseltests Lötverbindungen, Vergussmassen, Hybridmodule und beschichtete Substrate werden durch schnelle Temperaturwechsel auf ihre Beständigkeit gegenüber thermomechanischen Spannungen geprüft.

Korrosionsverhalten Kombination aus erhöhter Feuchte und Temperatur simuliert Korrosionsbedingungen für neue Werkstoffe und Oberflächenschutzschichten.

Materialentwicklung für E-Mobilität und Energiespeicher Neue Kathoden- und Anodenmaterialien, Elektrolyte und Separatoren werden unter kontrollierten Temperaturbedingungen elektrochemisch charakterisiert.

Scale-up von Labor zu Pilotproduktion

Der Sprung vom Labor zur Pilotproduktion ist kritisch: Prozesse, die im Rohrreaktor perfekt funktionieren, können im Kammerofen andere Ergebnisse liefern. NTH Therm begleitet diesen Transfer:

Phase 1 (Laborofen / Rohrofen): Prozessparameter ermitteln (Temperatur, Zeit, Atmosphäre, Aufheizrate)

Phase 2 (Kleinkammerofen ICF / Multifunktionsofen IRF): Chargenvergrößerung, Einfluss von Ofenatmosphäre und Gleichmäßigkeit

Phase 3 (Serienofen): Vollständige Prozessvalidierung, Reproduzierbarkeit, Wirtschaftlichkeitsberechnung

NTH Therm berät bei der Auswahl geeigneter Anlagen für jede Phase und liefert alle Systeme aus einer Hand, für eine kohärente, nachverfolgbare Prozessentwicklung.

Häufige Fragen

Was unterscheidet Laboröfen für F&E von Produktionsöfen?

F&E-Laboröfen sind auf kleine Chargen, hohe Flexibilität und maximale Reproduzierbarkeit ausgelegt. Wichtig sind präzise Temperaturregelung mit feiner Auflösung, gute Zugänglichkeit für Proben und Thermoelemente, Atmosphärenfähigkeit (Gasanschlüsse, Gasführung) und kompakte Bauweise für den Laborbetrieb. IBF-Laboröfen und TH1-Rohröfen erfüllen diese Anforderungen.

Wie wird eine definierte Gasatmosphäre im Rohrofen realisiert?

Rohröfen TH1 werden mit einem keramischen oder Quarzrohr ausgestattet, das auf beiden Seiten mit Flanschen und Anschlussstücken für Gasein- und -auslass versehen wird. Sauerstoffgehalt, Gasgemische (H2/N2, CO/CO2, Ar+H2) und Druckbeaufschlagung lassen sich so präzise einstellen. Für hochreine Atmosphären werden zusätzliche Gaswäscher und Sauerstoffsensoren eingesetzt.

Kann NTH Therm Öfen mit Datenlogging für wissenschaftliche Dokumentation liefern?

Ja. Alle NTH Therm Öfen können mit SPS-gestützter Aufzeichnung aller Prozessparameter (Temperatur, Zeit, Atmosphäre) geliefert werden. Für höhere Anforderungen: Prozessvisualisierung mit historischer Datenaufzeichnung, Exportfunktionen für wissenschaftliche Auswertung und FDA 21 CFR Part 11-kompatible Aufzeichnung auf Anfrage.

Ab welcher Stückzahl lohnt sich der Übergang von Labor- zu Produktionsöfen?

Die Grenze ist fließend. Laboröfen IBF eignen sich bis ca. 5–10 kg Chargenmasse, Rohröfen TH1 für Proben bis ca. 2 kg. Ab Pilotchargen von 10–50 kg sind kleine Kammeröfen (ICO, ICF kleine Baugrößen) oder der Multifunktionsofen IRF die nächste Stufe. NTH Therm begleitet diesen Scale-up-Prozess.