Korrekte Temperaturregulierung in der Smart-Fab-Glovebox
Wenn man eine Smart-Fab für die Industrie 4.0 aufbaut, wird schnell klar, dass Heizen nicht einfach nur darin besteht, die Temperatur zu erhöhen. Es geht vielmehr darum, wie man die Energie tatsächlich in das Material bringen kann.
In einer Glovebox verwenden wir Infrarotheizung. Warum? Weil dabei Strahlung verwendet wird. Anstatt versuchen zu müssen, den gesamten inerten Gasstrom in der Kammer zu erhitzen – was im Grunde Zeit- und Energieverschwendung ist – trifft die Infrarotstrahlung direkt auf das Zielmaterial. Das ist effektiv und effizient.
Die Steuerung
In einer Smart-Fab ist Platz immer begrenzt – daher braucht man viel Wärme bei minimalen Abmessungen. Wir kombinieren diese Infrarotelemente mit PID-Steuerungen, die über einen PLC gesteuert werden. Das ist eine hervorragende Lösung, denn man kann genau sehen, was vor sich geht. Man kann den Stromverbrauch sowie Temperaturschwankungen in Echtzeit überwachen. Ein Hinweis: Wenn man hohe Leistungen einsetzt, sollte man darauf achten, dass die Dichtungen und Gummiteile dafür geeignet sind. Infrarotstrahlung ist sehr intensiv – wenn die Dichtungen nicht dafür geeignet sind, verschlechtern sie sich viel schneller als normalerweise.
Die technischen Details
Wir verwenden in der Regel Fäden, die in Quarzkörpern eingebettet sind. Wir nutzen spezielle Beschichtungen, um die Wellenlänge anzupassen – meist handelt es sich dabei um Kurzwellen-Infrarotstrahlung. Diese Strahlung dringt tiefer in das Material ein und reagiert fast sofort, wenn man die Spannung ändert. Genau diese Geschwindigkeit ist es, die es ermöglicht, die digitalen Prozesse effektiv zu steuern.
Um die Wartung zu erleichtern, verwenden wir standardisierte Anschlüsse. Sie können einfach eingesetzt werden. Falls möglich, sollten die Geräte an eine Hochfrequenzwechselspannungsversorgung angeschlossen werden. So erhält man viel präzisere Temperaturkontrollen als mit herkömmlichen Relais.
Einsatz in der Produktion
Letztendlich wollen wir alle kürzere Produktionszyklen. Infrarotelemente erreichen ihre Zieltemperatur bereits in Sekunden. Im Vergleich dazu haben resistive Heizsysteme eine erhebliche Verzögerung – das macht einen großen Unterschied. Dadurch entsteht ein viel gleichmäßigeres Wärmeprofil auf dem Werkstück.
Aber es gibt einen Haken: Die Sichtlinie zum Heizelement ist wichtig. Wenn die Form des Werkstücks den Weg der Heizstrahlung blockiert, entstehen kalte Stellen. Man kann die Heizelemente nicht einfach so einsetzen – man muss genau planen, wo sie platziert werden sollen, basierend auf der physischen Anordnung des Werkstücks.