Prozesssimulation

Die numerische Simulation mit modernen Rechnern ist ein wichtiges Hilfsmittel, um Entwicklungszeit zu sparen und kostspielige Fehlschläge zu vermeiden. Im ersten Schritt werden die relevanten Vorgänge identifiziert und in physikalisch-chemische Modelle übersetzt, diese dann in mathematische Gleichungen umgesetzt und durch spezielle Rechenverfahren numerisch gelöst.

Simulation der thermischen Belastung eines Rotationszerstäubers

Das Keylab Glastechnologie führt Simulationsrechnungen durch, mit denen sich auch verborgene Eigenschaften oder schwer zu messende Größen von Glasprozessen und Glasprodukten bestimmen lassen. Die Ergebnisse liefern so wertvolle Hinweise zur Verbesserung von Herstellungs- und Verarbeitungsprozessen.
Beispielsweise können Restspannungen in thermisch behandelten Glasprodukten berechnet  und in Beziehung zum Abkühlverlauf gesetzt werden. Dies ist besonders bei Erzeugnissen mit komplexer Formgestaltung nützlich. Solche Simulationen sind eine wichtige Grundlage für die Optimierung des Kühlprozesses und dem Abbau von inneren Spannungen sowie für die gezielte Einstellung von Glaseigenschaften.
Die Simulation kann genutzt werden, um thermo-fluiddynamische Prozesse während des Schmelzens von Glas zu beschreiben. Durch Modell- und Parametervariation kann ein verifiziertes Modell genutzt werden, um eine Glasschmelzwanne zu optimieren oder das Verweilzeitverhalten zu verbessern. In jedem Fall erlaubt die Simulation Einblicke in ansonsten schwer einsehbare Bereiche.
Mit Hilfe der Simulation kann auch die der Schmelze nachfolgende Glasverarbeitung dargestellt werden. So konnte beispielsweise das thermische Durchbiegen von Glasscheiben erfolgreich abgebildet werden oder die Wärmezufuhr in Bearbeitungsmaschinen optimiert werden.
Trotz ihrer interessanten Möglichkeiten kann die Computersimulation Experimente nicht ersetzen. In die Berechnungen gehen Stoffeigenschaften als Parameter ein, welche gemessen werden müssen. Außerdem müssen Modellvorstellungen validiert und verbessert werden, indem man Simulations- und Messergebnisse miteinander vergleicht. Das Keylab Glastechnologie entwickelt speziell für den Werkstoff Glas Messmethoden weiter und setzt diese ein, u.a. die optische Emissionsspektroskopie und Thermographie. Beide Methoden ermöglichen eine berührungslose Analyse und Charakterisierung der Glasoberfläche - nicht nur bei Laborproben, sondern auch während des Herstellungs- und Verarbeitungsprozesses.