Die richtige Leistungsdichte für die Forschung und Entwicklung von Glas
Wenn man ein Infrarot-Annäherungssystem entwickelt, ist es verlockend, einfach eine bestimmte Tubenlänge auszuwählen und damit fertig zu sein. Doch wenn man tatsächlich im Labor neue Glasmaterialien entwickelt, weiß man, dass das nicht so einfach ist.
Das eigentliche Problem ist die Leistungsdichte – also welche Leistung pro Quadratzentimeter auf die Oberfläche wirkt. Wenn man das falsch handhabt, entstehen thermische Schocks oder eine ungleichmäßige Wärmeverteilung. Das will niemand.
Der Trick zur gleichmäßigen Wärmeverteilung
Die meisten Standard-Infrarotlampen strahlen die Wärme in einer geraden Linie ab. Im Forschungsbereich bedeutet das meist, dass der Mittelteil extrem heiß wird, während die Ränder kalt bleiben. Das ist frustrierend.
Wir lösen dieses Problem, indem wir die Windung des Glühfadens sowie die Verteilung der Leistung anpassen. Durch Änderungen der Windungshöhe können wir das Maximum der Intensität so anpassen, dass es zur Form des Glases passt. Zudem kann man verschiedene Leistungsbereiche innerhalb eines Systems definieren. Das ist sehr nützlich, denn die Ränder des Glases verlieren ihre Wärme viel schneller als der Kern. Mit dieser Vorgehensweise bleibt die Wärmeverteilung gleichmäßig.
Die technischen Aspekte
Wir verwenden hochreinen Quarz sowie spezielle Halogenfüllstoffe, um das richtige Spektrum zu erzeugen. Je nach Zusammensetzung des Glases kann man kurzwelliges Infrarot verwenden, um die Oberfläche schnell zu erhitzen, oder mittelwelliges Infrarot, falls die Wärme tiefer in das Material eingedringen soll.
Außerdem spielen auch die Verbindungen eine Rolle – sie werden nämlich sehr heiß. Wir verwenden Industriekontaktoren, damit die Kontakte unter Belastung nicht oxidieren und versagen.
Ein Hinweis: Wenn man versucht, durch extreme Leistungsdichten die Prozesszeiten zu verkürzen, darf man bei der Kühlung nicht sparen. Man benötigt dazu einen überdimensionierten Kühlkörper. Hochleistungslichtquellen belasten das Gehäuse stark. Wenn die Luftzufuhr nicht richtig eingestellt ist, können die Kabel schmelzen oder die Reflektoren verformt werden.
Raum für Experimente
Der Sinn der Forschung und Entwicklung besteht darin, mit den verschiedenen Parametern herumexperimentieren zu können. Unsere Systeme ermöglichen es, die Spannung sowie die Betriebszyklen nach Belieben anzupassen. So kann man genau sehen, wie ein neues Glasmaterial auf starken Temperaturgradienten reagiert – im Vergleich zu einem langsamen Temperaturanstieg.
Das ist viel besser, als jedes Mal den gesamten Heizkreis abbauen und neu aufbauen zu müssen, sobald man die Spezifikationen ändert. Man muss einfach nur die Einstellungen anpassen, den Test durchführen und die Ergebnisse erhalten. Einfach.