In der Pulververarbeitung sind analytische Daten eine wichtige Triebkraft für den Fortschritt hin zu besseren Produkten und effizienteren Herstellungsverfahren. Instrumente, die neuartige, einzigartige und relevante Informationen liefern, ermöglichen ein besseres Verständnis des Pulververhaltens und damit die Lösung von Problemen, die sonst unlösbar wären, was die Rentabilität verändern könnte. Seit fast zwanzig Jahren kennen wir einige der anspruchsvollsten Herausforderungen bei der Pulververarbeitung und wissen, wie das FT4 Pulverrheometer zu deren Lösung beigetragen hat. Dieses Whitepaper fasst einige der Hauptgründe zusammen, die am häufigsten eine Investition in ein FT4 Pulverrheometer rechtfertigen, und hebt die Vorteile hervor, die sich aus den vom Gerät generierten Daten ergeben.

Einführung in das FT4 Pulverrheometer

Das FT4 Pulverrheometer wurde für eine umfassende Pulvercharakterisierung als Werkzeug zur Lösung von Problemen bei der Pulververarbeitung entwickelt. Es unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von anderen Pulvertestgeräten, aber bei der Beurteilung des industriellen Nutzens sind drei Merkmale entscheidend:

• Die Möglichkeit, Pulververarbeitungsbedingungen zu simulieren, indem Proben in einem verfestigten, mäßig belasteten, belüfteten oder fluidisierten Zustand geprüft werden.
• Die Anwendung der vielschichtigen Pulvercharakterisierung zur Bewertung der dynamischen Fließ-, Schüttgut- und Schereigenschaften, um ein möglichst umfassendes Verständnis für das Verhalten eines Pulvers zu erlangen.
• Unerreichte Empfindlichkeit, die die Unterscheidung von Pulvern ermöglicht, die von anderen Prüfgeräten als identisch eingestuft werden.

Wenn Sie mehr über die Funktionsweise des FT4 Pulverrheometers erfahren möchten, besuchen Sie bitte die Website von Freeman Technology.

Herstellung von Premium-Produkten

Eine präzise, genau definierte Spezifikation in Verbindung mit einer äußerst zuverlässigen Qualitätskontrolle (QC) bildet die Grundlage für die Marktführerschaft.

Hersteller verlassen sich auf das FT4 Pulverrheometer, um festzustellen, welche Pulvereigenschaften für eine bestimmte Anwendung optimal sind, und um eine Spezifikation zu definieren, die hervorragende Leistungen gewährleistet. Durch den Einsatz des FT4 für die Produktkontrolle stellen sie außerdem eine vorbildliche Konsistenz sicher, da die hohe Empfindlichkeit des Geräts in der Lage ist, selbst die kleinste Abweichung von dieser Spezifikation zu erkennen.

Die Fließfähigkeit eines Pulvers ist oft ausschlaggebend für seine Leistung, aber bei verschiedenen Anwendungen werden Pulver ganz unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt. Pulver können zum Beispiel in katalytischen Reaktoren oder Trockenpulverinhalatoren fluidisiert, zu Granulat, Pellets oder Tabletten gepresst oder extrudiert werden. In der Regel besteht das Ziel darin, einen genau kontrollierten, gleichmäßigen Fluss unter geringen Stressbedingungen zu erreichen - in einer kontinuierlichen Fertigungsanlage, auf der Bauplattform einer additiven Fertigungsmaschine, in einer komplizierten Düse oder mit einem anderen Pulver in einem Mischer.

Die einzigartige Fähigkeit des FT4, die Fließfähigkeit unter den verschiedensten Belastungsbedingungen zu messen, die bei der täglichen Verarbeitung auftreten, macht es möglich, für jedes Produkt eine optimale, relevante Spezifikation zu entwickeln, unabhängig von der Anwendung. Gut definierte Messprotokolle und ein hoher Automatisierungsgrad erleichtern den analytischen Arbeitsaufwand, der mit einer vorbildlichen Qualitätskontrolle zur Aufrechterhaltung dieser Spezifikation verbunden ist.

Beschleunigung von F&E

Eine umfassende, vielschichtige Charakterisierung des Verhaltens von Rohstoffen und Produkten bildet eine sichere Grundlage für einen raschen, wissensbasierten Fortschritt.

Forscher nutzen das FT4 Pulverrheometer, um das für schnellere Fortschritte erforderliche Verständnis zu entwickeln, indem sie die Auswirkungen von Variablen messen, die sonst nicht zugänglich sind, um komplexe Verhaltensweisen zu rationalisieren. Wenn man lernt, wie man das Verhalten von Pulvern durch Manipulation physikalischer Eigenschaften wie Partikelgröße und -form, Oberflächentextur und/oder Oberflächenenergie steuern kann, kann dies die Effektivität eines Forschungsprogramms verändern. Zu den wichtigsten kommerziellen Vorteilen gehören verkürzte Pilotversuche und der beträchtliche Gewinn einer schnelleren Vermarktung.

Betrachten wir die Entwicklung einer Pulverbeschichtung für eine Wirbelschichtanwendung. Die Reaktion des Pulvers auf die eingeleitete Luft wird entscheidend sein, so dass das Verhalten in einem spannungsarmen dynamischen Zustand und die Fähigkeit zur Fluidisierung von großer Bedeutung sein dürften. Diese Verhaltensweisen lassen sich nicht anhand der primären Partikeleigenschaften vorhersagen, so dass die Forscher zwei Möglichkeiten haben. Ein "Versuch und Irrtum"-Ansatz beinhaltet die schrittweise Anpassung der Bestandteile und die wiederholte Quantifizierung der Leistung in einer Pilotanlage. Die Alternative besteht darin, Pulvereigenschaften zu ermitteln, die das gewünschte Verhalten bestimmen, und ein Forschungsprogramm durchzuführen, das auf diese Eigenschaften abzielt. Dies ist nur möglich, wenn die gemessenen Schüttguteigenschaften zuverlässig quantifizieren, wie das Pulver unter dynamischen Bedingungen mit geringer Belastung fließt und wie es sich verflüssigen lässt, d. h. wie sich das Pulver im Prozess verhält. Sind diese Voraussetzungen gegeben, können Eigenschaften wie Partikelgröße und Morphologie spezifiziert oder modifiziert werden, um Pulver mit den gewünschten Schüttguteigenschaften herzustellen - ein effizienter, wissensbasierter Ansatz.

Da FT4-Messungen selbst auf kleinste physikalische Veränderungen reagieren, können selbst subtile Veränderungen bei Rohstoffen und Produkten erkannt und rationalisiert werden. Darüber hinaus bietet das FT4 die Möglichkeit einer umfassenden, vielschichtigen Charakterisierung - durch dynamische, Scher- und Schüttgut-Pulvertests - und ist damit für ein breites Spektrum an Prozessen und Produkten geeignet. In Kombination machen diese Vorteile das FT4 zu einem wesentlich leistungsfähigeren Forschungsinstrument als andere Pulvertester.

So lösen Sie Verarbeitungsprobleme

Zu verstehen, warum ein Pulver nicht optimal wirkt, ist der erste Schritt zur Entwicklung eines erfolgreichen Gegenmittels.

Verfahrenstechniker verwenden das FT4 Pulverrheometer, um die Informationen zu sammeln, die für eine erfolgreiche Ursachenanalyse von Problemen bei der Pulververarbeitung erforderlich sind, und um die effektivste Lösung zu ermitteln. Pulver stehen im Ruf, unregelmäßig und unvorhersehbar zu sein. Das liegt vor allem daran, dass die Bedeutung einer Prozess- oder Materialänderung leicht unterschätzt oder völlig übersehen werden kann. Die Messung des Fließverhaltens mit hoher Empfindlichkeit in Kombination mit ergänzenden Pulvereigenschaften identifiziert oft die Ursache eines Problems.

Nehmen wir an, ein Trichter weist einen unregelmäßigen Austrag auf, aber nur bei einem Rohstoff, nicht bei einem anderen. Eine Analyse der beiden Pulver zeigt, dass sich die Fließeigenschaften des problematischen Materials nach der Verfestigung deutlicher verändern. Dieses Pulver reagiert daher empfindlicher auf Befüllungsvorgänge und neigt eher zu Fließstörungen als Folge der Verfestigung unter seinem eigenen Gewicht. Eine mögliche Lösung könnte daher darin bestehen, bei der Arbeit mit diesem Material einen geringeren Füllstand des Trichters beizubehalten und es häufiger zu befüllen.

Die Fließfähigkeit steht auch, vielleicht weniger offensichtlich, mit einer Vielzahl anderer Verarbeitungsprobleme in Verbindung. Schlechte Fließeigenschaften können z. B. die Homogenität von Mischungen oder die mechanische Festigkeit von Tabletten und Pellets durch unzureichende Formfüllung und anschließende ineffektive Verdichtung beeinträchtigen.

Bei der Fehlersuche ist das FT4 in der Lage, die Fließfähigkeit zusammen mit anderen Pulvereigenschaften mit unvergleichlicher Empfindlichkeit zu quantifizieren, was seinen Wert maximiert, wobei die resultierenden Daten das notwendige Verständnis für die Entwicklung einer optimalen Lösung liefern.

So wählen Sie die beste Ausrüstung

Die Kompatibilität zwischen der Verarbeitungsumgebung und den inhärenten Eigenschaften des Pulvers ist der Schlüssel zu einem dauerhaften, störungsfreien Betrieb.

Gerätehersteller verwenden das FT4 Pulverrheometer, um die Eigenschaften von Pulvern zu bestimmen, die in einem bestimmten Gerät gut funktionieren, und um Geräte für Pulver mit bestimmten Eigenschaften zu spezifizieren. Durch die Messung der Eigenschaften jedes neuen Pulvers können sie eine umfangreiche Materialdatenbank aufbauen. Durch die Korrelation dieser Eigenschaften mit der beobachteten Leistung im Prozess werden die Eigenschaften von Pulvern ermittelt, die mit jedem Gerät kompatibel sind. Im Laufe der Zeit ermöglicht dies die effiziente Auswahl von "Right-First-Time"-Verarbeitungslösungen, was deutliche Kostenvorteile mit sich bringt.

Pulver sind nicht von Natur aus "gut" oder "schlecht", aber sie sind mit einer bestimmten Verarbeitungsumgebung kompatibel oder nicht. Das ideale Pulver für eine bestimmte Anwendung kann für eine andere Anwendung der schlimmste Fall sein. Die Abstimmung von Pulvern auf Anlagen, für die sie von Natur aus gut geeignet sind, bildet eine solide Grundlage für eine langfristige, äußerst zuverlässige Produktion.

Die Fähigkeit des FT4, eine umfassende Multiparameter-Pulvercharakterisierung durchzuführen, schlägt sich direkt in einer umfangreicheren Datenbank nieder, wodurch die Möglichkeit maximiert wird, robuste Korrelationen für alle Arten von Verarbeitungsgeräten zu erstellen. Die hohe Empfindlichkeit ermöglicht es, geringfügige Unterschiede zwischen der Eignung verschiedener Lösungen zu erkennen, wodurch sichergestellt wird, dass in jedem Fall die am besten geeignete Ausrüstung ausgewählt wird.

Optimierung der Rohstoffversorgung

Der Wechsel zu einem zuverlässigeren oder kostengünstigeren Lieferanten setzt voraus, dass vor der Einführung eines neuen Rohstoffs in der Anlage festgestellt werden kann, ob dieser gut funktioniert.

Pulververarbeiter nutzen das FT4 Pulverrheometer, um sichere Spezifikationen zu entwickeln, mit denen sich ein schlechtes von einem guten Rohmaterial zuverlässig unterscheiden lässt. Dies ermöglicht die Auswahl eines kosteneffizienten, zuverlässigen Lieferanten bei gleichzeitiger Sicherung der Anlagenleistung.

Die Entdeckung, dass ein neuer Rohstoff im Prozess schlecht abschneidet, obwohl er die Spezifikationen erfüllt, ist bei der Pulververarbeitung überraschend häufig. Es liegt nahe, das Risiko zu verringern, indem man bei einem bekannten Rohstoff bleibt, aber das kann sich nachteilig auf die Produktionskosten auswirken. Die Ursache des Problems liegt häufig in der Anwendung begrenzter Pulvertestverfahren, da diese zu ungenauen oder nicht robusten Spezifikationen führen können. Viele herkömmliche Verfahren messen nur eine einzige Pulvereigenschaft, oft mit schlechter Reproduzierbarkeit. Es ist daher durchaus möglich, dass ein neuer Rohstoff die erstellte Spezifikation erfüllt, aber im Prozess aufgrund von Unterschieden versagt, die von der Messung nicht erkannt oder nicht mit ausreichender Genauigkeit quantifiziert werden können.

Die Vorteile des FT4 in diesem Bereich spiegeln daher seine Vorteile für die Qualitätskontrolle wider. Da das FT4 die Prozessbedingungen simulieren kann, kann es relevantere und umfassendere Daten liefern, die es ermöglichen, eine robuste Spezifikation für eine Reihe von Prozessen zu definieren. Darüber hinaus ermöglicht die hohe Empfindlichkeit des Geräts die zuverlässige Identifizierung von Chargen, die die Spezifikation nicht erfüllen, und sei es auch nur um einen geringen Prozentsatz.

Zusammenfassung

Das FT4 Pulverrheometer wurde speziell als spezielles, universelles Pulvertestgerät konzipiert, um Pulververarbeitern die Möglichkeit zu geben, Daten zu generieren, die zur Lösung industrieller Probleme beitragen. Dieses Papier hebt einige Schlüsselbereiche hervor, in denen es sich erfahrungsgemäß als besonders wertvoll erweist. Industrielle investieren in ein FT4, weil sie wissen, dass es ihnen bei der Lösung von Problemen effektiver helfen wird als jedes andere Prüfgerät. Die Erfahrung zeigt auch, dass die daraus resultierenden Erträge die ursprüngliche Investition weit übersteigen.

Ressourcen für Pulververarbeiter

Auf der Website von Freeman Technology finden Sie eine Vielzahl von Schulungsmaterialien für alle Pulverhandhabenden, darunter die folgenden eBooks:

• Eine Einführung in Pulver
• Auswahl eines Pulvertesters
• Der Wert von Pulvertests

Erhältlich unter www.freemantech.co.uk/_ebook/