Simulationsbasierte Prozessentwicklung zur Herstellung von Submikrometer-Glaspartikeln

Titelangaben

Kyrgyzbaev, Kanat:
Simulationsbasierte Prozessentwicklung zur Herstellung von Submikrometer-Glaspartikeln.
2018 . - VI, 132 S.
( Dissertation, 2017 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften)

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Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von dünnen Glasflakes mit hohem Aspektverhältnis. Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, die physikalischen Vorgänge während der Herstellung von Glasflakes und ihren Einfluss auf die Qualität des Endprodukts nachzuvollziehen, um den gesamten Vorgang verfahrenstechnisch zu optimieren und eine reproduzierbare Herstellung von Glasflakes mit eng definiertem Eigenschaftsprofil, wie Flake-Dicke und relativem Durchmesser, zu ermöglichen. Zu diesem Zweck kommt neben der experimentellen Arbeit die numerische und analytische Modellierung der Strömung der Glasschmelze in dem Zerstäuber zum Einsatz. Eine rein experimentelle Arbeit erweist sich, aufgrund der hohen Anzahl an Parametern, als sehr aufwändig. Eine mathematische Modellierung soll in diesem Fall den Einfluss der einzel-nen Parameter auf die Dicke des Flakes genauer quantifizieren und eine Vorhersage der Dicke, in Abhängigkeit der Material- bzw. Betriebsparameter, ermöglichen. Außerdem werden numerische Simulationen eingesetzt, um das Wärmemanagement und die Strukturmechanik des verwendeten Zerstäubers zu optimieren.

Abstract in weiterer Sprache

The present work deals with the manufacturing of thin glass flakes with a high aspect ratio. The main aim of this work is to understand the physical processes during the production of glass flakes and their influence on the quality of the final product in order to optimize the entire process and to enable a reproducible manufacturing of glass flakes with a narrowly defined geometrical properties. For this purpose, in addition to the experimental work, the numerical and analytical modeling of the flow of molten glass in the atomizer is used. A purely experimental work proves to be very complicated due to the high number of parameters. In this case, a mathematical modeling should more accurately quantify the influence of the individual parameters on the thickness of the flake and allow a prediction of the thickness, depending on the material or operating parameters. In addition, numerical simulations are used to optimize the thermal management and structural mechanics of the atomizer.