Wie man das Glasherzenprozess richtig durchführt – ohne Enttäuschungen
Es gibt nichts Schlimmeres, als stundenlang an einem Stück Laborglas zu arbeiten, nur um anschließend festzustellen, dass es wegen interner Spannungen zerbricht. Das passiert meist während der Abkühlphase. Wenn die Temperatur auch nur um ein paar Grad schwankt, handelt es sich dabei um ein Risiko – man spielt quasi mit dem Leben der Glasbehälter. Ein falscher Handgriff und sie explodieren bereits beim Anlegen eines Vakuums oder durch thermische Schocks.
Warum ist eine Genauigkeit von 0,1°C so wichtig?
Glas hat einen sehr spezifischen „Optimalpunkt“ – den sogenannten Glasherzenpunkt – bei dem die Moleküle endlich zur Ruhe kommen. Man muss genau diese Temperatur erreichen, sie dort halten und anschließend langsam senken.
Wir verwenden Infrarotstrahler sowie eine Hochfrequenz-PID-Steuerung – schließlich sind diese Methoden sehr schnell. Herkömmliche Widerstandsspulen hingegen reagieren sehr langsam. Doch mit Infrarotstrahlern ändert sich die Temperatur sofort, sobald man die Spannung anpasst. So bleibt die Genauigkeit gewährleistet.
Das Geheimnis liegt in den Wellenlängen
Wir nutzen gezielt Kurzwellen-Infrarotstrahlung. Der Grund dafür ist einfach: Kurzwellen können tatsächlich durch die Glaswand dringen. Langwellige Strahlung hingegen bleibt nur an der Oberfläche. Durch die Verwendung von Kurzwellen wird auch das Innere eines dickwandigen Behälters genauso warm wie die Außenseite. Dadurch bleibt alles gleichmäßig warm.
Die Herausforderung – und wie man damit umgeht
Diese Präzision kostet natürlich etwas. Die Infrarotstrahler belasten den Stromversorgungsanschluss sowie die Kühlventilatoren erheblich. Man kann diese Geräte nicht einfach in einen billigen Controller anschließen und darauf hoffen, dass alles funktioniert. Wenn die Spannung schwankt, verschwindet die Präzision. Man braucht daher eine stabile Stromversorgung, damit die Genauigkeit von 0,1°C gewahrt bleibt.
Ein Tipp für Ingenieure
Wenn Sie Ihre Anlage zusammenbauen, sollten Sie besonders auf die Platzierung der Sensoren achten. Der Infrarotheizer liefert die nötige Energie, doch der Rückkopplungssignal ist das „Gehirn“ der Anlage. Verwenden Sie daher hochwertige Thermoelemente, damit es keine „Kaltpunkte“ in der Kammer gibt. Das ist eine einfache Lösung, die Brüche verhindert und die Menge an Ausschuss minimiert.