La cella a combustibile genera energia elettrica dall'idrogeno e dall'ossigeno atmosferico.
I miscelatori verticali preparano ceramiche ad alte prestazioni
Oltre alle materie plastiche, i materiali ceramici sono considerati quelli con il maggior potenziale di sviluppo, in quanto sono unici in termini di forza, resistenza alla temperatura e durezza. Le ceramiche ingegneristiche sono utilizzate come materiale resistente alle alte temperature nella generazione di energia, come protezione dalla corrosione, dagli acidi e dall'usura nell'ingegneria degli apparati o come semiconduttori ad alta frequenza nell'ingegneria delle comunicazioni.
La produzione di ceramiche tecniche presenta numerosi parallelismi con la metallurgia delle polveri. Le materie prime utilizzate sono costose. Si tratta di ossidi, nitruri, carburi o boruri di metalli di elevata purezza. Esempi sono l'ossido di alluminio, il titanato di alluminio, il carburo di silicio, il nitruro di silicio e l'ossido di zirconio. A causa della loro fragilità, i componenti in ceramica sono soggetti a "guasti critici". Nella produzione di ceramiche ad alte prestazioni è quindi necessario prestare attenzione al massimo grado di purezza.
La ceramica ha proprietà uniche
Le ceramiche possiedono proprietà specifiche uniche, ineguagliate da qualsiasi altro gruppo di materiali: estrema forza, elevata resistenza al calore, resistenza agli acidi, duttilità, conducibilità elettrica e termica, isolamento elettrico, rifrazione ottica, trasparenza, profondità di colore, ecc.
Le polveri ceramiche sono preparate con la massima cura. In alcuni casi, i componenti di partenza vengono convertiti in uno stato con un'area superficiale specifica estremamente elevata. Le dimensioni delle particelle sono inferiori a 0,01 µm. Questo tipo di riduzione granulometrica richiede un elevato apporto di energia.
Queste piccole particelle tendono ad agglomerarsi spontaneamente. Gli agglomerati devono essere nuovamente separati in particelle primarie (deagglomerati) per garantire una microstruttura uniforme del materiale sinterizzato. La catena del processo è lunga: Estrazione delle materie prime dall'industria chimica, allargamento della superficie definita, digestione chimica, setacciatura, drogaggio, omogeneizzazione, dispersione in fase umida, separazione solido-liquido fino all'essiccazione termica, omogeneizzazione/miscelazione. La diffusione del materiale avviene ad alte temperature di sinterizzazione nel forno di calcinazione. Il raffreddamento completa la prima fase di sintesi. Seguono fasi di preparazione simili o diverse, che iniziano ancora una volta con la macinazione e la miscelazione. Se il composito contiene polimeri plastici, le reazioni di sintesi possono avvenire a secco, umido, bagnato e gassoso nel miscelatore amixon®.
La più grande sfida del nostro tempo è la generazione e l'immagazzinamento di energia in modo semplice e con risparmio di risorse.
Molti piccoli lotti vengono omogeneizzati in un unico grande lotto.
La maggior parte dei processi avviene in apparecchiature di processo a funzionamento continuo, le cui impostazioni dei parametri devono essere effettuate in ogni caso a partire dalle analisi delle sostanze a monte. A questo proposito, le singole fasi continue devono essere eseguite in sezioni e i prodotti intermedi devono essere raccolti in lotti in contenitori, silos, miscelatori o big bag. Le analisi rappresentative presuppongono che la massa totale sia omogenea. Le dimensioni dei lotti da omogeneizzare nella metallurgia delle polveri variano da 5 l a 20 000 l. I miscelatori amixon® sono utilizzati con successo per ottenere qualità di miscelazione ideali. Il flusso di circolazione tridimensionale garantisce tempi di miscelazione brevi.
I materiali strutturali inorganici vengono creati attraverso la biomaterializzazione
I tecnoceramici sono il motore del miglioramento dell'efficienza in molti settori industriali: Ad esempio, nel settore sanitario, dove i materiali ceramici sono utilizzati per impianti dentali, materiali sostitutivi dell'osso, articolazioni autolubrificanti, protesi, dentiere e vetri bioattivi con compatibilità e durata sempre migliori.
Presso l'Istituto dell'Università RWTH di Aquisgrana, il professor Gonzales-Julian lavora su un nuovo e affascinante campo della bioceramica: Gli organismi viventi producono materiali inorganici attraverso la biomaterializzazione. In questo modo, un giorno si potranno sintetizzare ceramiche biocompatibili. Un campo di ricerca complementare è quello dei compositi ceramici per i compositi di fibre, soprattutto per le strutture leggere altamente sollecitate. Le parole chiave sono ceramiche avanzate biobased o bioispirate.
Gli organismi viventi producono materiali biogeni inorganici
Il miscelatore a cono amixon® miscela una dispersione ceramica in lotti e scarica il materiale miscelato in un impianto di macinazione.
La maggior parte delle terre rare del mondo proviene da imprese statali cinesi. Questo squilibrio deve essere contrastato dagli sviluppi tecnologici.
La ceramica può essere trasparente come il vetro
La ceramica trasparente può raggiungere una resistenza ai proiettili equivalente a quella del vetro antiproiettile, che è nove volte più pesante per la stessa idoneità. Il termine ceramica funzionale comprende anche materiali piezoelettrici, semiconduttori, micro-ottici, micro-sensori elettromeccanici e materiali elettronici, nonché materiali termoelettrici, ferroelettrici e magnetoelettrici per comunicazioni ad alta frequenza. I processi di raffreddamento dovrebbero diventare più economici ed ecologici, rinunciando ai fluorocarburi come mezzo di evaporazione.
È qui che entra in gioco un sottocampo della ceramica avanzata ad alta intensità di ricerca: la magnetocalorica. L'obiettivo è quello di sostituire i costosi metalli magnetocalorici come il gadolinio. Questo risultato è stato ottenuto in modo esemplare con il materiale composito metallurgico in polvere a base di lantanio, ferro e silicio. Si prevede una domanda crescente per i cosiddetti compositi magnetici morbidi (SMC). Le polveri di ferro vengono rivestite con un isolante elettrico prima della pressatura. Ciò consente di guidare il flusso magnetico in modo tridimensionale. Le terre rare come cerio (Ce), europio (Eu), cobalto (Co), lantanio (La), lutezio (Lu), neodimio (Nd), praseodimio (Pr), samario (Sm), terbio (Tb) e itterbio (Yb) sono utilizzate per magneti particolarmente forti o resistenti al calore.
Nell'industria dell'idrogeno, della termoelettrica e delle celle a combustibile, i compositi ceramici sono utilizzati nell'elettrolisi ad alta temperatura. L'importanza economica del campo di sviluppo degli elettroliti solidi ceramici per le batterie non può essere sopravvalutata al momento.
Un materiale magnetocalorico si riscalda in presenza di un campo magnetico. In assenza di campo magnetico, il materiale si raffredda.
Utensile da taglio con inserti in ceramica.
Tradizionalmente, i tecnoceramici svolgono un ruolo importante nel campo dei refrattari e delle ceramiche ad alta temperatura. Oggi i materiali refrattari sono utilizzati a temperature fino a 1500°C. Tra gli esempi vi sono la combustione ad alta temperatura, la produzione di acciaio, la produzione di vetro e i processi chimici che utilizzano l'idrogeno come combustibile.
Materiali ceramici resistenti all'usura
Un altro grande settore riguarda i materiali ceramici resistenti all'usura per il taglio dei metalli. Si tratta, ad esempio, di rivestimenti applicati a corpi metallici mediante spruzzatura al plasma o alla fiamma. Si può trattare di utensili di miscelazione o di contenitori di miscelazione di grande formato, ma anche di elementi di macchina di alta precisione come manicotti di alberi, sedi di valvole o anelli di pistone, che vengono successivamente rettificati fino a ottenere una finitura microfine. La loro superficie appare quindi metallicamente brillante. I rivestimenti ceramici presentano buone proprietà tribologiche anche a temperature elevate. I rivestimenti ceramici hanno anche due proprietà particolarmente interessanti. Possono essere esposti a temperature elevate e sono ampiamente resistenti alla corrosione. Ciò li rende interessanti per la tecnologia dei processi di polverizzazione, per i motori turbo, per gli aerei e per le turbine a gas e a vapore.
Ceramica di ossido di alluminio applicata all'acciaio inossidabile austenitico in un processo di spruzzatura a fiamma
Reattori di sintesi a miscelazione (200 litri di capacità utile) nell'impianto pilota di amixon® (1): VMT 200 fino a 250°C, a tenuta di vuoto, a tenuta di pressione fino a 25 bar. (2) AMT 200 fino a 250°C, a tenuta di vuoto, a tenuta di pressione fino a 4 bar. (3) AMT 100 a tenuta di vuoto fino a 350°C, a tenuta di pressione fino a 8 bar.
Granulatore ad anello amixon® per l'agglomerazione continua di sostanze in polvere.
La preparazione dei corpi ceramici tecnici comprende numerose fasi di processo.
Le sostanze possono essere presenti in un'ampia varietà di consistenza: Come liquido, come sospensione strutturalmente viscosa o dilatante, come massa impastata o come materiale sfuso in polvere. Ad eccezione delle masse impastate, la preparazione dell'impasto viene solitamente eseguita in lotti. A seconda del compito, amixon® può offrire soluzioni eccellenti. I processi classici sono la miscelazione, l'agglomerazione, le reazioni di sintesi e l'essiccazione sotto vuoto della miscela. Le temperature di processo possono raggiungere i 400°C. Le pressioni del sistema nel reattore vanno dal vuoto a 25 bar.
Componenti in ceramica per l'ingegneria ambientale e di processo
Per la raffinazione e la lavorazione dei materiali nell'ingegneria di processo, viene utilizzata un'ampia varietà di ceramiche per membrane, scambiatori di calore, catalizzatori, isolanti e filtri ad alte prestazioni. Anche in questo caso, la combinazione di resistenza alla corrosione e alle temperature rende la ceramica ossidata un materiale universale. I rivestimenti ceramici in ossido di alluminio proteggono gli strumenti di miscelazione dall'usura.
I sensori ceramici funzionano anche in condizioni difficili. I circuiti ceramici sono stampati sulle superfici di scorrimento dei cuscinetti a sfera. Servono come sensori di pressione e misurano il carico in frazioni di secondo.
I tempi di lavorazione brevi riducono al minimo l'abrasione.
La miscelazione e la deagglomerazione dei solidi avviene come fase determinante per la qualità nei miscelatori amixon®. I tre tipi di amixon® hanno diversi campi di applicazione. Poiché a volte devono essere rispettate anche le condizioni della camera bianca, si attribuisce sempre più importanza alla progettazione di apparecchiature conformi all'igiene.
Gli elementi di miscelazione dei miscelatori amixon® sono progettati come nastri a vite avvolti elicoidalmente e collegati all'albero tramite bracci disposti orizzontalmente. Grazie alla rotazione dei miscelatori a nastro a vite, i materiali secchi, umidi o in sospensione vengono avvitati verso l'alto nell'area esterna e scorrono verso l'alto lungo l'albero nell'area centrale.
Nell'amixon® due miscelatori a nastro elicoidale ruotano in modo sincrono.
Ciò consente di miscelare in modo omogeneo composizioni di componenti fino a 1:1 000 000 in un tempo molto breve. La qualità della miscelazione corrisponde a un'omogeneità tecnicamente ideale. In pratica, la qualità di miscelazione ottenuta non può più essere migliorata.
Ad ogni giro dell'utensile di miscelazione si verifica un'inversione di spinta all'interno della camera di miscelazione. Questo fatto unico rende possibile che le particelle aghiformi si allineino in modo completamente indipendente l'una dall'altra, secondo il principio di casualità. Le particelle aghiformi si allineerebbero altrimenti nella stessa direzione e formerebbero i cosiddetti aggregati.
La qualità di miscelazione ideale si ottiene indipendentemente dalla natura dei materiali miscelati (proprietà diverse come la distribuzione granulometrica, la forma delle particelle, l'umidità, l'adesione e la densità apparente). Il livello di riempimento può variare dal trenta al cento per cento della capacità utile senza influire sulla qualità di miscelazione ottenibile. L'uso dei mescolatori bialbero si estende a quasi tutte le operazioni di miscelazione di solidi impegnative, quando il tempo di miscelazione deve essere breve.
Miscelatori bialbero amixon® per compiti di miscelazione estremamente impegnativi. Gli alberi dell'unità di miscelazione sono montati solo nella parte superiore e sono igienicamente sigillati a tenuta di gas.
Miscelatore monoalbero amixon®
Il miscelatore verticale monoalbero di tipo VM, invece, è utilizzato principalmente quando il tempo di miscelazione ha un ruolo subordinato. Anche in questo caso si ottengono le migliori qualità di miscelazione. Grazie alla bassa velocità di rotazione, la miscelazione può essere effettuata in modo molto delicato nello stesso mescolatore.
Ad esempio, nel caso di prodotti sensibili all'ossidazione, la velocità circonferenziale dei miscelatori può essere impostata a meno di 1 m/s. In questo modo si possono risparmiare costose misure di inertizzazione. Un altro vantaggio è dato dalla modalità di funzionamento silenziosa. Non ci sono quasi vibrazioni. I lotti miscelati possono essere pesati con grande precisione.
Miscelatore monoalbero amixon® 12 m³. Nanoceramica preparata per condensatori ceramici multistrato. In questo miscelatore viene omogeneizzata una produzione annuale da cui si ricavano molti milioni di componenti.
Miscelatore amixon® EM 100 per la produzione di piccoli lotti. Un barile in acciaio inossidabile è accoppiato a tenuta di gas all'imbuto. L'intero sistema è orientabile mediante rotazione. L'impasto confluisce nel miscelatore.
Miscelatore monoalbero amixon®: (1) Il fusto riempito di miscela è attraccato. (2) La canna e la camera di miscelazione ruotano. (3) I prodotti miscelati confluiscono nella camera di miscelazione. (4) Gli strumenti di miscelazione omogeneizzano le polveri. Il sistema ruota quindi nella posizione di partenza (1). L'impasto è omogeneo. (5) Camera di miscelazione aperta per la pulizia.
Miscelatore monoalbero amixon® in formato ridotto
A volte, il produttore di materiali richiede un miscelatore di precisione che, oltre alle qualità di miscelazione ideali, deve anche avere una capacità di svuotamento residuo del cento per cento. In questo caso si possono utilizzare miscelatori a cono. A seconda della fluidità delle polveri, lo scarico residuo può ridursi a pochi grammi.
amixon® offre una soluzione ergonomica per il pilotaggio di processi di piccolo volume. Questo mixer si alimenta e si svuota da solo. L'intero processo, ovvero alimentazione, miscelazione, riempimento e controllo qualità, avviene in fusti standard. In questo modo è possibile realizzare una produzione in camera bianca conforme alle norme farmaceutiche.
A questo punto è bene sottolineare che i risultati ottenuti in un piccolo miscelatore amixon® sono trasferibili ai grandi miscelatori amixon®.
L'ispezione e la pulizia possono essere effettuate in modo ergonomico ed esemplare. Il funzionamento è praticamente privo di emissioni.
Gli standard igienici comuni all'industria farmaceutica e alimentare sono richiesti anche per i prodotti ceramici di ingegneria e per le nanotecnologie.
I test del centro tecnico amixon® garantiscono all'utente un'ampia gamma di vantaggi.
- Qualità di miscelazione ideali anche per i compiti più difficili => In questo senso, un investimento utile per i compiti futuri.
- Svuotamento in gran parte privo di residui e segregazione => Alimentazione del materiale secondo le necessità; per uno svuotamento rapido tramite l'uscita grande; per uno svuotamento lento e dosato tramite l'uscita piccola.
- Cuscinetto e azionamento degli agitatori solo sopra la camera di miscelazione => passaggio e tenuta dell'albero quasi esenti da manutenzione.
Il team amixon® sarà lieto di dimostrarvi i vantaggi applicativi sopra descritti attraverso prove nel nostro centro tecnico interno. Metteteci alla prova con i vostri prodotti originali: vi garantiamo un elevato livello di acquisizione di informazioni in anticipo.
amixon® miscelatore conico/ essiccatore sottovuoto/ reattore. Misura AMT 2000 in lega 59.
Dimensione VMT 200. Il materiale a contatto con il prodotto è la Lega 59.
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