Materialforschung PSI-Forscher ermitteln optimale Ofenbeladung für ABB-Varistoren

Wie viele Keramikbauteile können gleichzeitig im Ofen gebrannt werden, ohne dass deren Qualität leidet? Diese Frage des Technologieunternehmens ABB haben Forschende des Paul Scherrer Instituts (PSI) mithilfe von Neutronenbildern beantwortet.

Am Standort Wettingen AG stellt ABB sogenannte Varistoren her: spannungsabhängige elektrische Widerstände aus Keramik, die zum Beispiel in Übertragungsleitungen von Kraftwerken zu Verteilanlagen zum Einsatz kommen. Die Varistoren sind etwa so gross wie ein Eishockey-Puck und bestehen aus einer besonderen Zinkoxid-Keramik.

Die Bauteile müssen in der Herstellung in einem Spezialofen auf bis zu 1200 Grad Celsius erhitzt werden. Um die Produktion zu steigern, wollte ABB herausfinden, wie weit sich die Zahl der zeitgleich im Ofen gebrannten Varistoren erhöhen lässt. Allerdings sollte es nicht zu Qualitätseinbussen kommen.

Forschende des PSI unterzogen die Hochleistungskeramiken einer besonderen Art der Qualitätskontrolle. Sie nutzten die Bildgebung mittels Neutronen, die weltweit nur an wenigen Forschungsinstituten verfügbar ist. Die Methode erlaubt einen "besonderen, zerstörungsfreien Blick ins Innere von Materialien und Bauteilen", wie das PSI in einer Mitteilung vom Montag schreibt.

Beim Durchleuchten konnten die Forscher Materialveränderungen untersuchen, die während des Ausbrennens der Keramik geschehen. Dabei betrachteten sie Varistoren aus verschiedenen Versuchsreihen. Zusammen mit ABB-Ingenieuren konnten die PSI-Forscher so beurteilen, ab welcher Beladungsdichte die Qualität der Keramikbauteile im Ofen leidet.

Die Machbarkeitsstudie wurde vom Hightech Zentrum Aargau im Rahmen der Innovationsförderung für Aargauer Unternehmen mit 20'000 Franken gefördert. Die Forschenden des PSI sammelten zudem weitere Daten, die zu einer wissenschaftlichen Publikation führen werden.