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Rheologie

Rheologie – für eine Vielzahl von Anwendungen

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Die Rheometer für den Einsatz in der Forschung und Entwicklung hingegen sollten ein großes Anwendungsspektrum abdecken, modulare Aufrüstbarkeit bieten und in physikalisch und technologisch anspruchsvollen Messbereichen eingesetzt werden können. Durch diese unterschiedlichen Einsatzgebiete sind natürlich auch die technischen Daten solcher Systeme sehr unterschiedlich. Daher ist es für den Anwender wichtig, sich zuerst über die wirkliche Problemstellung im Klaren zu sein, die er lösen möchte. Die physikalischen Grundgrößen wie Auslenkwinkel, Drehmoment und Drehzahl sollten hinterfragt werden. Sind dies die Spezifikationen eines Messgerätes, welche unter Standardbedingungen im Labor erreicht werden können, oder benötigt man spezielle Umgebungsbedingungen oder zeitlich und technisch aufwändige Abgleichroutinen, um diese Messbereichsgrenzen zu erreichen? Diese Fragestellung sollte der Anwender sich zuerst stellen.

Temperatur als wichtiger Faktor in der Rheologie

Rheologische Phänomene treten nicht nur bei Raumtemperatur auf. Häufig ist es viel interessanter, das Verhalten einer Probe über ein bestimmten Temperaturbereich zu analysieren. Daher hängt die Qualität von rheologischen Messungen u.a. von der Temperaturgenauigkeit und der Temperaturverteilung im Messspalt ab. Die zu messende Probe sollte daher bevorzugt in einem geschlossenen Probenraum vermessen werden. Schon bei Temperaturen von nur fünf Grad ober- oder unterhalb der Raumtemperatur treten signifikante Unterschiede bei Messungen auf, die in einem offenen oder geschlossenen Probenraum ermittelt wurden. Mittlerweile bieten alle Hersteller auch Öfen an, die Messungen bei bis zu 2000 °C erlauben.

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Rheometersoftware für schnelle Messroutinen

Für sich ständig wiederholende Aufgaben in der Produktions- und Qualitätskontrolle ist es notwendig, die Messung mit möglichst wenigen Arbeitsschritten zu starten, auszuwerten und zu dokumentieren. Für das Bedienen der Rheometer (gerade in der Produktion und Qualitätssicherung) kann rheologisches Applikationswissen nicht immer vorausgesetzt werden. Daher ist es von Vorteil, wenn die Applikationssoftware eine Datenbank enthält, in der Messmethoden für das Rheometer vorprogrammiert sind. Verschiedene Benutzer-Levels sollten einerseits für den angelernten Anwender ein Abarbeiten von vorgefertigten Messroutinen ohne Änderungsmöglichkeiten gestatten und andererseits aber einem Administrator auch die Möglichkeit geben, das Gerät zu justieren, zu kalibrieren oder Sonderabgleiche durchzuführen.

Weiterführende Softwareoptionen sollten die standardmäßige Anbindung an LIMS- oder SAP-Systeme ermöglichen.

Im Bereich der Forschung und Entwicklung sieht die Lage anders aus. Hier wollen teils hochspezialisierte Anwender mithilfe einer flexiblen Software komplexe Messmethoden programmieren oder auch externe Zusatzgeräte wie Magnetventile, UV-Lichtquellen oder Relais ansteuern können. Viele Hersteller haben ihre Software modular aufgebaut. Mit den Grundfunktionen der Software werden die Rheometer angesteuert, die Messdaten in Grafik- und Tabellenfenstern dargestellt und Standardauswertungen durchgeführt. Außerdem sollten Zusatzmodule für individuelle Auswertungen und für die Einbindung externer Geräte vorhanden sein.

Mögliche Erweiterungsoptionen der Rheometer

Der Einsatzbereich eines Rheometers bleibt nicht immer gleich: Das Probenaufkommen kann variieren oder die Aufgabenstellung kann sich verändern. Messungen des Fließverhaltens unter hohen Drücken (bis zu 400 bar) oder bei Anlegen eines magnetischen bzw. elektrischen Feldes, tribologische Experimente, Messungen der Dehnviskosität oder der Grenzflächenviskosität, Untersuchung von Festkörperproben mittels DMTA oder die Kombination mit optischen Methoden (Kamera, Mikroskop, Röntgen-, Licht-, Neutronenstreuung) sind neue Aufgabenfelder in der Rheometrie. Daher sollten Rheometer auch in der Lage sein, nicht nur die Elastizität und Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur zu ermitteln, sondern auch weitere physikalische Größen zu bestimmen.

Inbetriebnahme, Schulungen und Applikationsunterstützung

Die Praxis zeigt, dass auch nach einer erfolgreichen Inbetriebnahme Probleme auftauchen können, die rasch und zuverlässig beantwortet werden sollten. Daher sind Fragen nach der Schnelligkeit und Applikationskompetenz des Anbieters sowie der Qualität der Wartungs- und Servicedienstleistungen von enormer Wichtigkeit. Der Anwender sollte sich darüber informieren, welche Angebote der ausgewählte Anbieter hier zur Verfügung stellt. Hier finden Sie eine Marktübersicht von Rheometer-Herstellern. Die Unternehmen hatten die Möglichkeit, zwei Systeme aus ihrem Portfolio vorzustellen. Die Übersicht wurde anhand von Selbstauskünften der teilnehmenden Firmen erstellt und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

*M. Platthaus, Chefredakteur LaborPraxis

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