Bei der Kalibrierung von Thermometern, egal ob Pt 100 Widerstandsthermometer oder Thermoelement, verringert eine gute thermische Isolierung die Wärmeableitung und verbessert damit die Messunsicherheit der Temperaturkalibrierung.
Isolationskeramiken:
- sorgen für eine gute thermische Isolierung
- verbessern die Kalibriergenauigkeit
- verringern Wärmeableitfehler
Je kleiner die Eintauchtiefe bei einem Kalibrieraufbau ist, desto wichtiger ist eine gute Wärmedämmung. Deswegen spielen Isolationskeramiken nicht nur beim Kalibrieren im Labor, sondern vor allen Dingen auch bei industriellen Anwendungen in Temperatur-Blockkalibratoren eine wichtige Rolle.
Was sich in der Theorie einfach anhört, gestaltet sich bei der praktischen Umsetzung schwieriger. Um den Wärmeableitfehler zu verringern, können verschiedene technische Lösungen eingesetzt werden.
Am einfachsten ist der Einsatz von Keramiken, die der Hersteller mit dem Kalibriergerät ausgeliefert hat. Leider sind diese Keramiken sehr bruchspröde und nutzen sich mit der Zeit ab. Sie müssen bei Beschädigung ausgetauscht werden. Das ist zwar möglich, aber meistens mit regelmäßigen Kosten verbunden. Hauptproblem der Standard-Keramiken sind jedoch die festen Maße, die an die standardisierten Kalibriereinsätze der Hersteller angepasst sind. Bei kundenspezifischen Temperaturfühlern oder angepassten Kalibriereinsätzen können diese nicht verwendet werden.
Aufbau einer Kalibrierung mit Keramikwolle als Isolator. Darunter eine spröde Isolationskeramik vom Hersteller (rechts) und eine angepasste Aluminiumoxid-Keramik (Al2O3) (links)
Bei vielen Kalibrierungen wird zur thermischen Isolation Aluminiumoxid-Pulver (Al2O3) oder Keramikwolle verwendet. Grundsätzlich stellt das eine praktische Lösung dar. Sowohl Keramikwolle als auch Aluminiumoxid-Pulver (Al2O3) haben aber auch einige Nachteile. Das Aluminiumoxid-Pulver (Al2O3) ist in hoher Reinheit sehr fein und scharfkantik. Auf Dauer verschmutzt das Pulver Kalibrierlabore und beschädigt deren Einrichtung. Das feine Pulver setzt sich in sämtlichen Bauteilen ab, wie z.B. Tastaturen und Bedienelementen oder Lüftern von Computern und Geräten und beschädigt diese.
Da die üblichen Lösungen für Kalibrierlabore auf Dauer nicht zufriedenstellend sind, haben wir eigene Isolationskeramiken zur Verringerung des Wärmeableitfehlers und zur Verbesserung der Kalibriergenauigkeit entwickelt.
Grundbestandteil der Isolationskeramiken ist eine reine Aluminiumoxid-Keramik (Al2O3) Gießmasse. Diese wird in eine Passform gegossen und anschließend bei hoher Temperatur in einem Muffelofen ausgehärtet.
Um möglichst flexibel und ohne großen zeitlichen Aufwand Isolationskeramiken herstellen zu können, wurde für die Passformen ein Baukastensystem entwickelt. Die einzelnen Teile für die individuellen Passformen des Baukastens von Klasmeier werden mittels 3-D Drucker gefertigt.
Konstruktion der Passform im Baukastensystem
So können mit geringem Aufwand für kundenspezifische Temperaturfühler und Kalibriereinsätze optimierte Isolationskeramiken hergestellt werden. Durch den Härteprozess im Muffelofen sind die Isolationskeramiken sehr viel stabiler als die Standard-Keramiken der Hersteller und müssen nicht mehr ausgetauscht werden.
Durch die durchdachte Herstellung der Passformen mittels 3-D Druck lassen sich auch einzelne Keramiken in nahezu beliebigen Formen mit vertretbarem Aufwand herstellen:
Beispiele für kundenspezifische Aluminiumoxid-Keramiken (Al2O3)