Vorhersage von Materialverhalten unter Brandbedingungen

Auch aus Gründen der Sicherheit ist es sehr wichtig, die Eigenschaften von vermeintlich nicht brennbaren Materialien unter Brandbedingungen zu kennen: Was passiert mit dem Baumaterial? Wie beständig ist die Baukonstruktion? Wir zeigen Ihnen, wie Sie mit Hilfe von Kinetics Neo das Materialverhalten unter Brandbedingungen vorhersagen können.

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Besonders aus Sicherheitsgründen ist es sehr wichtig, die Eigenschaften von vermeintlich nicht brennbaren Materialien unter Brandbedingungen zu kennen: Was passiert mit dem Baumaterial? Wie beständig ist die Baukonstruktion? Üblicherweise werden für solche Tests Versuche durchgeführt, bei denen echtes Feuer zum Einsatz kommt und die Temperatur analog der entsprechenden physikalischen Gesetze und Normen gesteigert wird. Dafür bietet NETZSCH eine neue Lösung: Wir zeigen Ihnen, wie Sie mit Hilfe von Kinetics Neo das Materialverhalten unter Brandbedingungen vorhersagen können.

Unterschiedliche Normen für unterschiedliche Brandarten

Die richtige Auswahl von Werkstoffen und Bauteilen ist entscheidend, um Brände vollständig zu verhindern oder zumindest deren Ausbreitung bestmöglich einzudämmen. Grundlage hierfür sind Brandversuche nach deutschen, europäischen und internationalen Normen zur Klassifizierung von Entflammbarkeit, Feuerwiderstand und Brenngeschwindigkeit von Materialien für die Bau-, Textil-, Automobil- und Elektroindustrie. Die Normen und Gesetze variieren je nach Art des Brandes: Ein Brand in einem Haushalt oder Büro ist nicht gleichzusetzen mit einem Brand an einer Tankstelle oder in einer Chemiefabrik. Deshalb müssen verschiedene Experimente und Tests für die unterschiedlichen Brandbedingungen durchgeführt werden. Diese Experimente erfordern großes und sehr teures Equipment. Die Ergebnisse können meistens erst nach dem Brandversuch untersucht werden, jedoch nicht während des Brandes. Hierfür bietet Kinetics Neo die Lösung zur Vorhersage des Materialverhaltens.

Sparen Sie Zeit, Kosten (und Leben?) mit Kinetics Neo

Kinetics Neo ist eine Software zur Untersuchung der chemischen und Kristallisationskinetik. Sie untersucht die Reaktionsgeschwindigkeiten von chemischen Prozessen, einschließlich autokatalytischer Aushärtung, Alterung, Zersetzung sowie Kristallisation in Abhängigkeit von Zeit und Temperatur. Der Hauptvorteil bei der Vorhersage des Materialverhaltens unter Brandbedingungen ist die Verwendung von Labormessungen mittels Desktop-Geräten wie TG, DSC, TMA anstelle eines realen Feuers. Auf Grundlage mehrerer Experimente mit verschiedenen Heizraten wird das kinetische Modell für das jeweilige Material erstellt. Dieses kinetische Modell kann zur Vorhersage des Materialverhaltens für verschiedene Brandarten verwendet werden.

Ein Modell für verschiedene hypothetische Annahmen

Dabei ist es nicht notwendig, separate Experimente für verschiedene Brandtypen durchzuführen. Das gleiche kinetische Modell kann auf die verschiedensten Annahmen angewendet werden, um für diese ebenfalls Vorhersagen treffen zu können. Man muss lediglich die Art der Brandkurve aus der Liste der voreingestellten typischen Brandkurven in Kinetics Neo auswählen, und schon wird die Vorhersage simuliert.

Verfügbare Kinetics Neo Standards und Brandkurven

Kinetics Neo enthält Voreinstellungen für die Brandkurven gemäß folgender Normen:

  • ISO 834-1
  • EN 1363-1
  • EN 1363-2
  • EN 191-1-2

Die Brandkurven sind:

  • Einheits-Temperaturzeitkurve
  • Kohlenwasserstoffkurve
  • Außenbrandkurve
  • Schwelbrandkurve
Fig. 1: Screenshot Kinetics Neo Software: Predictions of the material behavior for slow heating curve

Eine Vielzahl an Messungen sind möglich

Um ein kinetisches Modell zu erhalten, sind mehrere Messungen unter verschiedenen Temperaturbedingungen und Heizraten erforderlich. Messungen mittels TG, DSC, TMA können mit unterschiedlichen Sauerstoffgehalten in der Messatmosphäre durchgeführt werden. Dies ermöglicht die Erstellung entsprechender kinetischer Modelle und die Vorhersage des Materialverhaltens, sowohl für Luftbedingungen mit maximaler Sauerstoffkonzentration als auch unter Sauerstoffmangel. Sogar während der Vorhersage ist es bereits möglich, die genaue Veränderung der Konzentrationen der verschiedenen Komponenten im Material zu sehen.

Fig. 2: Prediction of decomposition of polypropylene in synthetic air for slow heating fire curves in accordance with the standard EN1363-2.

Sie möchten mehr erfahren?

Sehen Sie sich unser neues Video von Dr. Elena Moukhina an: “Fire resistance by Software: Prediction of Material Behavior under Fire Conditions with Kinetics Neo”.

Kinetics als Dienstleistung

Testen Sie uns! Unsere NETZSCH-Experten können auch Ihren Prozess optimieren! Der Kinetics-Service umfasst:

  • Experimentelle Messungen an Ihrem Material in unserem Labor
    • Kinetische Analyse dieser experimentellen Daten und Erstellung des Kinetikmodells
    • Die Ergebnisse der kinetischen Analyse – Kinetikmodell – werden für die Prozessvorhersage bei verschiedenen Temperaturen und verschiedenen realen Bedingungen wie Klimawechsel oder Feuer verwendet
    • Untersuchung der optimalen Temperaturbedingungen, um die Materialqualität zu verbessern und die Produktionszeit zu verkürzen


Unsere NETZSCH-Spezialisten führen alle experimentellen Messungen, Analysen, die Erstellung des kinetischen Modells und die Optimierung des bestehenden Temperaturprogramms durch. Als Ergebnis erhalten Sie das optimierte Temperaturprogramm und kinetische Modell Ihres Prozesses. Sie können dieses Modell dann selbst zu Vorhersagen für die unterschiedlichsten Temperaturprogramme verwenden.

Erfahren Sie mehr über unsere Kinetics Neo Software:
Kinetic Analysis of Chemical Reactions, Simulation, Prediction and Process Optimization – Kinetics Neo (netzsch.com)

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