Produkt- und Verfahrensentwicklung zur erheblichen Lebensdauerverlängerung von vakuumisolierten Bauelementen mittels Metallfolien und innovativen Lötverfahren unter Vakuum oder mit nachträglicher Evakuierung

Laufzeit

Träger

Kennzeichen

Ansprechpartner

01/2022 – 12/2023

EuroNorm GmbH; INNOKOM-MF

49MF210141

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Stefan Krause

Versuchsaufbau Weichlöten
weichgelötete Edelstahlfolien
Versuchsaufbau Laser-Löten
lasergelötete Edelstahlfolien
Formgebung Edelstahlfolien Hüllverbund (Tiefziehversuche)
Laserschweißuntersuchungen

Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz sind unerlässlich, um die bekannten Klimaziele zu erreichen. Die Wärmedämmung spielt dabei eine bedeutende Rolle. Der Markt bietet eine Vielzahl von Dämmmaterialien an, wobei besonders hochdämmende Materialien (z. B. Vakuum-Isolations-Paneele) von besonderem Interesse sind.

Vakuum-Isolations-Paneele (VIP) sind hochwärmedämmende Elemente mit niedrigen Wärmeleitfähigkeiten (WLF) (ca. 2,5 bis 8 mW/(mK)). Diese bestehen aus einem offenzelligen Stützkern (z.B. pyrogene Kieselsäure (KS), PUR-Schaum, Glasfasern) und einer Umhüllung aus Hochbarriere-Kunststoff-Verbundfolien. Ein erhebliches Defizit der derzeitig am Markt verfügbaren VIP besteht in der begrenzten Lebensdauer sowohl bei kostengünstigen Stützkernmaterialien (z.B. PUR, GF) als auch infolge nicht vollständiger Permeationsdichtheit (Folie, Fügestelle) und Verletzbarkeit.

Ziel des Vorhabens ist die Produkt- und Verfahrensentwicklung von Vakuum-Isolations-Paneelen (VIP) „MetaVIP“ mit einer Metallfolienumhüllung, die mittels innovativer Lötverfahren unter Vakuum gefügt bzw. nachträglich evakuiert werden. Durch die dem Projekt zu Grunde liegende Verwendung von Metallfolien als Hüllfolie in Verbindung mit den dafür zu entwickelnden Fügeverfahren ist es das Ziel, im Vergleich zu Folienumhüllungen nach dem Stand der Technik dichtere Außenhüllen von VIP sowohl für die Fläche als auch für die Fügestelle zu gewährleisten und damit die Lebensdauer der VIP deutlich zu verlängern, was besonders für kostengünstige Stützkernmaterialien, wie PUR-Schaum oder Glasfasern mit vergleichsweise großen Porengrößen im Vergleich zu pyrogener Kieselsäure und dem damit erforderlichen Unterdruck innerhalb des VIP von besonderer Bedeutung ist. Die rein metallischen Hüllfolien ermöglichen ein sortenreines Recycling im Gegensatz zu Metallverbundfolien Stand der Technik.

Die technischen Zielparameter des zu entwickelnden MetaVIP sind:

– induviduelle VIP-Abmessungen

– Stützkernmaterialien (PUR-Schaum, Glasfaser, pyrogene Kieselsäure)

– reine Metallfolie (z.B Edelstahl)

– Lebensdauer ca. 25 Jahre

– hohe Temperaturbeständigkeit (stützkernabhängig)

– Wärmeleitfähigkeit 2,5  – 5,0 mW/(mK)

– Lötnahtfestigkeit der Folien > 4,4 N/mm²

– Permeationsbeständigkeit der Folie:

           Sauerstoffdurchlässigkeit < 0,0005 cc/m²d

           Wasserdampfdurchlässigkeit < 0,01 g/m²d

 

Makroskopische Aufnahme weichgelötete Probe
Lasergeschweißte Probe