Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Technologische Entwicklungen zur webtechnischen Fertigung von großformatigen sphärisch gekrümmten Flächen für den Leichtbau

Das Ziel des Projektes ist die simulationsgestützte Entwicklung von neuartigen sphärisch gekrümmten Breitgeweben aus Hochleistungsfilamentgarnen mit hoher Reproduzierbarkeit für FVK unter Nutzung eines neu zu entwickelnden nachrüstbaren Schussfadenrückhaltesystems. Zur Umsetzung der Zielstellung wird eine Simulationskette für sphärisch gekrümmte Gewebe erarbeitet. Darauf basierend werden systematische Methoden zur Bindungs- und Gewebeentwicklung entwickelt. Zur technischen Umsetzung der Zielstellung werden neue konstruktiv-technologische Lösungen für ein flexibles Schussrückhaltesystem, ein modifiziertes Webblatt und einen modifizierten Webtisch erarbeitet und umgesetzt. Das aus Einzelmodulen aufgebaute Gesamtsystem kann beliebig in die in der Industrie installierten Webmaschinen nachträglich integriert werden. Der im Rahmen des Projektes verfolgte Ansatz zur Fertigung von sphärisch gekrümmten Geweben ohne die Nutzung konventioneller Abzugsmechanismen in einem einzigen direkten Fertigungsprozess stellt einen völlig neuen technisch-technologischen Ansatz dar. Die Ergebnisse der Strukturentwicklung, der Technologieentwicklung und der Prozesssimulation des abzugsfreien Webens werden an ausgewählten sphärisch gekrümmten Gewebestrukturen demonstriert und bewertet. Die Ergebnisse werden an einem mit dem projektbegleitenden Ausschuss ausgewählten Demonstrator für den FKV-Bereich aufgezeigt. Im Ergebnis des Projektes steht den kmU ein völlig neues nachrüstbares System zur Verfügung, das die ressourceneffiziente Herstellung neuer, komplex geformter Halbzeuge mit belastungsgerechter Fadenanordnung ermöglicht. Damit lassen sich mit geringen Investitionskosten innovative neue Produkte entwickeln und damit völlig neue Anwendungsfelder und Märkte erschließen. Dies stellt einen erheblichen Beitrag zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen, KMU-dominierten Textil- und Verbundhersteller sowie Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbauer dar.

Ergebniszusammenfassung:

Das Ziel des Projektes war in der Entwicklung von fundierten anwendungstechnischen Grundlagen zur abzugsfreien flexiblen, automatisierten und großserientauglichen Fertigung neuartiger sphärisch gekrümmter Breitgewebe aus Hochleistungs-Filamentgarnen mit hoher Reproduzierbarkeit für FKV unter Nutzung eines neu entwickelten nachrüstbaren Schussfadenrückhaltesystems. Zur Bereitstellung der Technologie des abzugsfreien Webens wurde in diesem Forschungsprojekt ein hakenbasiertes Schussfadenrückhaltesystem entwickelt, welches in alle konventionellen Webmaschinen integrierbar ist. Damit können Gewebe gefertigt werden, die aufgrund unterschiedlicher Bindungskombinationen entlang der Gewebebreite unterschiedliche Kettfadenlängen aufweisen. Aus der gezielten Einstellung dieser Längenunterschiede resultiert eine dreidimensionale Gewebestruktur. Die Umsetzung der komplexen sphärisch gekrümmten Gewebe basiert auf einer am ITM entwickelten CAD-gestützten Prozesskette. Diese ermöglicht die Überführung der Zielgeometrie in eine Steuerungsdatei für die Webmaschine, wobei die Umsetzbarkeit der Geometrie durch entwickelte Simulationsmodelle entsprechend geprüft wird. Die Validierung der Entwicklungsarbeiten sowie der Nachweis des höheren Leistungspotentials erfolgte anhand der Fertigung ausgewählter Gewebestrukturen, wie eine Verstärkungsstruktur für einen Federdom sowie eine direkt gewebte Halbkugelstruktur. Die Forschungsergebnisse leisten einen Beitrag zur Entwicklung anforderungsgerechter dreidimensionaler Gewebestrukturen für FKV-Anwendungen, wobei die Verstärkungsstrukturen ohne weiteren manuelle Prozessschritte bereitgestellt werden können. Dies stellt einen erheblichen Beitrag zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen, KMU dominierten Textil- und Verbundhersteller sowie der Fahrzeug-, Maschinen- und Anlagenbauer dar.