Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung eines mechanisch-pneumatischen Streck- und Fangsystems für Luftdüsenwebmaschinen

Ein Großteil der technischen Gewebe wird mit dem Luftwebverfahren, dem aktuell produktivsten Webverfahren hergestellt. Die Motivation für den Antrag ergibt sich aus einem Problem seitens der Wirtschaft. Während des Schusseintrages erfasst und streckt die Streckdüse an Luftwebmaschinen nicht zuverlässig den Schussfaden. Dieses Fehlverhalten führt zu Fehlern. 60 – 80 % der Maschinenstillstände bei der Verarbeitung von Stapelfasern und bis zu 90 % bei Filamenten sind auf Schussfehler zurückzuführen. Weiter ist es möglich, dass Schussfehler erst nach der Beschichtung zu erkennen sind. Zur Behebung solcher Schussfehler wird aktuell eine prozesstechnisch nicht notwendige längere Blaszeit in Kauf genommen. Weiterhin wird die Länge der Webkante erhöht, damit der Faden sicher erfasst werden kann.

Zur Vermeidung von Fehler wird im Projekt ein neuartiges Fangsystem entwickelt, welches den Schussfaden sicher strafft und keine zusätzliche Stabilisierung notwendig macht. Vorgesehen ist ein hybrides Fang- und Strecksystem für Schussfäden, bestehend aus einer strömungstechnisch angepassten pneumatischen, sowie einer mechanischen Komponente. Mit Hilfe des Systems ist eine Reduzierung der Maschinenstillstände um 33 % und eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 13% möglich. Weiter soll durch den Einsatz des neuen Systems der Kantenabfall um 2,5 cm/Schuss reduziert werden.

Die Deutsche Textil- und Bekleidungsindustrie ist mit rund 1.200 Unternehmen einer der größten Industriezweige in Deutschland. Ein Hauptmerkmal des Industriezweiges ist die hohe Anzahl an kleinen und mittelständischen Unternehmen (75 %). 2014 konnten allein deutsche Webereien einen Umsatz von 1.577 Mio. € erzielen. In Deutschland sind 61 Weberei-Betriebe mit insgesamt ca. 8.600 Beschäftigten angesiedelt. Ca. 60 % der Betriebe (in etwa 40 Firmen) sind im Bereich der technischen Textilien angesiedelt, die qualitativ hochwertige Ware herstellen. Diese KMU`s wird durch die Ergebnisse der Wettbewerb erleichtert.

Ergebniszusammenfassung:

Während in den letzten Jahren verschiedene Verbesserungsmaßnahmen für den Schusseintrag im Luftwebprozess erforscht worden sind, bietet kein System eine ein mechanisches Fangsystem für eine Luftdüsenwebmaschine an. Aktuelle Strecksysteme sind lediglich pneumatisch ausgeführt. Da Fang- und Streckprozess großen Einfluss auf die Gewebequalität und die Prozessstabilität hat, wurde im Rahmen dieses Projekts der Funktionsdemonstrator eines hybriden, mechanisch-pneumatischen Fang-und Strecksystems für den Schussfaden entwickelt.

Als Grundlage für die Entwicklung wurden zunächst Anforderungen an das System ermittelt. Dazu wurden Garnkennwerte mit Hilfe von Laboruntersu-chungen und der Entwicklung eines Schusseintragsprüfstands ermittelt. Mit Hilfe der Kennwerte konnte eine Anforderungsliste an das System erarbeitet werden und daraus die technischen Details abgeleitet werden. Orientiert an der VDI2221 wurde das mechanische System ausgelegt und auskonstruiert. Die pneumatische Teilkomponente wurde mittels CFD-Simulation analysiert und an die Anforderungen des Schusseintrags angepasst. Nach der Fertigung der Systeme wurden die Teilkomponenten hinsichtlich Ihrer Eignung zum Einsatz im Webprozess bewertet.+6

Das entwickelte System wurde zunächst im Labormaßstab am ITA validiert. Das Schussgarn wird mit Hilfe das System sicher gefangen und gestreckt. Es war Möglich den Energieverbrauch von Luftdüsenwebmaschinen um bis zu 4,11 % zu senken und 2cm/Schusseintrag an Schussgarn einzusparen. Die Bewertung mittels Kapitalwertmethode zeigt, dass die Investition in das System beim Zielpreis von 500€/Maschine rentabel für die Unternehmen wäre. Das Entwickelte System ist jedoch noch nicht marktreis. Weitere Forschungen und Entwicklungen sind notwendig, um das System erfolgreich am Markt zu etablieren.