Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Werkzeugen für thermische Formgebungsprozesse in der Konfektion

Gebrauchsfähige innovative/modische Endprodukte aus textilen Flächenstrukturen entstehen durch vielfältige Füge- und Formgebungsprozesse. Dazu werden neben Näh-, Schweiß- und Klebetechnologien auch Verfahren zur thermischen Formgebung eingesetzt. Diese sind für die Vorbehandlung textiler Halbzeuge zur Beseitigung produktionsbedingter Oberflächenbeeinträchtigungen, beim Formschluss unterschiedlicher Materialkomponenten sowie zur Gestaltung und Fixierung der äußeren Produktform maßgeblich. Thermische Formgebungsprozesse nehmen in der Bekleidungsfertigung ca. 18-20 % der gesamten Herstellungszeit ein und sind außerdem ein wichtiger vorbereitender Schritt für den Versand in einer globalisierten Fertigungskette.

Zur thermischen Formgebung der Oberbekleidung werden verschiedenartige Pressen mit Formwerkzeugen verwendet. Die Herstellung der Formwerkzeuge ist derzeit mit einem extrem hohen manuellen Aufwand (Trial and Error-Verfahren) verbunden. Entwicklungszeit und -kosten zur Ableitung der Geometriedaten aus der größenabhängigen Produktform sind außerdem stark abhängig vom handwerklichen Know-how des Personals und dem Expertenwissen.

Gegenwärtig existiert keine durchgängige digitale Entwicklungs- und Fertigungskette, die neben den schnittkonstruktiven Aspekten auch die Fertigung der thermischen Formwerkzeuge einschließt. Der Digitalisierungsgrad bei der Entwicklung der Formwerkzeuge wird derzeit auf maximal 20 % geschätzt. Ziel des Projektes ist es deshalb, parametrische 3D-Körper- und Produktdaten zur digitalen Entwicklung von Formwerkzeugen zur endkonturnahen thermischen Umformung teilkonfektionierter Flächen zu nutzen.

Die Umsetzung der entwickelten Digitalisierungsstrategie in den beteiligten KMU reduziert den Aufwand bei der Herstellung von thermischen Formgebungswerkzeugen deutlich und ermöglicht damit eine höhere Produktvielfalt sowie die Verbesserung der Passform.

Ergebniszusammenfassung:

Das Ziel des Forschungsvorhabens war es, die digitale Entwicklung von Formwerkzeugen zur endkonturnahen thermischen Umformung teilkonfektionierter Flächen aus parametrischen 3D-Körper- und Produktdaten zu realisieren. Im Rahmen des Projektes konzentrierten sich die Forschungsarbeiten auf die Möglichkeiten der Entwicklung von Werkzeugen zur thermischen Formgebung unter Nutzung digitaler Konstruktions- und Simulationsdaten.

Im Rahmen des Projektes werden zunächst anthropometrisch korrekte, parametrische 3D-Formkörper entwickelt. Die Grundlage für die Generierung dieses 3D Formkörpers bilden mittlere virtueller Formkörper als Polygonmodelle in den Konfektionsgrößen 48-56. Die daraus entwickelten skalierbaren Formkörper bilden die Grundlage für die Erarbeitung einer 3D-Basiskonstruktion des Sakkos, die Passformsimulation und Erarbeitung der 3D-Formwerkzeuge.

Die Realisierung der 3D-Produktformkonstruktion erfolgte auf Basis von signifikanten Körperkenn- und Sekundärmaßen. Der Formkörper kann in den vorgegebenen Größen automatisch skaliert werden. Die 3D- Konstruktion passt sich automatisch per Excel-Verbindung an die jeweilige Formkörpergröße an und kann modellseitig durch die eingearbeiteten Parameter angepasst werden.

Um die notwendige Formgebung der teilkonfektionierten Halbzeuge zu realisieren, wurden die Werkzeugdaten aus der Oberfläche des Produktes abgeleitet. Um die bleibende Formgebung durch Stauchen und Dehnen zu erreichen, muss die Krümmung der Werkzeugoberfläche durch die Anpassung der Parameter angepasst werden.

Durch die Einführung einer Digitalisierungsstrategie in den Bekleidungsunternehmen kann die Entwicklung und Fertigung dieser Werkzeuge dann bereits weit vor Anlauf der eigentlichen Bekleidungsproduktion erfolgen. Dies ermöglicht die frühzeitige Berücksichtigung von Modetrends im Werkzeugbau. Der erhebliche Nutzen der Forschungsergebnisse besteht darin, dass 3D-Körper- und Produktinformationen in den Werkzeugbau direkt einfließen.