Analyse und Modellierung von kurzzeitdynamischen Garnverarbeitungsprozessen am Beispiel des Hochleistungskettenwirkens

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Beitelschmidt; Professor Dr.-Ing. Chokri Cherif
• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik ; Mechanik
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 394705170

In der Textilindustrie sind in den letzten Jahren zwei wesentliche Entwicklungen festzustellen, durch die die Produktion, die Strukturvariabilität und die Qualität der Textilien gesteigert werden sollen. Diese umfassen die Leistungssteigerung von Textilmaschinen über höhere Maschinengeschwindigkeiten und größere Arbeitsbreiten, zur kostengünstigeren Fertigung textiler Produkte, sowie die Herstellung hochpräziser anforderungsgerechter und leistungsfähiger technischer Produkte aus Garnmaterialien, wie Glas-, Carbon-und Aramid- sowie Stapelfasergarnen. Die Feststellung von Wechselwirkungen und Abhängigkeiten zwischen den verschiedenen Garnmaterialien, Prozessparametern und den erforderlichen Garnleitelementen ist für eine signifikante Verbesserung und damit Homogenisierung des Garnlaufs zwingend erforderlich, sodass das Ziel der 1. Förderperiode in der Erforschung und Modellierung kurzzeitdynamischer Garnverarbeitungsprozesse am Beispiel des Hochleistungskettenwirkens bestand. Die simulationsseitig und messtechnisch zu evaluierenden Garnlaufvorgänge beinhalten extrem kurzzeitdynamische Beanspruchungsszenarien, wie Querbeschleunigungen mit resultierenden Quer- und Längsschwingungen inklusive zugehöriger Dämpfungsphänomene. Darüber hinaus wurden dynamische Wechselbeanspruchungen infolge des diskontinuierlichen Maschenbildungsprozesses sowie infolge überlagerter betriebsdrehzahlabhängiger Eigenschwingungen der Arbeitselemente der Kettenwirkmaschinen für den Flächenbildungsprozess von grundlegender Bedeutung und forschungsseitig vertieft analysiert und ein umfassendes Garnlaufmodell für einzelne Kettfäden in der Hochleistungskettenwirkmaschine entwickelt. Das Hauptziel in der zweiten Förderperiode ist die orts- und zeitaufgelöste Analyse und Modellierung des dynamischen Verhaltens der Kettfäden in der vollständigen Kettfadenschar sowie deren Wechselwirkungen miteinander über der gesamten Arbeitsbreite unter Berücksichtigung der Einflussparameter Material, Gewirkebindung, Arbeitsbreite, Produktionsgeschwindigkeit und instationäre Betriebsfälle (Maschinenstart, -stopp). Ein zweites Ziel ist die Beschreibung und Entwicklung neuer Fadenzugkraftkompensationsmechanismen zum Ausgleich der an jedem Kettfaden unterschiedlichen, hochdynamisch doppelt wechselnden Fadenzugkraftbeanspruchungen innerhalb einer Maschinenumdrehung zur materialunabhängigen Ausnutzung der Maschinengeschwindigkeit von 4400 U/min und perspektivisch die Steigerungen auf bis zu 7000 U/min. Ein drittes Ziel ist die Modellierung der Gewirkeherstellung, die Vorhersage der musterungsabhängigen Qualität und Kraft-Dehnungseigenschaften des Gewirkes unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten und Hystereseeffekten der Materialien, dehnratenabhängigen Kennwerten (Reibung, Kraft-Dehnungs-Verhalten, Dämpfung und Randeffekte) und die Ableitung von Starteinstellparametern der Kettenwirkmaschine für einen schnellen Musterwechsel.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen