SonicFibre – Experimentelle und numerische Mehrskalenanalyse der temporären Reibungsreduzierung während der Textilproduktion mittels Plattenschwingungsanregung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Burkhard Corves; Professor Dr.-Ing. Thomas Gries; Professor Dr.-Ing. Bernd Markert
• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 516937265

Textile Materialien wie Vliesstoffe und Garne können so hergestellt werden, dass sie eine breite Palette von Eigenschaften abbilden, darunter ein geringes Gewicht, verschiedene Dämpfungseigenschaften, hohe Zugfestigkeit, Feuerbeständigkeit, Wasserdichtigkeit, Atemfähigkeit und Kosteneffizienz. Daher können sie in unzähligen industriellen Anwendungen eingesetzt werden, z. B. im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt, in medizinischen Anwendungen wie Gesichtsmasken, in der Filtration, in der Landwirtschaft, in Möbeln, im Bauwesen und in Verpackungen. Die Struktur und Festigkeit der so hergestellten Materialien sind durch eine kraft- und formschlüssige Verbindung der einzelnen Fasern gekennzeichnet. Obwohl die Faser-Faser-Reibung eine entscheidende Rolle für die Form und Festigkeit des Endprodukts spielt, stellt sie im Herstellungsprozess eine große Herausforderung dar. So führen beispielsweis höhere Reibungskräfte zu Beschädigung und Verschleiß von Maschinenteilen, höherem Energieverbrauch und kürzeren Wartungszyklen. Daher können Techniken wie die Vibrationsanregung von Textilmaterialien und die Schmierung eingesetzt werden, um die Reibung zwischen den Fasern während der Textilproduktion vorübergehend zu verringern. Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Entwicklung einer multidisziplinären experimentellen und numerischen Mehrskalenanalyse der temporären Reibungsreduzierung in der Textilproduktion durch Plattenschwingungsanregung in einem breiten Frequenzbereich. Um dieses Forschungsprojekt durchführen und die verschiedenen Aspekte abdecken zu können, ist die kombinierte Kompetenz und Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Textiltechnik (ITA), dem Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik (IGMR) und dem Institut für Allgemeine Mechanik (IAM) unbedingt erforderlich. Zu den zu behandelnden Themen gehören die Untersuchung der mehrskaligen mechanischen Antwort von Vliesstoffen als mehrphasige poröse Materialien, die Analyse und Messung des schwingenden Systems, das aus einer großflächigen Platte und einer porösen Schicht besteht, die experimentelle Kalibrierung und Validierung der numerischen Ergebnisse sowie die Nutzung der gewonnenen Daten für die Optimierung des Textilproduktionsprozesses. Aufgrund des breiten Anwendungsspektrums der untersuchten Werkstoffe wird das vorgeschlagene Forschungsprojekt mit seinen Zielen der Optimierung des Produktionsprozesses, der Senkung des Energieverbrauchs und der Verringerung von Schäden und Verschleiß an Maschinenteilen erhebliche wirtschaftliche und gesellschaftliche Vorteile mit sich bringen, insbesondere in den Bereichen Energie und Umwelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Frederik Cloppenburg; Dr.-Ing. Yousef Heider