Integriertes Sensorsystem zur Überwachung des Flechtprozesses (InSensoFlecht)

Problemlage
Zur Produktion von Massenprodukten wie Kordeln, Leinen und Bändern verfügen Hersteller teilweise über mehrere hundert Flechtmaschinen, welche im Mehrschichtbetrieb laufen. Während der Produktion kann es zu Fehlerraten von 10 Fehlern pro 100 lfm kommen, was in Summe zu einer Maschinenstillstandszeit von 45 min pro 100 lfm führt. Fehler werden üblicherweise bei regelmäßigen Kontrollen durch geschultes Personal entdeckt. Zu diesem Zeitpunkt kann der Flechtfehler bereits ein fortgeschrittenes Stadium erreicht haben, welches gleichbedeutend mit Maschinenstillstand, Materialausschuss oder Maschinenschäden sein kann. Wird ein Fehler diagnostiziert, muss die Fehlerursache durch das Personal behoben werden. Vor allem bei großen Flechtmaschinen kann die Ursachensuche zeitaufwendig sein und somit zu einem längeren Maschinenstillstand beitragen.

Projektziele
Das Ziel des Verbundprojekts ist die Maschinenstillstandszeiten und Ausschussraten von Flechtmaschinen zu verringern. Dieses Ziel soll erreicht werden, indem ein Kontrollsystem für die gesamte Flechtprozesskette entwickelt wird, welche aus dem Umspul- und dem nachgeschalteten Flechtprozess besteht. Flechtfehler durchgehen von ihrer Ursache bis zu ihrem Endstadium mehrere Entwicklungsstufen, welche während des Umspul- und/oder des Flechtprozesses auftreten können. Daher sollen sowohl der Umspul- als auch der Flechtprozess mit Sensoren ausgestattet werden. Des Weiteren soll das Flecht-Kontrollsystem, bei der Detektion eines Fehlers, die Position der Fehlerursache an der Flechtmaschine anzeigen. Da die Fehlerursachen-Behebung stets manuell abläuft, soll durch die Anzeige der Position die Fehlerursachen-Suche und somit die die Maschinenstillstandszeit verkürzt werden.

Vorgehensweise
In vielen Fällen ist die sensortechnische Detektion der Fehlerursache oder der einzelnen Entwicklungsstufe des Flechtfehlers einfacher als die Detektion des eigentlichen Flechtfehlers. Das Kontrollsystem soll auf diese indirekten Fehlerindikatoren ausgelegt werden, was die Verwendung von kostengünstige Sensoren wie beispielsweise Näherungssensoren ermöglicht. Auf der anderen Seite setzt dies voraus, dass Knowhow auf dem Gebiet der Flechtfehler vorhanden sein muss, was durch die jahrzehntelange Erfahrung der Projektpartner und die Forschungsergebnisse der TUM gegeben ist. Das Kontrollsystem soll klöppelunabhängig gestaltet werden, was Kosten spart und gleichzeitig das Anwendungsgebiet des Systems vergrößert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Nach erfolgreicher Beendigung des Projekts kann Barthels-Feldhoff seine Produktion mit gesteigerter Produktivität betreiben und Geflechte mit höherer Qualität erzeugen. Das Kontrollsystem kann sowohl als Zusatzausstattung für neue Flechtmaschinen als auch als Nachrüstsatz für bereits betriebene Flechtanlagen vertrieben werden. Dies bietet Steeger und Gemini die Gelegenheit einen größeren Absatzmarkt in Deutschland und mittelfristig auch in Europa zu erschließen. Des Weiteren wird mit einer materialausschussärmeren Produktion ein umweltschutztechnischer Hintergrund bedient, was im Speziellen für aufwendig rezyklierbare Materialien wie Kohlenstoff gilt. Der Lehrstuhl für Carbon Composites kann die Projektergebnisse in die Lehre und die Forschung einfließen lassen. Des Weiteren ermöglicht es dem Lehrstuhl seine Kompetenz auf dem Gebiet der Flechtfehler zu vertiefen.

• Barthels-Feldhoff GmbH & Co. KG
• Gemini Business Solutions GmbH
• Körting Nachf. Wilhelm Steeger GmbH & Co. KG
• Technische Universität München