KMU-innovativ Bildverarbeitungsbasierte Deformationsanalyse für die Kompensation thermischer Fehlpositionierungen von Textilmaschinenkomponenten (BIWAK)

Problemstellung
Eine Herstellungstechnologie textiler Stoffe ist das Kettenwirken. Bei Kettenwirkmaschinen sind alle Arbeitselemente, wie Wirk- und Lochnadeln, nebeneinander angeordnet. Die Fäden laufen senkrecht, werden von den Nadeln ergriffen und durch die vorher gebildeten Maschen benachbarter Fäden gezogen. Bei Arbeitsbreiten bis zu 6 m können mehr als 5.000 Nadeln im Abstand von unter 1 mm angeordnet sein. Diese Nadeln schwingen 2.500mal je Minute durch die Zwischenräume gegenüberliegender Wirkelemente. Äußerste Präzision ist gefordert, denn schon minimale Relativverschiebungen können zur Kollision der Wirkelemente und zu Produktionsausfällen führen. Während der Produktion erwärmt sich die Maschine, die zur Ausdehnung des Maschinenrahmens und damit zu unerwünschten Verschiebungen der Wirkelemente führen. Derzeitig müssen die Maschinen mittels Ölumlauf vorgeheizt und während des Wirkens abgekühlt werden, um eine konstante Temperatur zu halten. Diese Temperierung ist äußerst zeit-, energie- und kostenintensiv. Beispielsweise entstehen einer Wirkerei mit 100 Maschinen dadurch Kosten von ca. 100.000 € und unproduktive Arbeitszeit von 52.000 Stunden jährlich.

Zielsetzung
Ziel des KMU-innovativ Projektes BIWAK ist es, eine kostengünstige und effiziente Lösung zur Herstellung von textilen Stoffen auf Kettenwirkmaschinen zu entwickeln, die ohne derzeitig notwendige Temperierung der Maschinen auskommt. Dabei soll unter anderem das physikalische Wirkprinzip des Kompensationspendels, bekannt aus dem Uhrenbau, untersucht und angewendet werden.

Vorgehensweise
Die optische Erkennung sowie Bewertung der minimalen Verschiebungen der Wirkelemente im laufenden Betrieb ist eine Herausforderung. Deshalb wird ein integriertes Regelsystem konzipiert. Ein weiterer Schwerpunkt der Entwicklungsarbeit bezieht sich auf eine neue, intelligente Sensorik, die auf der digitalen Bildkorrelation basiert. Das zu entwickelnde automatische Justiersystem, die Maschinensteuerung und das digitale Bilderfassungs- und Messsystem werden in einer Versuchsmaschine integriert, erprobt und die Ergebnisse unter produktionsnahen Bedingungen evaluiert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Der Wegfall der Maschinentemperierung senkt den Energieverbrauch, die unproduktiven Zeiten und ermöglicht somit eine wirtschaftliche wie auch effiziente Fertigung. Das Projekt kann damit einen signifikanten Beitrag zur Nachhaltigkeit in der Textilindustrie leisten und einen erheblichen Wettbewerbsvorteil für die Textilmaschinenhersteller bringen. Die Ergebnisse sind auf andere Textilmaschinen, wie z. B. Rundstrick- oder Rundwirkmaschinen, übertragbar und können auch zur Nachrüstung bestehender Maschinen genutzt werden.

• Chemnitzer Werkstoffmechanik Gesellschaft mit beschränkter Haftung
• Pinkert machines UG (haftungsbeschränkt) & Co. KG
• Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V.