TÄTIGKEITS- BERICHT 2009 - Cetex Institut für Textil
TÄTIGKEITS- BERICHT 2009 - Cetex Institut für Textil TÄTIGKEITS- BERICHT 2009 - Cetex Institut für Textil
ROTORSPINNBOX Projektleiter: Dipl.-Ing. Peter Voidel Laufzeit: 04/07-12/09 Ausgangssituation Die überwiegend eingesetzten Gruppenantriebe der am Markt vertretenen OE-Rotorspinnmaschinen erfordern eine starre Zuordnung aller Spinnelemente auf jeder Maschinenseite. Beim Einsatz unterschiedlicher Rotordurchmesser ergeben sich dadurch unterschiedliche geometrische Verhältnisse beim Fasertransport, die Auswirkungen auf die Garnqualität haben. In vorangegangenen Studien konnte nachgewiesen werden, dass die Form und Anordnung des Fasertransportkanals, vor allem die Übergänge einzelner Teilabschnitte bei Nutzung unterschiedlicher Rotordurchmesser, einen großen Einfluss auf die Garnqualität ausüben. Forschungsziel Mit dem gedanklichen Ansatz, die oben genannten zentralen Antriebe durch ein Konzept mit Einzelantrieben zu ersetzen, können die sich aus der teilungsgerechten Anordnung im Maschinengestell ergebenden geometrischen Restriktionen entfallen und es werden neue Freiheitsgrade für die Anordnung der Funktionselemente gewonnen. Dadurch entstehen Spielräume für mögliche Veränderungen bezüglich Form, Größe und Anordnung der einzelnen Elemente beim Einsatz von Spinnrotoren mit unterschiedlichem Durchmesser oder bei der Verspinnung von unterschiedlichen Materialien. Im Rahmen des zu bearbeitenden Forschungsvorhabens sollten vor allem die Spinnmittel selbst sowie deren räumliche Anordnung entlang des gesamten Fasertransportweges innerhalb der sogenannten „Spinnbox“ analysiert und optimiert werden. Weiterhin sollten innovative Ansätze zur Verbesserung der Technologie des Rotorspinnens untersucht werden. 20 Forschungsergebnis Für den bei der Cetex Institut für Textil- und Verarbeitungsmaschinen gemeinnützige GmbH vorhandenen einspindligen OE-Rotorspinn- Versuchsstand und eine kurze OE-Spinnmaschine mit 6 Arbeitsstellen wurde eine Spinnstelle entworfen, gefertigt und getestet. Manuell oder durch zentralen Stellantrieb können in Abhängigkeit von Material und Rotorgröße die jeweils optimalen Spinngeometrien angepasst werden. In zahlreichen Ausspinnungen mit verschiedenen Materialien wurden unterschiedliche Konfigurationen von Spinnmitteln sowie deren geometrische Anordnung bezüglich des Faserflusses getestet und bewertet. Eine nachhaltige Verbesserung der Garnstruktur ist untrennbar verbunden mit Maßnahmen in Rotorrille und Einbindezone. Zu diesem Zweck wurden der Übergang der Fasern zwischen Transportkanal und Rotorrutschwand analysiert, Spinnrotoren mit verbesserten Rutscheigenschaften entworfen, gefertigt und getestet. Weiterhin wurde ein Fasertransportkanal getestet, dessen Ausgang unmittelbar bis zur Rotorwand reicht. Anwendung und wirtschaftliche Bedeutung Die gewonnenen Erkenntnisse bezüglich des Einflusses einer optimierten Spinngeometrie auf die zu erzielenden Garnparameter sind nach entsprechender Anpassung an den jeweiligen Maschinentyp einsetzbar. Einige weitere der gewonnenen Erkenntnisse lassen sich wie erwartet nicht sofort und ohne erhebliche Eingriffe in bestehende Maschinenkonzepte realisieren. Sie helfen jedoch bei der Beantwortung offener Fragen zum Offenend- Spinnverfahren und dienen als Denkanstöße für weitere Untersuchungen und Aufgabenstellungen zur Verbesserung der OE-Rotorgarne. Cetex Institut – Tätigkeitsbericht 2009
TROCKENE UD-MATERIALIEN Projektleiter: Dipl.-Ing. Frank Vettermann Laufzeit: 07/07-10/09 Ausgangssituation Der wachsende Einsatz von CFK u. a. im Flugzeug- und Automobilbau erfordert automatisierte Fertigungslösungen. Derzeit übliche Prepreg- Lösungen sind kostenaufwändig und für die Großserienproduktion untauglich. Hinzu kommt, dass die mit Harz imprägnierten UD-Materialien nur eine begrenzte Verarbeitungsdauer aufweisen und eine akzeptable Lagerzeit nur in Kühlzellen erreicht wird, was aufwendig und teuer ist. Mit dem Einsatz trockener UD-Strukturen und Gelege verbessern sich die Möglichkeiten für hochproduktive Automatisierungslösungen. Für die Verarbeitung auf einer Multiaxialmaschine im Gelegeaufbau kommen zur Zeit nur Rovings als 12 K, 24 K und 50 K in Betracht. Geringere K-Werte sind kostenmäßig uninteressant, höhere K-Werte weisen schlechtere Eigenschaften auf (geringere Zugfestigkeit, Bandwelligkeiten, Filamentbrüche u. a.) und sind kaum in Spulenaufmachung erhältlich (nur Ablage im Karton). Zusätzlich ist zu beachten, dass für bestimmte Anwendungen, beispielsweise im Luftfahrzeugbau, bisher nur 12 K zertifiziert worden ist. Forschungsziel Zielstellung des beantragten Forschungsvorhabens war es, ein Verfahren zur Herstellung eines trockenen UD-Materials als Ausgangsmaterial für multiaxiale Strukturen zu entwickeln. Damit sollte eine Verbesserung der Verarbeitung von Carbonfasern für Composites ermöglicht werden. Forschungsergebnis Im Projekt wurde eine Anlage entwickelt, mit der es möglich ist, einen Wickel aus trockenen Carbonbändchen herzustellen, der über die gesamte Lauflänge nur geringste Abweichungen in Bändchenlänge und Bändchenbreite zwischen den einzelnen Bändchen aufweist. Dazu wurden mittels theoretischer Betrachtungen und der Auswertung vorhandener Technik folgende Schwerpunkte ermittelt: • Minimierung der Spannungsunterschiede der einzelnen Teilbändchen • Erreichen von Schlupffreiheit in Lieferwerk 1 und 2 • Vermeidung von Drehungen im Abrollprozess im Gatter • Definiertes Aufwickeln der gespreizten Bändchen. Es entstand ein Grundkonzept einer UD-Anlage in einer offenen Bauweise, die es ermöglichte, erforderliche Änderungen schnell einzuarbeiten. Cetex Institut – Tätigkeitsbericht 2009 Gesamtkonzept der Anlage Prinzipbild Gesamtanlage 21
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ROTORSPINNBOX<br />
Projektleiter: Dipl.-Ing. Peter Voidel Laufzeit: 04/07-12/09<br />
Ausgangssituation<br />
Die überwiegend eingesetzten Gruppenantriebe<br />
der am Markt vertretenen OE-Rotorspinnmaschinen<br />
erfordern eine starre Zuordnung aller<br />
Spinnelemente auf jeder Maschinenseite. Beim<br />
Einsatz unterschiedlicher Rotordurchmesser ergeben<br />
sich dadurch unterschiedliche geometrische<br />
Verhältnisse beim Fasertransport, die Auswirkungen<br />
auf die Garnqualität haben.<br />
In vorangegangenen Studien konnte nachgewiesen<br />
werden, dass die Form und Anordnung des<br />
Fasertransportkanals, vor allem die Übergänge<br />
einzelner Teilabschnitte bei Nutzung unterschiedlicher<br />
Rotordurchmesser, einen großen Einfluss<br />
auf die Garnqualität ausüben.<br />
Forschungsziel<br />
Mit dem gedanklichen Ansatz, die oben genannten<br />
zentralen Antriebe durch ein Konzept mit Einzelantrieben<br />
zu ersetzen, können die sich aus<br />
der teilungsgerechten Anordnung im Maschinengestell<br />
ergebenden geometrischen Restriktionen<br />
entfallen und es werden neue Freiheitsgrade <strong>für</strong><br />
die Anordnung der Funktionselemente gewonnen.<br />
Dadurch entstehen Spielräume <strong>für</strong> mögliche Veränderungen<br />
bezüglich Form, Größe und Anordnung<br />
der einzelnen Elemente beim Einsatz von<br />
Spinnrotoren mit unterschiedlichem Durchmesser<br />
oder bei der Verspinnung von unterschiedlichen<br />
Materialien.<br />
Im Rahmen des zu bearbeitenden Forschungsvorhabens<br />
sollten vor allem die Spinnmittel selbst<br />
sowie deren räumliche Anordnung entlang des<br />
gesamten Fasertransportweges innerhalb der<br />
sogenannten „Spinnbox“ analysiert und optimiert<br />
werden.<br />
Weiterhin sollten innovative Ansätze zur Verbesserung<br />
der Technologie des Rotorspinnens untersucht<br />
werden.<br />
20<br />
Forschungsergebnis<br />
Für den bei der <strong>Cetex</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Textil</strong>- und Verarbeitungsmaschinen<br />
gemeinnützige GmbH vorhandenen<br />
einspindligen OE-Rotorspinn-<br />
Versuchsstand und eine kurze OE-Spinnmaschine<br />
mit 6 Arbeitsstellen wurde eine Spinnstelle<br />
entworfen, gefertigt und getestet. Manuell<br />
oder durch zentralen Stellantrieb können in Abhängigkeit<br />
von Material und Rotorgröße die jeweils<br />
optimalen Spinngeometrien angepasst<br />
werden.<br />
In zahlreichen Ausspinnungen mit verschiedenen<br />
Materialien wurden unterschiedliche Konfigurationen<br />
von Spinnmitteln sowie deren geometrische<br />
Anordnung bezüglich des Faserflusses getestet<br />
und bewertet.<br />
Eine nachhaltige Verbesserung der Garnstruktur<br />
ist untrennbar verbunden mit Maßnahmen in Rotorrille<br />
und Einbindezone.<br />
Zu diesem Zweck wurden der Übergang der Fasern<br />
zwischen Transportkanal und Rotorrutschwand<br />
analysiert, Spinnrotoren mit verbesserten<br />
Rutscheigenschaften entworfen, gefertigt und getestet.<br />
Weiterhin wurde ein Fasertransportkanal getestet,<br />
dessen Ausgang unmittelbar bis zur Rotorwand<br />
reicht.<br />
Anwendung und wirtschaftliche Bedeutung<br />
Die gewonnenen Erkenntnisse bezüglich des<br />
Einflusses einer optimierten Spinngeometrie auf<br />
die zu erzielenden Garnparameter sind nach entsprechender<br />
Anpassung an den jeweiligen Maschinentyp<br />
einsetzbar.<br />
Einige weitere der gewonnenen Erkenntnisse<br />
lassen sich wie erwartet nicht sofort und ohne erhebliche<br />
Eingriffe in bestehende Maschinenkonzepte<br />
realisieren. Sie helfen jedoch bei der Beantwortung<br />
offener Fragen zum Offenend-<br />
Spinnverfahren und dienen als Denkanstöße <strong>für</strong><br />
weitere Untersuchungen und Aufgabenstellungen<br />
zur Verbesserung der OE-Rotorgarne.<br />
<strong>Cetex</strong> <strong>Institut</strong> – Tätigkeitsbericht <strong>2009</strong>
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