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Mehrskalenanalyse der temporären Reibungsreduzierung in der Textilproduktion durch Plattenschwingungsanregung in einem breiten Frequenzbereich.
In der Textiltechnik hat Reibung einen fundamentalen und gleichzeitig ambivalenten Charakter. Viele textile Gebilde wie Garne und Vliesstoffe zeichnen sich dadurch aus, dass ihnen erst eine kraft- und formschlüssige Verbindung von Einzelfasern ihre Festigkeit verleiht. Reibung ist in Textilien für die Kraftübertragung zwischen den Fasern nötig. Reibung hat jedoch auch einen negativen Charakter. Beispielsweise findet bei vielen Prozessschritten ein Abgleiten der Fasern aufeinander statt, etwa beim Verstrecken von Faserbändern oder beim Vernadeln von Vliesstoffen. Eine hohe Reibung zwischen den Fasern führt zu hohen Kräften auf die Einzelfasern und Maschinenelemente. Faserschädigungen und Verschleiß an Maschinenteilen sind die Folge. Um diese negativen Effekte zu überwinden können Die Textilen durch Vibrationen zur Schwingung angeregt werden um die Reibung zwischen den Fasern während der Textilproduktion vorübergehend zu verringern. Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Mehrskalenanalyse der temporären Reibungsreduzierung in der Textilproduktion durch Plattenschwingungsanregung in einem breiten Frequenzbereich.
Motivation
Textile Materialien wie Vliesstoffe und Garne können so hergestellt werden, dass sie eine breite Palette von Eigenschaften abbilden, darunter ein geringes Gewicht, hohe Zugfestigkeit, Wasserdichtigkeit, Atemfähigkeit und Kosteneffizienz. Daher können sie in unzähligen industriellen Anwendungen eingesetzt werden. 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 beispielsweise 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
Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Entwicklung einer multidisziplinären experimentellen und numerischen Mehrskalenanalyse der temporären Reibungsreduzierung in der Textilproduktion durch Plattenschwingungsanregung in einem breiten Frequenzbereich.
Vorgehen
Um dieses Forschungsprojekt durchführen und die verschiedenen Aspekte abdecken zu können, ist die kombinierte Kompetenz und Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Textiltechnik, dem Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik und dem Institut für Allgemeine Mechanik 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.
Partner
Förderung
Deutsche Forschungsgemeinschaft, kurz DFG