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DITF: Digitale Fertigungsverfahren E-Textilien: Fehler früh erkennen spart Kosten

Fehler bei den smarten Zusatzfunktionen von Textilien werden oft erst am Ende der Wertschöpfungskette erkannt. Das treibt die Kosten der textilen Wearables in die Höhe. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) haben nun für das Prozessmanagement einen globalen „Industrie 4.0-Ansatz“ entwickelt, der bereits bei der Garnherstellung beginnt und sich über alle Prozessketten von E-Textilien erstreckt.

Das Problem beim Herstellen von E-Textilien

Hochelastische smarte Textilprodukte bestehen häufig aus Garnen, die sich aus leitfähigen und nichtleitfähigen Komponenten zusammensetzen. Konventionelle hochelastische Garne werden dazu beispielsweise mit leitfähigen Feinstdrähten umwunden. Auf diese Weise bleibt die Elastizität der Garnkomponente weitgehend erhalten. Beim Stricken werden die Fäden jedoch stark belastet, die leitfähigen Garnkomponenten können brechen. Da dabei häufig nicht das gesamte Garn reißt, fällt der Fehler während des Strickprozesses nicht auf und das fertige Textil ist Ausschuss. Das kostet nicht nur Produktionszeit, sondern geht ins Geld, besonders bei fully fashioned gestrickten Teilen (Formstrick).

DITF: Garne überwachen

Um Fehler der elektrischen Eigenschaften bereits während des Herstellungsprozesses zu erkennen, werden im Forschungsprojekt SensorStrick 4.0 Prozess- und Umgebungsdaten bei der Textilproduktion in verschiedenen Prozessstufen erfasst.

Dazu werden Umwinde- und Flachstrickmaschinen mit verteilter Sensorik ausgerüstet, die Temperatur, Feuchte, Licht, Näherung und Fadenzugkraft sowie die Fadengeschwindigkeit misst. Zusätzlich überwachen Mikrofone die Geräusche in der direkten Produktionsumgebung. Diese akustischen Messdaten weisen zum Beispiel auf Vibrationen hin und können besonders gut mit künstlicher Intelligenz ausgewertet werden. Bei der Umwindegarnherstellung werden die erfassten Prozessgrößen direkt für die Steuerung der Prozessparameter verwendet.

Gemessene Sensordaten

Darüber hinaus werden neue kostengünstige Sensoren entwickelt. Für laufende Garne wurde zum Beispiel ein Prinzip mit vier Messröhrchen entwickelt, die schnell und berührungsfrei messen, wie leitfähig das durchlaufende Garn ist und wie seine sensorischen Eigenschaften sind. Diese Sensoren sind so ausgelegt, dass sie in möglichst vielen Textilprozessen eingesetzt werden können ohne sie aufwendig an unterschiedliche Abläufe anpassen zu müssen.

Die Garne werden also sowohl bei der Umwindegarnherstellung als auch im anschließenden Strickprozess überwacht. Tritt ein Bruch der leitfähigen Garnkomponente auf, wird er sofort entdeckt. Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperatur beeinträchtigen die Messgenauigkeit nicht. Die Überwachung der Prozesse funktioniert nicht nur bei Gestricken, sondern auch bei anderen textilen Flächen.

Im weiteren Projektverlauf werden die Sensoren bei der Herstellung von hochelastischen Umwindegarnen und Strickteilen eingesetzt und dabei getestet wie effektiv die auftretenden Fehler erkannt werden.

Mit diesen neu entwickelten Verfahren können fehlerhafte Halbzeuge rechtzeitig aus der Prozesskette genommen werden. Teure zusätzliche Kontrollen während späterer Prozessschritte werden überflüssig.

Industrie 4.0-Ansatz.
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