Im Jahr 2017 lag das weltweite, wachsende Marktvolumen für Smart Textiles bei ca. 1,3 Mrd. € und der deutsche Markt bei ca. 230 Mio. €. In diesem Markt stellen textile Sensoren eine Schlüsselkomponente für Smart Textiles dar. Eine vielversprechende Möglichkeit zur individualisierbaren Herstellung anforderungsgerechter, textiler Sensorik sind hochelastische, sensorische Flachgestricke aus hochelastischen, sensorischen Umwindegarnen (IGF 17944N, IGF 17819N, DFG FOR981 HIKETPA4, ZIM-Projekt MucorPrevent, ZIM-Projekt Okalift Superchange+). Die Anwendung flexibler, effizienter und individualisierbarer Fertigungsverfahren ist dabei eine grundlegende Voraussetzung für einen erfolgreichen Marktzugang und eine kostengünstige Produktion. Dies erfordert auch eine sehr hohe Prozesseffizienz mit geringen Fehlerquoten. Bei E-Textiles ist dies besonders wichtig, da Prozessfehler bzgl. der elektronischen Eigenschaften bisher nur durch aufwändige Kontrollen nach den einzelnen Produktionsschritten entdeckt werden können. Der erhöhte und unflexible Kontrollaufwand ist dabei ein erheblicher Preistreiber. Ziel des Projekts SensorStrick 4.0 war es, durch Integration zusätzlicher konventioneller und neuartiger Sensortechnik in den Umwinde- und den Strickprozess sowie einer konsistenten Datenübergabe zwischen den Prozessen einen erheblichen Mehrwert im Hinblick auf Prozesseffizienz und Produktionsqualität zu schaffen. Damit sollten auch Fehler bzgl. der elektrischen Eigenschaften schon im Prozess entdeckt und rechtzeitig verhindert werden.
Die Sensorintegration erfolgte auf den Funktionsebenen Garnzufuhr, Maschinengeschwindigkeit, Strick-, Umwindewerkzeuge und Hilfsmittel und ist damit in der Lage, systematische Fehlerpotenziale auszuschließen. Die Analyse der ermittelten kapazitiven und konventionellen Sensordaten aus dem Umwinde- und Strickprozess zeigte Zusammenhänge auf, um damit Kausalitäten zwischen einzelnen Prozess- und Strukturparametern zu ermitteln. Bei Variation der Betriebsparameter Spindelfrequenz, Kernzugkraft und Produktionsgeschwindigkeit beim Umwindeprozess konnten unter anderem vorteilhafte Kombinationen bezüglich des Umwindedrahtzustandes ermittelt werden. Es wurde positiv bestätigt, dass der Kontrollaufwand durch die neuen Sensoren minimiert werden kann. Auf Basis der Sensordaten lassen sich die Prozessparameter optimal einstellen und die Qualität verbessern. Die systematische Zusammenführung und Rückführung prozessbestimmender Daten von neuartigen (kapazitiven) und konventionellen Sensoren auf verschiedenen Funktionsebenen ermöglicht hier die ganzheitliche integrale Betrachtung der Prozesse.
54 Seiten, 12 Abbildungen, 12 Tabellen
Bearbeitungszeitraum:
01.01.2021 – 31.12.2022
Autoren:
Bastian Baesch
Nora Müllner
Uwe Röder
Oswald Rieder
Christoph Riethmüller
Dr.-Ing. Sibylle Schmied
Forschungsstelle:
DITF – Institut für Textil- und Verfahrenstechnik
Erschienen:
31.03.2023
