DensiSpul

Entwicklung eines Systems zur Generierung von Einstellvorschlägen für Kreuzspulmaschinen auf Basis einer Simulation

Zielstellung des Projektes

In der Textilindustrie finden eine Vielzahl von unter- schiedlichen Färbeverfahren Anwendung. Der verwendete Färbeprozess unterscheidet sich dabei grundlegend abhängig vom verwendeten Material und der Aufmachungsform. Die sogenannte Garnfärbung kann unter anderem mittels Spulenfärbung durchgeführt werden und bietet im Vergleich zur Strangfärbung eine erhöhte Färberate und größere Maschinenflexibilität bezüglich des Durchsatzvolumens. Färbeprozesse haben eine hohe Farbgenauigkeit, eine hohe Prozessgeschwindigkeit und eine gleichmäßige Durchfärbung (Farbegalität) zum Ziel. Die Färbeergebnisse unterliegen einer Vielzahl von Einflussfaktoren und ihren Wechselwirkungen. Ziel des Projektes war es, Einstellvorschläge für marktübliche und zukünftige Spulmaschinen zu generieren, um die Ausschussquote schlecht gefärbter Spulen zu reduzieren und die Rüstzeiten zu verkürzen.

Projektergebnisse

Im Forschungsprojekt wurde ein systematisches Vorgehen zur Entwicklung simulationsbasierter Einstellungsempfehlung für Kreuzspulmaschinen beschrieben. Zunächst wurden Spulen mit unterschiedlichen Kreuzspulmaschineneinstellungen hergestellt. Die Spulen wurden mit verschiedenartigen Messmethoden hin- sichtlich der Fadenverlegung und der Dichteverteilung untersucht. Dabei wurden unter anderem μCT-Aufnahmen der Kreuzspulen erstellt und mittels eines im Projekt entwickelten Analysetools hinsichtlich ihrer Dichtenhomogenität analysiert. Basierend auf diesen Daten wurde zunächst eine virtuelle Spule modelliert und ihre Dichte bestimmt. Dazu wurde ein physikalisches Modell zur Beschreibung der Fadenverteilung entwickelt. Das Spulenmodell wurde danach mit einem Dichtemodell hinterlegt und in einen porösen Körper überführt.

Anschließend wurde mit Hilfe einer CFD-Simulation der Färbeprozess simuliert und anhand einer Zielfunktion die Durchströmung bewertet. Durch Verwendung eines Optimierungsalgorithmus wurde das Kreuzungsverhältnis während des Spulprozesses angepasst, sodass Kreuzspulen mit möglichst homogener Dichteverteilung entstehen. Basierend auf diesem Algorithmus wurden neue Spulprogramme entwickelt.