HPF-Garnitur - verbesserte Qualität für Vliesstoffe aus Hochleistungsfasern bei längerer Standzeit durch optimierte Krempelgarnituren und angepasste online Überwachung

Abstract

Im Rahmen des futureTex-Projektes „HPF-Garnitur“ (Förderkennzeichen 03ZZ0635A…G) wurde ein digitales Monitoringsystem entwickelt, welches den Verschleiß von Krempelgarnituren erfasst. Im Sinne von Industrie 4.0 ist hierdurch eine wartungsoptimierte Prozessführung möglich, so dass die Notwendigkeit des bevorstehenden Garniturwechsels zunächst online überprüft werden kann. Vor allem Hochleistungsfasern, wie Glas-, Carbon- oder Aramidfasern, können bedingt durch ihre abrasive Wirkung einen erhöhten Verschleiß der Garnituren bei der Verarbeitung hervorrufen. Im Projekt wurde daher der Fokus auf die Verarbeitung der Hochleistungsfasern gelegt. Die Struktur des Projektkonsortiums, bestehend aus zwei Instituten und vier Industriepartnern, ermöglichte die Betrachtung der Garnituren hinsichtlich des potentiellen Optimierungsbedarfs sowie die Analyse des Verschleißes hervorgerufen durch die Verarbeitung verschiedener Hochleistungsfasern. Die Auffälligkeiten wurden, begleitend zur Entwicklung einer online Analyse der Garnituren, zunächst offline an Alt- und Neugarnituren ermittelt. Hierbei erfolgte sowohl eine intensive Betrachtung unter Verwendung eines Lichtmikroskops und Rasterelektronenmikroskops (REM), als auch eine Analyse mit USB-Mikroskop an der Anlage selbst. Die in der offline Analyse aufgetretenen Herausforderungen, wie Probleme der Reproduzierbarkeit der Bilder aufgrund unterschiedlicher Aufnahmewinkel und Beleuchtungsschwierigkeiten, wurden bei der Entwicklung der online Analyse berücksichtigt. Das online Analysesystem ermöglicht die Verschleißmessung unter Verwendung einer digitalen Industriekamera sowie eines speziell konzipierten Beleuchtungskonzepts. Die Kamera wird mit Hilfe einer Vorrichtung an der Anlage montiert und fährt reproduzierbar unterschiedliche Messpositionen an. Die Auswertung erfolgt mit einer im FIBRE entwickelten Analysesoftware. Das entwickelte online Monitoring detektiert aufgrund einer Kantenerkennung Beschädigungen an der Zahnspitze (Abrundungen oder Ausbrüche) sowie Veränderungen von Zähnen, wie bspw. Verformungen. Zum Projektabschluss erfolgte eine Verifizierung der entwickelten Methode bei den beteiligten Industriepartnern.