Die InnoProfile-Transfer-Initiative

 

Der Name der Chemnitzer Initiative „Technische Textilien – Textile Maschinenelemente“ leitet sich aus ihrem Forschungsschwerpunkt ab: Technische Textilien sollen als Basis für Maschinenelemente dienen und einen wichtigen Ansatzpunkt für Leichtbaukomponenten bilden. Unter Maschinenelementen sind die kleinstmöglichen Struktur- bzw. Baueinheiten in technischen Gebilden zu verstehen.

In ihrem Förderzeitraum arbeitet die Forschungsgruppe an hochfesten, gewichtreduzierten Zug- und Tragmitteln aus Hochleistungsfasern. Sowohl runde wie auch flache, riemenartige Strukturen werden dabei untersucht. Dabei ist ein breites Anwendungsspektrum der textilen Elemente besonders wichtig. Die Grundlage hierfür soll im Forschungsvorhaben geschaffen werden. Auch die Entwicklung eines anerkannten Prüfverfahrens, mit dem der Austausch- bzw. Wartungszeitpunkt des textilen Tragmittels bestimmt werden kann, ist Bestandteil der wissenschaftlichen Untersuchungen.

Die Ziele

Mit der Arbeit im vorangegangenen InnoProfile-Projekt „InnoZug“ wurden wichtige grundlegende Untersuchungen an hochfesten Faserseilen durchgeführt. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse können nun erweitert werden und in der Entwicklung von komplexen Maschinenelementen auf Basis von Technischen Textilien Anwendung finden.

Anhand von Feldversuchen in fördertechnischen Anlagen im Bergbau und in der Intralogistik, z.B. bei Regalbediengeräten, soll erstmals der vollständige Nachweis geführt werden, dass textile Strukturen in technischen Anwendungen eingesetzt werden können. Der Nachweis umfasst die Validierung einer Vielzahl von Einzelschwerpunkten wie die Optimierung der Herstellungstechnologie, die Dimensionierung von Tragmitteln wie z.B. Seilen, die Erbringung von Festigkeitsnachweisen und Vorschriften sowie die Erprobung der Verfahren zur Zustandsüberwachung.

Durch die Verbreiterung des Einsatzgebietes der hochfesten Fasern in den Bereich der Maschinenelemente ist eine vielfältige Verwertung garantiert. Damit können vollkommen neue Partner aus bisher noch nicht relevanten Industriezweigen, wie z.B. dem Bergbau, angesprochen werden. Die bisher geschaffenen Grundlagen sollen durch Feldversuche verifiziert und validiert werden. Damit erfolgt der Brückenschlag zwischen Forschung und Anwendung. Die bisher erreichten theoretischen Kenntnisse werden für den Anwender nutzbar gemacht.
 

Die thematischen Schwerpunkte

• Weiterentwicklung hochfester synthetischer Faserseile
  Im Vergleich zu Drahtseilen ist der Untersuchungsstand hochfester Faserseile noch immer unzureichend bearbeitet. Zwar wurden in bisherigen Versuchen bereits verschiedene mechanische Kennwerte wie Bruchbiegezahlen, Bruchkraft, Dehnung, Treibfähigkeit usw. ermittelt. Es ist jedoch nicht möglich, diese Werte unabhängig vom Material und vom konstruktiven Aufbau des Faserseiles zu betrachten. Zudem müssen äußere Einflüsse wie die Einwirkung von UV-Licht, Temperatur und Feuchtigkeit berücksichtigt werden. Diese sind elementar für den Einsatz von Faserseilen in Bergwerken, Krananlagen oder im Offshore-Bereich.
• Entwicklung neuer Maschinenelemente auf Basis hochfester Fasern
  Bei bisherigen Arbeiten wurde festgestellt, dass Faserseile unter Belastung ihren kreisrunden Querschnitt verlieren. Eine mögliche Lösung für die daraus entstehenden Probleme ist die Entwicklung gurtähnlicher Zug- und Tragmittel aus hochfesten Fasern. Denkbar sind gewebte Bandstrukturen mit in Kraftrichtung eingebrachten hochfesten Zugträgern. Dabei sind Kombinationen verschiedener hochfester Fasermaterialien, Beschichtungen und Beschichtungstechnologien möglich. In diesem Zusammenhang müssen Möglichkeiten für Endverbindungen bzw. die Kopplung mit krafteinleitenden Maschinenelementen geprüft werden. Voraussetzung für den industriellen Einsatz ist auch die Kontrolle bzw. die Definition der Ablegereife und des Verschleißes.
• Adaption textiler Maschinenelemente in bestehende Förder- und Antriebssysteme der Intralogistik/Fördertechnik
  Die Einbindung der neuen textilen Maschinenelemente in bestehende Systeme ist nicht ohne weiteres möglich. Die Anpassung der Peripherie, beispielsweise Seilscheiben, Seiltrommeln, Antriebswellen, Führungsschienen oder Steuerung, erfordern einen erheblichen Entwicklungsaufwand. Durch geringere Umlenkradien und durch wesentlich geringere zu bewegende Massen ergeben sich jedoch hervorragende Möglichkeiten zur Steigerung der Effizienz von technischen Anlagen.
• Grundlagenuntersuchung zur Erkennung der Ablegereife der neuen textilen Maschinenelemente
  Im Rahmen der Entwicklung eines zerstörungsfreien Prüfverfahrens sollen zwei Problemfelder schwerpunktmäßig bearbeitet werden. Das ist zum einen die Entwicklung eines mechanischen Verhaltensmodells für Faserseile. Weiterhin steht die Entwicklung eines automatisierbaren Prüfverfahrens dieser Modellparameter mithilfe von Ultraschallwellen im Fokus.
• Kopplungs- und Fügeverfahren zur Krafteinleitung
  Besondere Bedeutung wird der Ankopplung der neuen Maschinenelemente in bereits bestehende technische Anlagen zukommen. Denkbar sind beispielsweise vernähte Verbindungen, Schrumpfverbindungen oder Spritzgussverbindungen. Zu klären sind jeweils die grundsätzliche Eignung der jeweiligen Verbindung, der Einfluss technologischer Parameter des jeweiligen Verfahrens auf die Eigenschaften des Maschinenelementes (z.B. Temperatur beim Spritzgießen) sowie notwendige Änderungen oder Erweiterungen.
• Neue Verfahren zur Seilherstellung und Veredlung
  Ziel ist es, mechanische Elemente zur Lastbefestigung bereits während des Herstellungsprozesses (Flechten oder Weben) in das textile Maschinenelement zu integrieren. Prinzipielle Lösungswege existieren dafür bereits, ungelöste Problemstellungen gibt es jedoch in nachgelagerten Prozessschritten. Das Reinigen, das Beschichten im Tauchbad, das Beschichten mittels Extrusion und das Umspritzen des Seiles in der Spritzgießmaschine gestalten sich aufgrund der außergewöhnlichen Geometrie schwieriger als bei herkömmlichen textilen Strukturen.

Die Partner

Anliegen der Stiftungsprofessur Technische Textilien – Textile Maschinenelemente ist es, insbesondere die regionalen Wirtschaftsstrukturen zu unterstützen. Gemeinsam mit Industriepartnern und den Stiftern wird an der Herausbildung eines besonderen Technologie- und Wirtschaftsprofils gearbeitet.

Die Stifter:

• ALTRATEC Montagesysteme GmbH, Neukirchen
• Beyer Maschinenbau GmbH, Roßwein
• Delta Antriebstechnik GmbH, Leichlingen
• Institut für Technische Textilien GmbH (ITT), Chemnitz
• KD Stahl- u. Maschinenbau GmbH, Breitenworbis

Kontakt

Dr.-Ing. Christoph Müller
Technische Universität Chemnitz
Professur Fördertechnik
Kommissarischer Leiter der Stiftungsprofessur Technische Textilien - Textile Maschinenelemente
Reichenhainer Straße 70
09126 Chemnitz   
Tel.: 0371 531-37989
Fax: 0371 531-837989
E-Mail: christoph.mueller[at]mb.tu-chemnitz.de

 

Zum Beitrag "Textil statt Stahl" aus der Rubrik "Im Blickpunkt"

Nähere Informationen zum vorangegangenen InnoProfile-Projekt "InnoZug"; weitere Informationen zu dem ebenfalls aus dieser InnoProfile-Initiative hervorgegangenen InnoProfile-Transfer-Verbundvorhaben „Lastspitzen-Kompensation”