ISBN 9783843923743

978-3-8439-2374-3, Reihe Ingenieurwissenschaften

Tjark von Reden
Erweiterung der Systemgrenzen der Flechttechnik durch elektronisch gesteuerte Klöppel (LCC Band 11)

212 Seiten, Dissertation Technische Universität München (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von Preforms, insbesondere aus Kohlenstofffasern, mittels der Flechttechnik. Dabei wird der Schwerpunkt auf die Umflechttechnik mittels Flügelradflechtern gelegt. Es wird eine umfassende Analyse der aktuell vorhandenen Maschinentechnik durchgeführt, um die Entwicklungen der letzten Jahre zu analysieren und Themen für eine Weiterentwicklung der Technik zu identifizieren. Einzelne Maßnahmen werden aufgegriffen und im Labormaßstab weiterentwickelt, um die Potenziale der Ideen bewerten zu können. Dies umfasst neben der Maschinentechnik auch Berechnungsmethoden für die Simulation des Flechtprozesses.

Nach einer Darstellung verschiedener Geflechtarten und Maschinentechniken zur Herstellung dieser, wird kurz auf die mechanischen Eigenschaften von Geflechten eingegangen. Schon hier wird die Bandbreite von Geflechten sichtbar und damit auch, dass eine differenzierte Bewertung je nach Geflecht und Anwendungsfall notwendig ist.

Umfangreicher wird auf die Randbedingungen des Flechtens eingegangen. Dies betrifft zum einen die mathematischen Zusammenhänge zwischen Geflecht, Flechtmaschine, Faser und Kern, aus denen globale Randbedingungen wie beispielsweise Faserwinkel oder Flächengewicht abgeleitet werden können. Daneben wird auch durch verschiedene Versuche ein Prozessfenster ermittelt, welches in erster Linie Faserwinkel, Ablagebreiten der Fasern, Ondulation insbesondere der Stehfäden und Kompaktierungsdruck bei der Herstellung betrifft.

Die Untersuchungen führen zu dem Ergebnis, dass ein elektronisch gesteuerter Klöppel ein hohes Entwicklungspotenzial für die Flechttechnik aufweist. In dieser Arbeit wurde analysiert, welche Eigenschaften ein solches System haben muss und wie eine Integration in die Maschine möglich ist. Anhand eines Prototyps wird die prinzipielle Umsetzung und Funktionsfähigkeit eines elektronisch gesteuerten Klöppels gezeigt.

Es wird deutlich, dass das volle Potenzial dieses Systems nur durch eine Prozesssimulation mit entsprechender Prozessoptimierung genutzt werden kann. Durch eine Analyse der vorhandenen Simulationsansätze wird deutlich, dass die aktuell genutzten Methoden und Verfahren noch nicht geeignet sind, um eine ausreichend genaue Simulation durchzuführen. FEM-Simulationen zeigen aber das Potenzial, auch wenn hier noch keine wirtschaftliche Lösung erreicht ist. Einige Ansätze zur Verbesserung der Prozesssimulation werden entwickelt und getestet.