Beschädigte leitfähige Komponente eines Garns: Um fehlerhafte E-Textilien bereits früh im Produktionsprozess zu erkennen, arbeiten die DITF an einer digitalisierten Lösung.

Bild: DITF

Digitalisierte Fertigungsverfahren Fehler bei E-Textilien rechtzeitig erkennen

07.05.2022

Eine geringe Fehlerquote ist bei der E-Textil-Produktion besonders wichtig, da Schäden an der Elektronik oft erst am Ende der Wertschöpfungskette erkannt werden. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung entwickeln deshalb einen globalen Industrie-4.0-Ansatz, der bei der Garnherstellung beginnt und sich über alle Prozesse erstreckt.

Für hochelastische smarte Textilprodukte werden Garne verwendet, die häufig sowohl aus leitfähigen als auch aus nichtleitfähigen Komponenten bestehen. Dazu werden beispielsweise konventionelle hochelastische Garne mit leitfähigen Feinstdrähten umwunden. Die Elastizität der Garnkomponente bleibt auf diese Weise weitgehend erhalten.

Beim Stricken werden die Fäden jedoch so stark belastet, dass die leitfähigen Garnkomponenten beschädigt werden können. Da dabei häufig nicht das gesamte Garn bricht, wird der Fehler bei derzeitigen Produktionsabläufen während des Strickprozesses nicht erkannt. Im Extremfall ist das fertige Strickteil Ausschuss. Bei fully fashioned gestrickten Teilen ist der Schaden wegen der relativ geringen Produktivität des Flachstrickprozesses und des relativ hohen Verlusts an Produktionszeit besonders groß.

Sensorische und akustische Überwachung

Um Fehler der elektrischen Eigenschaften bereits während der Herstellung zu erkennen, werden im Forschungsprojekt „SensorStrick 4.0“ Prozess- und Umgebungsdaten bei der Textilproduktion in verschiedenen Prozessstufen erfasst. Dazu werden Umwinde- und Flachstrickmaschinen mit verteilten Sensoren ausgerüstet, die Temperatur, Feuchte, Licht, Näherung und Fadenzugkraft sowie die Fadengeschwindigkeit messen.

Zusätzlich überwachen Mikrofone die Geräusche in der direkten Produktionsumgebung. Die akustischen Messdaten weisen etwa auf Vibrationen hin und lassen sich mit Künstlicher Intelligenz auswerten. Bei der Umwindegarnherstellung werden die erfassten Prozessgrößen direkt für die Steuerung der Prozessparameter verwendet.

Darüber hinaus entwickeln die DITF neue kostengünstige Sensoren. Für laufende Garne kommt zum Beispiel ein Prinzip mit vier Messröhrchen zum Einsatz: Sie erfassen schnell und berührungsfrei, wie leitfähig das durchlaufende Garn ist und wie seine sensorischen Eigenschaften beschaffen sind. Die Sensoren sind dabei so ausgelegt, in möglichst vielen Textilprozessen eingesetzt werden zu können, ohne sie aufwendig an unterschiedliche Abläufe anpassen zu müssen.

Einsatz bei anderen textilen Flächen

Mit den Verfahren werden die Garne also sowohl bei der Umwindegarnherstellung als auch im anschließenden Strickprozess überwacht. Tritt ein Bruch der leitfähigen Garnkomponente auf, wird er sofort entdeckt. Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperatur beeinträchtigen die Messgenauigkeit nicht. Die Überwachung der Prozesse funktioniert dabei nicht nur bei Gestricken, sondern auch bei anderen textilen Flächen.

Im weiteren Projektverlauf sollen die Sensoren bei der Herstellung von hochelastischen Umwindegarnen und Strickteilen eingesetzt und getestet werden, wie effektiv sie auftretende Fehler erkennen.

Verwandte Artikel