Textiltechnikkomponenten mittels Rapid Prototyping entwickeln

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Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen

Technologischer Entwicklungszyklus mittels Rapid Prototyping

Zur effizienten Entwicklung von Faserleitelementen ist es zielführend, die Auswirkung der Geometrie des Elementes auf die Garnqualität schnell und aussagekräftig untersuchen zu können. In Serie gefertigte Faserleitelemente werden größtenteils im Kunststoff-Spritzguss-Verfahren hergestellt, für Geometrieänderungen ist somit eine Neufertigung der Spritzgussform notwendig. Der relevante Technologieparameter, im vorliegenden Beispiel, ist die Ausgangsbreite des Leitelementes. Auf Basis von Spinnversuchen soll der Einfluss der Breite des Ausgangs des Faserleitelements auf die Garnqualität evaluiert werden. Zu dem Zweck der Erprobung von Produkten werden lt. Einordnung des Verbands deutscher Industriedesigner e.V. (VDID) Produktmuster erstellt, nach Definition der NC Gesellschaft e.V. (Numeric Control Gesellschaft e.V., kurz NCG) wird zu diesem Zweck ein technischer Prototyp erstellt. In Abbildung 4 ist die Einordnung des Produktmusters und des technischen Prototyps in den Ablauf der allgemeinen Konstruktionsmethodik nach VDI-Richtlinie 2221 dargestellt. Beide Definitionen stimmen in dem Punkt überein, dass sowohl das „Muster“ als auch der „technische Prototyp“ zur Erprobung der Produkteigenschaften dient. [4] [5]

Zur Festlegung der technologierelevanten Parameter innerhalb der Produktentwicklung ist das Produkt im Produktionsprozess zu beurteilen. Am Beispiel des Faserleitelements ist der Entwicklungszyklus zur Festlegung der Technologieparameter (Breite des Ausgangs des Elementes) in Abbildung 5 dargestellt. Die mechanische Anbindung des Leitelements im Streckwerk sowie ggfs. vorhandene Bauraumrestriktionen sind bereits im Vorfeld betrachtet worden.

Ausgangspunkt ist die CAD-Modellerstellung des Faserleitelements. Darauf aufbauend werden drei Modelle mit jeweils geometrisch veränderten Ausgangsbreiten des in diesem Falle elliptischen Durchgangsprofils erstellt (eng, mittel, breit). Die Geometrievariation wird in einem im Vornherein definierten Prüfplan festgehalten. Die technischen Prototypen werden mittels 3D Rapid Prototyping erzeugt. Für eine störungsfreie Funktion im Streckwerk müssen die Oberflächen der generierten Prototypen fasergerecht funktionalisiert werden. Eine glatte Oberfläche gewährleistet ein einwandfreies Abgleiten zwischen Fasern und Bauteiloberfläche, sodass keine Fasern anhaften und zurückgehalten werden und dadurch die Gleichmäßigkeit des Faserbandes verschlechtern.[6] Bei der Versuchsdurchführung werden die Faserleitelemente mit variierender Ausgangsbreite nacheinander im Streckwerk eingesetzt, in dem Faserbänder verstreckt und anschließend zu Garnen versponnen werden.

Die mit verschiedenen Faserleitelementen ausgesponnen Garnen werden nach der Versuchsdurchführung auf Gleichmäßigkeit und Festigkeit geprüft. Nach der Evaluierung der Ergebnisse wird entschieden, ob weitere Versuche notwendig sind oder ob die Ergebnisse eine Entscheidung für die Festlegung der Technologieparameter zulassen. Wenn zusätzliche Versuche benötigt werden wird der Entwicklungszyklus ein weiteres Mal durchlaufen. Falls eine Festlegung der Technologieparameter auf Basis der vorliegenden Ergebnisse möglich ist, können die weiteren Schritte der Produktentwicklung bis hin zum Serienteil in Angriff genommen werden.

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