Textiltechnikkomponenten mittels Rapid Prototyping entwickeln

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Franke GmbH

GWJ Technology GmbH

Heraeus AMLOY Technologies GmbH

Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen

Technologische Ergebnisse und Entwicklungsdauer

Der Einfluss der Breite des Faserleitelementausgangs auf den Verstreckprozess und auf den darauf folgenden Spinnprozess wird über die Gleichmäßigkeit und die Garnfestigkeit der ausgesponnen Garne evaluiert. Diese Ergebnisse sind exemplarisch in Abbildung 6 dargestellt.

Es ist zu sehen, dass im Bereich der Garngleichmäßigkeit ein schmaler Verdichter von Vorteil ist. Für die Optimierung der Festigkeit ist ein lokales Maximum bei einer mittleren Ausgangsbreite zu erkennen. Hier muss bei der Festlegung des Technologieparameters “Breite des Faserleitelementausgangs” abgewägt werden, welcher der beiden Zielgrößen Gleichmäßigkeit und Festigkeit priorisiert werden soll. An dieser Stelle kann man jedoch die Erkenntnis aus den Versuchen ableiten, dass für die vorliegende Kombination zwischen Faserart, Faserbeschaffenheit und Spinnverfahren ein breiter Ausgang des Faserleitelements weder für die Garngleichmäßigkeit noch für die Festigkeit zielführend ist. Der Verdichter mit mittlerer Ausgangsbreite ist zu wählen, um einen Kompromiss zwischen Garngleichmäßigkeit und -Festigkeit zu realisieren.

Für den Konstruktionsprozess entscheidend ist, dass diese Erkenntnis innerhalb von fünf Arbeitstagen vorliegen kann; von der Planung des Versuchs bis hin zu den Ergebnissen. Das 3D Rapid Prototyping wird mit einem 3D-Drucker der Firma 3D Systems, Rock Hill, USA (ZPrinter 350) durchgeführt. Als Grundsubstanz wird ein Gips-Keramik-Pulver verwendet, was mit Hilfe eines Inkjet-Druckkopfes selektiv mit Binder verfestigt wird. So entsteht die grundlegende 3D-Struktur. Es können vertikale Druckgeschwindigkeiten von 20 mm pro Stunde erreicht werden. Somit sind die Faserleitelemente in weniger als zwei Stunden gedruckt. Für die Herstellung robuster und mechanisch stabiler Prototypen wird das so erstellte Teil nach dem Druckvorgang mit Harz infiltriert. [7] [8] Für das Aushärten nach der Harzinfiltration werden 24 h benötigt. In weiteren 12 h kann die Oberflächenfunktionalisierung abgeschlossen werden. Nach zwei Tagen ist der technische Prototyp somit einsatzbereit für die Versuchsdurchführung. Die Auswertung der Garngleichmäßigkeit und -Festigkeit nimmt weitere 2,5 Tage in Anspruch. So liegen innerhalb einer Woche technologische Ergebnisse vor, die als Entscheidungsgrundlage für die weitere Produktentwicklung der Faserleitelemente dienen. Die Kosten des 3D-Drucks belaufen sich auf ca. 2,00 € pro cm³. Inklusive Oberflächenfunktionalisierung betragen die Kosten eines Faserleitelements rund 8,00 € pro Stück.

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