Oszillation in textilen, tribologischen Kontakten

  • Oscillation at the Tribological Contacts in Textiles

Huck, Lisa Katharina; Gries, Thomas (Thesis advisor); Jacobs, Georg (Thesis advisor)

Düren : Shaker Verlag (2021)
Buch, Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2021

Kurzfassung

Bei der Herstellung von textilen Flächen für Faserverbundbauteile führen Reibung und Verschleiß zum Bruch von Einzelfilamenten der Verstärkungsfasern. Um die Filamentbruchrate gering zu halten, wird die Prozessgeschwindigkeit reduziert. Eine zentrale Herausforderung bei der Verarbeitung von querspröden Verstärkungsfasern, wie beispielsweise Carbonfasern, ist die hohe Belastung der Filamente an den Fadenleitelementen in Textilmaschinen. Die vorliegende Dissertationsschrift beschreibt den tribologischen Kontakt zwischeneinem schwingenden Faden und einem Fadenleitelement. Ziel dieser Arbeit ist es, ein besseres Verständnis der Wirkung von Fadenschwingungen auf die Reibung im Kontakt zwischen Faden und Fadenleitelement zu erlangen. Die so gewonnenen Erkenntnisse können beispielsweise zur Steigerung von Prozessgeschwindigkeiten eingesetzt werden und dienen darüber hinaus der Ableitung weiterer prozessverbessernder Maßnahmen. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz entwickelt, um die Reibung zwischen Fäden und Fadenleitelementen in Textilmaschinen zu reduzieren. Durch die gezielte Anregung von Fäden zum Schwingen soll die Reibung zwischen Fäden und Fadenleitelementen beeinflusst werden. Es wird gezeigt, dass diese Reibung im Anwendungsbeispiel durch schwingende Fäden im Mittel um 30 %reduziert werden kann. Zudem wird dargestellt, wie sich die Fadenschwingung auf die Filamentbrüche durch die Verarbeitung auswirkt. Zunächst wird das Tribosystem theoretisch analysiert und im Labor untersucht. Die Ergebnisse werden im Technikum und im Feldversuch in der Industrie validiert. Die Technologie der Reibungsreduktion in textilen, tribologischen Kontakten durch Schwingungsanregung ist für viele weitere textile Prozesse und verschiedene Materialien vielversprechend. Im Ausblick werden einige Beispiele für weitere potentielle Anwendungen vorgestellt. Insgesamt liefert die vorliegende Dissertation die Grundlage für die Übertragung der schwingungsbasierten Reibungsreduktion auf beliebige textile Tribosysteme.

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