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Messmaschine zur Textilcharakterisierung

Lukas Pfarr

Lukas Pfarr

Moderne Technologien erlauben die realitätsgetreue Simulation von Kleidung in sämtlichen Szenarien. Diese mächtige Methodik beschert der Textilindustrie vielschichtige Vorteile und birgt beträchtliches Zukunftspotential. Modedesigner erhalten dadurch unmittelbares Feedback bezüglich ästhetischer sowie funktioneller Eigenschaften ihrer Entwürfe. Daraus leitet sich eine Kosten- und Zeitersparnis im Entwicklungsprozess ab, die es ermöglicht, den Fokus noch zielorientierter auf die Produktoptimierung zu richten.

Die maßgeblichen Inputparameter für die Simulation virtueller Kleidung sind die stoffmechanischen und tribologischen Materialeigenschaften. Intensive Analysen aus Vorarbeiten haben gezeigt, dass die Biegesteifigkeit, die Hysterese im Scher- sowie Zugversuch, die Reibungseigenschaften und das Flächengewicht charakteristische Merkmale eines Gewebes darstellen. Die Qualität der Parametergewinnung ist dabei entscheidend für die Güte der Simulationsergebnisse. Um die moderne Textilindustrie in vollem Umfang zu unterstützen und die breitflächige Anwendung dieser Simulationen zu ermöglichen, benötigt es eine universelle Messmaschine zur Aufnahme aller relevanten Größen.

In der horizontal ausgerichteten Konstruktion sind die einzelnen Experimente kinematisch voneinander entkoppelt. Zur Bestimmung der Hysterese der Scher- und Zugfestigkeit wird die Zugversuchsanordnung ressourcenschonend doppelt verwendet. Realisiert wird dies durch einen Scherversuch in Bias-Richtung der äquivalent zum einachsigen Zugversuch ausgeführt wird. Die Anpresskraft der Probenklemmung ist variierbar und sorgt so für einen schonenden Umgang mit den Proben. Bei der Aufnahme der Biegesteifigkeit wird das Gewebe selbst als Kragträger betrachtet und die Auswertung erfolgt durch das Triangulationsprinzip mit anschließender digitaler Bildverarbeitung. Der ursprüngliche Reibungstest mittels schiefer Ebene hat sich bei der konkreten Anwendung auf Textilien als tendenziell ungeeignet erwiesen. Folglich wurde ein Reibungstester entwickelt, der die wirkenden Normal- und Reibkräfte simultan aufzeichnet. Mit diesen Informationen können Haft- und Gleitreibung beliebiger Reibpartner quantifiziert werden.

Eine breite Auswahl an Testgeweben wurde zur Validierung der Maschinenfunktionen analysiert. Darunter befanden sich vielfältige Kombinationen an Basismaterialien, Herstellungsprozessen und Oberflächenbeschaffenheiten. Im Scher- und Zugversuch wurden mitunter aufschlussreiche Regenerationstests zur Untersuchung der Materialermüdung durchgeführt. Vertiefende Tests dienten zur Analyse des Feuchtigkeitseinflusses auf das Materialverhalten. Die Reibungstests haben gezeigt, dass das lineare Reibmodell bei der Anwendung auf bestimmte Textilgruppen um spezifische Faktoren erweitert werden muss. So gilt es beim Kontaktfall Textil-Textil speziell die Kontaktkraft miteinzubeziehen. Bei der Paarung Textil-Haut muss zusätzlich die Hautfeuchtigkeit beachtet werden.

Abbildung 1: Rendering der universellen Messmaschine

Abbildung 1: Rendering der universellen Messmaschine

Schlagworte: Textileigenschaften, universelle Messmaschine, Gewebecharakterisierung, Kleidungssimulation

Die Arbeit ist gesperrt ab 25. April 2017 für die Dauer von 2 Jahren.

20. April 2017