Eine Tuftingmaschine bestickt ein Trägermaterial durch das Zusammenspiel von Nadel, Greifer und Phase. Das Einstellen erfolgt in vielen Fällen noch über Exzenter und Hebel, die verändert werden um Hub, Offset und Phase einzustellen. Der Zusammenhang von Exzenter- bzw. Hebelstellung zu Werkzeugparameter ist nicht erfasst, sodass der Einstellvorgang in großem Umfang von der Erfahrung des Maschinenbedieners abhängt.
Hier kommt T-EXDIZ ins Spiel. Sensoren erfassen den Zustand der Tuftingmaschine quantitativ und spiegelt diesen auf einen Experimentierbaren Digitalen Zwilling (EDZ). Der EDZ ermöglicht das Ausprobieren und Vergleichen verschiedener Einstellungen und kann die Parameter automatisiert optimieren. Zudem assistiert er den Anwender bei der Übernahme der Einstellung aus der Simulation auf die reale Maschine durch intuitive Handlungsanweisungen.
Das IGF-Vorhaben „Entwicklung eines Experimentierbaren Digitalen Zwillings zur Analyse und automatisierten Adaption von textilen Fertigungsprozessen am Beispiel der Tuftingtechnologie (T-EXDIZ)“ 21166 N der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Textil e.V., Reinhardtstraße 14-16, 10117 Berlin wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Ergebnisse
Die für den Tuftingprozess ausschlaggebenden Bewegungskurven der Werkzeuge wurden mit Wegsensoren messbar gemacht. Weiter wurde die Hauptwelle mit einem Inkrementalgeber ausgestattet, sodass diese als Bezugsgröße für das Gesamtsystem fungieren konnte. Basierend auf den Konstruktionsdaten der Tuftingmaschine wurde ein Simulationsmodell entwickelt, das es ermöglicht, den Bewegungsablauf der Werkzeuge realitätsgetreu zu prognostizieren. Darüber hinaus wurde eine Schnittstelle installiert, mit der Sensordaten ausgelesen, gespeichert und ausgewertet werden können. Mithilfe dieser Daten ist es möglich, die Einstellungen des Maschinentimings datenbasiert zu bewerten und gegebenenfalls anzupassen. Bisher war hierfür die subjektive optische Einschätzung des Maschinenführers notwendig. Diese war weder quantifiziert, messtechnisch erfasst noch reproduzierbar.
Die Zusammenführung dieser Arbeiten im Experimentierbaren Digitalen Zwilling (EDZ) ermöglicht die messtechnische Erfassung der Werkzeugbewegungen, bietet Hilfestellung für die Einrichtung der Tuftingmaschine und macht Einstellungen reproduzierbar. Er bietet eine Simulation der realen Maschine, die in der Lage ist, die Einstellungen eins zu eins darzustellen und bietet Blickwinkel auf Maschinenteile, die in der Realität aufgrund beispielsweise des Maschinenkörpers nicht möglich sind. Weiter ist es möglich, Einstellungen entweder händisch im Bedienpanel des EDZ anzupassen und die Auswirkungen simuliert darzustellen oder neue optimale Parametersätze vom EDZ berechnen zu lassen. Diese können anschließend mit Hilfe des Einrichtungsassistenten auf den Realen Zwilling, die reale Tuftingmaschine, übertragen werden.
Der Schlussbericht zum Vorhaben ist auf Anfrage erhältlich.
