Insbesondere im Automobilbereich steigt der Einsatz von Vliesstoffen kontinuierlich an. Damit verbunden sind auch die steigenden Anforderungen der Vliesstoffproduzenten an die sogenannten Airlay-Anlagen.

Airlay-Prozesse

Was haben Kosmetikpads, Schallschutzmatten im Auto und Malervliese gemeinsam? Diese Produkte sind aerodynamische Wirrvliese. Insbesondere im Automobilbereich steigt der Einsatz von Vliesstoffen kontinuierlich an.

Damit verbunden ist auch die Nachfrage nach den Maschinen zur Herstellung der aerodynamischen Wirrvliese stark wachsend – ebenso wie die Anforderungen der Vliesstoffproduzenten an die sogenannten Airlay-Anlagen.

Funktionsweise Airlay-Prozess

Eine Airlay-Anlage funktioniert nach dem folgenden Prinzip:

  • Zunächst wird das Rohmaterial, beispielsweise Fasermatten aus nachwachsenden Rohstoffen oder recycelten Kunststofffasern, geöffnet.
  • Danach werden die Fasern mit der Tambour-Walze in einen Luftstrom eingebracht.
  • Das Luft-Faser-Gemisch landet dann auf einem Band und wird dort durch Absaugung verdichtet.

Ziel der Vliesstoffproduzenten ist es, bei möglichst geringem Einsatz von Rohmaterial maximal voluminöse Vliesstoffe herzustellen. Darüber hinaus soll der Energieverbrauch minimiert werden.

© Foto ITWM

Dreidimensionale Mikrostruktur

Simulation mit FIDYST

Zur optimalen Auslegung von Airlay-Prozessen haben wir in enger Kooperation mit dem Maschinenhersteller Autefa Solutions den Airlay-Prozess K12 simuliert. Dazu wurde das Simulationstool FIDYST (Fiber Dynamics Simulation Tool) um ein neues Modul zur Simulation von Fasern erweitert.

Die resultierende Variante behandelt Fasern und umgebende Strömung in iterativer Kopplung. Auf Basis der Simulationen mehrerer tausend repräsentativer Fasern können einerseits gezielte Modifikationen der Anlage bewertet werden. Andererseits bilden die simulierten repräsentativen Fasern die Datengrundlage für den Aufbau dreidimensionaler Mikrostrukturen, die in einem weiteren Schritt zur Simulation von Materialeigenschaften des kompletten Vliesstoffes genutzt werden können. Die verschiedenen Simulationsschritte sind durch Messungen an der Anlage und CT-Messungen am Endprodukt validiert.

FIDYST beweist an der betrachteten Prozessklasse erneut sein ernormes Potential in der Simulation und gezielten Auslegung von Produktionsprozessen zur Herstellung von technischen Textilien.

Weiterführende Publikation

S. Gramsch, A. Klar, G. Leugering, N. Marheineke, C. Nessler, C. Strohmeyer, R. Wegener. Aerodynamic web forming: Process simulation and material properties. Journal of Mathematics in Industry, 6:13, 2016.

 

Projektart: öffentliches Projekt
Projektpartner:
Unternehmen des Maschinenbaus