Erhöhung der Gewebegeschlossenheit zur Steigerung der Qualität von Verstärkungsfasergeweben

Boltersdorf, Christian Daniel; Stapleton, Scott Edward; Gries, Thomas

doi:10.18154/RWTH-2024-03722

Erhöhung der Gewebegeschlossenheit zur Steigerung der Qualität von Verstärkungsfasergeweben = Increasing the fabric surface coverage to improve the quality of reinforcing fibre fabrics

Boltersdorf, Christian Daniel^RWTH*

2024

VerantwortlichkeitsangabeChristian Daniel Boltersdorf

ImpressumDüren : Shaker 2024

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

ISBN978-3-8440-9393-3

ReiheTextiltechnik

Dissertation, RWTH Aachen University, 2023

Druckausgabe: 2024. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Gries, Thomas (Thesis advisor)^RWTH* ; Stapleton, Scott Edward (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2023-12-21

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2024-03722
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/983845/files/983845.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Textilmaschinenbau und Institut für Textiltechnik (419110)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Carbonfaser (frei) ; Gewebe (frei) ; Gewebespreizen (frei) ; Qualität (frei) ; Spreizen (frei) ; carbon fibre (frei) ; fabric spreading (frei) ; optical measurement (frei) ; optische Messtechnik (frei) ; quality (frei) ; spreading (frei) ; woven fabric (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
In den Anwendungsfeldern Automobil sowie Luft- und Raumfahrt werden flache, geschlossene Gewebe benötigt, um das Leichtbaupotenzial optimal auszuschöpfen. Die makellose Produktqualität ist den Anwendern dabei sehr wichtig. Gewebe besitzen gegenüber Gelegen den Nachteil der Ondulation. Diese führt zur Reduktion der mechanischen Eigenschaften als auch optischen Mängeln (z.B. Lücken im Gewebe). Gespreizte Gewebe stellen hierfür eine Lösung dar. Allerdings existiert noch kein für KMU geeignetes Verfahren, mit dem Standardgewebe in einem zum Weben separaten Prozess je nach Kundenbedarf nachgespreizt werden können. Ziel der vorliegenden Arbeit ist als erstes die Entwicklung eines Prüfsystems zur Bestimmung der Gewebegeschlossenheit. Als zweites wird ein Verfahren und eine Anlage zur Erhöhung der Geschlossenheit (das Gewebespreizen) entwickelt und bewertet. Sowohl das optische Prüfsystem als auch die Gewebespreizanlage im Labormaßstab werden nach jeweils passender Konstruktionsmethodik entwickelt und anschließend experimentell validiert. Die Kombination der Funktionsprinzipien ist so aussichtsreich, dass die Gewebespeizanlage auf Industriemaßstab skaliert und dabei verbessert werden kann. Durch abschließende Versuche wird das Gewebespreizverfahren bewertet. Es werden zwei Gewebevarianten aus Carbonfasern mit üblichen Flächengewichten für die Anwendung im Automobil und den Bereichen Luft- und Raumfahrt hergestellt. Diese weisen jedoch gegenüber Standardgeweben folgende Geschlossenheiten auf: ein Gewebe mit 200 g/m² Flächengewicht und 99 % Geschlossenheit und ein Gewebe mit 160 g/m² Flächengewicht und der Geschlossenheit eines ungespreizten 200 g/m²-Gewebes (ca. 95 %). Das Aufspreizen der Rovings im Gewebe senkt die Ondulation und die Geschlossenheit der Oberfläche steigt. So können dünnere Einzellagen hergestellt werden und eine bessere Oberflächengüte erzielt werden.

In the automotive and aerospace industries, thin fabrics with a high surface coverage are required in order to optimally exploit the potential for lightweight construction. Flawless product quality is very important to the customers. Compared to non-crimp fabrics, woven fabrics have the disadvantage of ondulation. This leads to a reduction in mechanical properties as well as optical defects (e.g. gaps in the fabric). Spread fabrics are a solution to this problem. However, there is not yet a process suitable for SMEs with which standard fabrics can be spread according to customer requirements in a process separate from weaving. The aim of this thesis is firstly the development of a testing system for determining the surface coverage of fabrics. Secondly, a method and a system for increasing the surface coverage (the fabric spreading process) will be developed and evaluated. Both the optical testing system and the fabric spreading device on a laboratory scale will be developed according to suitable design methodology and then experimentally validated. The combination of the functional principles is so promising that the fabric spreading unit can be scaled up to industrial scale and improved in the process. The fabric spreading line will be evaluated in final tests. Two fabric variants are produced from carbon fibres with standard areal weights for use in the automotive and aerospace sectors. However, compared to standard fabrics, these have the following degrees of surface coverage: a fabric with an areal weight of 200 g/m² and 99 % surface coverage and a fabric with an areal weight of 160 g/m² and a surface coverage of an unspread 200 g/m² fabric (approx. 95 %). Spreading the rovings in the fabric reduces the ondulation and increases the surface coverage. This allows thinner individual layers to be produced and a better surface quality to be achieved.

OpenAccess:
PDF
(additional files)