Inlinemessung der Bahnkraftverteilung für kunststoff- und faserbasierte Materialien

Im Forschungsprojekt "InKraftSens" entwickeln wir eine neuartige Methode, die mittels Dünnschichtsensoren eine echtzeitnahe Inline-Messung und Regelung der Bahnkraftverteilung bei der Herstellung und Verarbeitung flexibler Faserstoff- und Kunststoffbahnen ermöglicht. Die Forschungsergebnisse tragen mit dazu bei, Unternehmen beim gesetzlich geforderten Umstieg auf nachhaltige, kreislauffähige Packstoffe zu unterstützen.

Bei Herstellung und Verarbeitung flexibler Kunst- oder Faserstoffbahnen ist eine homogene Bahnkraftverteilung qualitätsentscheidend. Dünne, niedrigkomplexe, naturfaserbasierte oder rezyklierte Materialien weisen jedoch stärker schwankende Eigenschaften und schmalere Prozessfenster auf als etablierte Verbunde. Planlageabweichungen, Falten, Einschlüsse und verarbeitungsinduzierte Spannungen wirken sich daher weit kritischer aus. Daher ist es wichtig, solche Abweichungen so früh als möglich zu erkennen und entsprechend zu reagieren, um Stillstandszeiten und Ausschuss zu reduzieren.

Herkömmliche Prüfverfahren wie Schmidt-Hammer oder Streifentests liefern lediglich offline und stichprobenartig Ergebnisse. Inline-Verfahren, die auf Staudruck oder Messfolien/-rollen basieren, können wiederum zu Beschädigungen der Bahn führen. Optische Methoden wiederum unterliegen Beschränkungen hinsichtlich der Bedruckung und sind relativ begrenzt und teuer.

Die im Forschungsprojekt entwickelte neuartige Inlinemessmethode nutzt die Veränderung des Kontakts zwischen der Bahn und der Messeinheit bei variierender Bahnkraft. Dies beeinflusst den Wärmestrom aus der temperierten Messeinheit in die Bahn. Mithilfe von Dünnschichtthermoelementen wird die übertragene Wärme in Echtzeit und hochaufgelöst erfasst. Im Forschungsprojekt "RobInPro" (IGF 20340 BG) wurde dies bereits erfolgreich getestet.

Die Dünnschichtthermoelemente werden dann auf ein Bahnlaufelement angebracht und mit einer geeigneten Schutzschicht versehen. Dadurch entsteht ein platzsparendes und bahnschonendes Messsystem, das eine Inlineregelung die Bahnkraftverteilung in Echtzeit ermöglicht.

Die Anwendungsbereiche dieser Technologie sind breit gefächert, von der Herstellung technischer Produkte über die Verpackung von Konsumgütern bis hin zur Veredlung flexibler Materialien.

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