Das Ziel des Forschungsvorhabens ist zunächst, durch den Einsatz geeigneter Messverfahren die Zusammenhänge zwischen den jeweiligen Scherparametern und dem resultierenden Warenausfall zu ermitteln. Anhand dieser objektiven Kenngrößen sollen dann Optimierungspotentiale erarbeitet und entsprechende Steuer- und Regelhilfen für den Scherprozess zur Verfügung gestellt werden.

Während des Forschungsvorhabens wurde erstmals der Schnittvorgang am Scherzylinder unter Produktionsbedingungen mit unterschiedlichen Maschineneinstellungen und Warenarten mittels einer High-Speed-Videokamera visualisiert. Es zeigt sich, dass die bei Inbetriebnahme einer Scheranlage eingestellte Tischposition einen starken Einfluss auf das Verhalten des Pols beim Schnittvorgang besitzt. Dabei treten zwei gegensätzliche Effekte auf: Zum einen wird der Pol vor dem eigentlichen Schnitt durch die Scherspiralen mehrere Male regelrecht "gekämmt" und verhält sich damit sehr unruhig, zum anderen entsteht durch die Form des Untermessers nach dem Schnitt ein Faserstau zwischen Schertisch und Untermesser, der in Extremfällen (abhängig von Garnart und Stichdichte) zu einem Abbiegen des Pols vor dem Schnitt fährt. Diese beiden Effekte treten je nach Tischposition und Warenart, aber auch abhängig von der Zylinderdrehzahl in unterschiedlichem Maße auf. Als Forderung an die Maschinenbauindustrie ergibt sich daher, die Tischposition zu einem leicht und reproduzierbar auf die Warenart anzupassenden Parameter zu machen. Anhand von Strömungsmessungen mit Hilfe eines Particle-Image-Velocimetry-Systems konnte nachgewiesen werden, dass sich keine unkontrollierten Luftströmungen im Schneidzwickel durch die Bewegung des Scherzylinders entwickeln. Damit kann die Vermutung widerlegt werden, dass die aufwändige Polvorbereitung durch diese Luftströmungen zunichte gemacht wird. Für die Maschinenbauindustrie konnte hier außerdem die Vermutung bestätigt werden, dass die Rotation des Zylinders die Wirkung der Absauganlage unterstützt. Hier ergeben sich durch weitergehende Optimierungen große Energieeinsparungspotentiale. Während der akustischen Messungen wurde festgestellt, dass tatsächlich ein charakteristisches Geräusch im Frequenzbereich von 9.000 bis 10.500 Hz existiert, welches nur beim Schneiden des Pols auftritt, aber noch nicht bezüglich verschiedener Zustände im Hinblick auf Warenarten, Polhöhen usw. untersucht werden konnte. Es wird empfohlen, den Maschinenbedienern aktive Gehörschutzmaßnahmen zur Verfügung zu stellen, um die tieferen Frequenzbereiche zu eliminieren und ihnen die Konzentration auf das eigentliche Schergeräusch zu erleichtern, da der Lärmpegel an der Scheranlage zum großen Teil schon in den Geltungsbereich der Lärmschutzverordnung fällt. Der Einfluss verschiedener Scherparameter auf den Warenausfall konnte nur in geringem Maße nachgewiesen werden, da die Justierung des Scherspaltes an der TFI-Scheranlage durch die Herstellerfirma nur unzureichend durchgeführt werden konnte und damit die Unterschiede in der Ware über die Breite in vielen Versuchreihen größer waren als die Unterschiede zwischen den einzelnen Versuchsreihen. Zum anderen ist die subjektiv-visuelle Beurteilung der verschiedenen Waren als sehr schwierig anzusehen, da mit nur einem Scherdurchgang kein befriedigendes Scherergebnis erzielt werden kann. Ebenfalls wurde das dynamische Verhalten des Scherzylinders untersucht, da bekannt ist, dass sich bei der Herstellung der Scherzylinder diese bis zu 1/10 mm durchhängen können, im Betriebszustand jedoch eine Rundlaufgenauigkeit von 1/100 bis 2/100 mm gefordert ist. Die Befürchtung war, dass dieses Durchhängen im Betriebszustand durch die Rotation des Zylinders aufgehoben wird. Der Zylinder kann jedoch nur im Stillstand eingerichtet werden und ein "Geradeziehen" im Betrieb würde zu Fehlproduktionen führen. Das heißt, dass sich das Durchhängen nicht auf die Produktion auswirkt. Die Ergebnisse fanden bereits oder finden Anwendung in der Produktion von Teppichböden (Optimierung der Maschinenparameter; Schulung von Personal), in der Maschinenbauindustrie (Optimierung von Einstellmöglichkeiten) und in der metallverarbeitenden Industrie (Herstellung von Schneidzeugen).

Wir danken dem Forschungskuratorium Textil e.V. für die finanzielle Förderung des Forschungsvorhabens (AiF Nr. 12392), die aus den Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF) erfolgte.
Der Schlussbericht ist als Schriftenreihe (2002/73) beim TFI erhältlich.