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• Innovative BCF S8 Plattformtechnologie erschließt Oerlikon Neumag Kunden neue Märkte in der Teppichgarn-Industrie

Weltpremiere an der Weltleitmesse für Teppiche und Bodenbeläge DOMOTEX in Hannover: Vom 11. bis 14. Januar 2019 zeigt Oerlikon Neumag in Halle 11, Stand B36, erstmalig seine innovative Neuentwicklung BCF S8 einem breitem Publikum. Ob Standard- oder Nischenprodukte – Hersteller von BCF-Teppichgarnen erhalten mit der neuen BCF S8 Plattformtechnologie schlagkräftige Argumente, um dem stetig steigenden Kostendruck und dem Trend zu mehr Effizienz und Qualität in hart umkämpften Märkten zu begegnen. Weltrekord: Die Anlage erzielt nie zuvor erreichte Spinngeschwindigkeiten und kann dabei gleichzeitig bis zu 700 Filamente spinnen sowie feine Titer bis zu 2,5 dpf produzieren. Garanten für diese Spitzenleistungen sind zahlreiche einzelne Innovationen in der neuen Plattform und erstmals auch ein neues Human-Machine-Interface (HMI)-basiertes Steuersystem, das die Tür ins digitale Zeitalter smarter Teppichgarn-Herstellung weit öffnet. Während der ITMA ASIA 2018 hatte das Oerlikon Segment Manmade Fibers bereits angekündigt, 2019 sowohl im Bereich der Hard- als auch der Software neue, revolutionäre Lösungen zu präsentieren. Und die DOMOTEX macht hier nur den Anfang.

Nach Herstellerangaben ist die neue BCF S8 die effizienteste Oerlikon Neumag BCF-Anlage aller Zeiten. „Es ist uns gelungen, ein neues Level höherer Produktivität und noch breiterer Produktvielfalt zu erreichen. Unsere Kunden können so die wechselnden Marktbedürfnisse besser erfüllen und im harten Wettbewerb Vorteile gewinnen“, erläutert Martin Rademacher, Vice President Sales Oerlikon Neumag. Als Vorgeschmack servieren die Maschinentechnologen aus Neumünster Leistungszahlen und Ergebnisse aus umfangreichen Tests in ihrem eigenen BCF-Technologiecenter sowie von zwei seit Monaten im Markt erfolgreich erprobten Pilotanlagen.

BCF S8-Performance in Zahlen
Mit bis zu 700 möglichen Filamenten pro Faden legt die BCF S8 die Messlatte gegenüber der bisher den Weltmarkt dominierenden Oerlikon Neumag BCF-Anlage S+ (400 Filamente) nochmals ein gutes Stück höher. Oerlikon Neumag garantiert feine Titer bis zu 2,5 dpf. Darüber hinaus ist die Prozessgeschwindigkeit auf dem Wickler mit 3.700 m/min höher als je zuvor. Dies erlaubt einen höheren Durchsatz von bis zu 15 Prozent gegenüber Vorgängertechnologien. Unterm Strich erreicht die Anlageneffizienz 99 Prozent – besser geht es kaum noch. Getreu der e-save Philosophie des Oerlikon Segments Manmade Fibers lassen sich dabei Energieeinsparungen von bis zu 5 Prozent pro Kilogramm Garn erzielen.

BCF S8-Innovationen – vom geraden Fadenlauf bis zur großen Kühltrommel
Dieser umfassende Fortschritt wurde mit vielen smarten Innovationen erreicht. So wurde vor allem ein Schlüsselelement nochmals deutlich optimiert. Der Fadenverlauf von der Spinnerei bis zur neuen großen
Kühltrommel ist nun nahezu durchgängig begradigt worden. Diese im BCF Markt bislang einmalige Fadenführung sorgt dafür, dass die einzelnen Filamente minimalster Reibung ausgesetzt sind. Fadenbrüche
werden so erheblich reduziert und der gesamte Produktionsprozess optimiert. Besonders hervorzuheben ist der erstmalig gerade Fadeneinlauf in den Texturierkopf – der Garant für eine bessere Garnqualität.
Positive Effekte im Texturierprozess schafft auch der deutlich reduzierte Abstand zwischen dem Heizgaletten-Duo und dem Texturierkopf. Er sorgt für einen gleichmäßigeren Drall im Faden und verringert den Druckluftverbrauch. Zudem lassen sich die Texturierkammern einzeln entnehmen, was die Wartungszeiten weiter verkürzt. Die nunmehr geschlossenen Einheiten schützen die Texturierdüsen und Lamellenkammer zudem bestmöglich.
Die 800 mm Durchmesser große Kühltrommel kühlt die Filamente optimal und schonend ab. Auch das schlägt sich positiv auf die Garnqualität nieder. Die neue Kühltrommel ist jetzt standardmäßig für alle Polymere (PET, PA6 und PP) mit einer V-Nut ausgestattet. Die bereits im Markt etablierte Tangeleinheit RoTac3 reduziert mit rund 50% nochmals signifikant den Druckluftverbrauch; daneben erreicht der neu entwickelte Wickler Witras III-37 Produktionsprozessgeschwindigkeiten von 3.700 m/min.

Erstes, intuitiv bedienbares Human-Machine Interface (HMI)
Die neue BCF S8 ist als erste Anlage des Oerlikon Segments Manmade Fibers mit dem innovativen Human-Machine Interface (HMI) zur intelligenten Steuerung und Überwachung ausgestattet. In diesem Fall wurde die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine auf die alltäglichen Nutzerbedürfnisse in der BCF-Produktion ausgelegt. Sie unterstützt mit neuem „Look and Feel“ den intuitiven Betrieb und bietet an jeder Take-Up-Position über einen Touch-Screen direkten Zugang zu wichtigen Informationen, Ist- und Sollwerten. Eine komplett neue „Alarmphilosophie“ erleichtert zudem die Fehlersuche und -analyse. „Dieses smarte HMI-System ist der konsequente Schritt zur Digitalisierung unserer Produkte“, erklärt Dr. Friedrich Lennemann, Vice President R&D Oerlikon Neumag.

Das ITM wird den Besuchern der JEC einen umfassenden Einblick in die aktuellen Arbeiten auf dem Gebiet der Maschinen- und Produktentwicklungen entlang der gesamten textilen Prozesskette geben.
Ein Highlight auf der JEC 2018 ist die Präsentation der vielfältigen Möglichkeiten, die die Struktur- und Prozesssimulation textiler Hochleistungswerkstoffe und textiler Fertigungsprozesse bietet.

Mittels skalenübergreifender Modellierung und Simulation wird am ITM ein tiefgreifendes Material- und Prozessverständnis erreicht. Dazu wurden Finite-Element-Modelle auf der Mikro-, Meso- und Makroskala entwickelt und validiert. Beispiele aus aktuellen Forschungsprojekten des ITM demonstrieren die vielseitigen Möglichkeiten und Einsatzbereiche der modernen Simulationsmethoden auf dem Gebiet der Textilmaschinen.

Weiterhin werden beispielhafte innovative konstruktive Highlights aus dem Bereich der Flachstricktechnologie durch das ITM vorgestellt. Eine besondere Herausforderung bei der Verwendung von Faserkunststoffverbunden (FKV) mit komplexen Freiformflächen ist neben der belastungsgerechten Auslegung eine wirtschaftliche und produktive Fertigung, wofür am ITM innovative, hochdrapierbare und anforderungsgerechte textile Halbzeuge entwickelt werden. Konstruktive Neu- und Weiterentwicklungen im Bereich Textilmaschinen erfolgen dabei in enger Zusammenarbeit mit namenhaften Textilmaschinenherstellern, wie u.a. Stoll, Steiger und Shima Seiki.  

Im Rahmen einer Projektbearbeitung konnte am ITM ein innovatives Verfahren für die kontinuierliche und damit hochproduktive Fertigung von komplexen, schalenförmigen und hohlprofilförmigen 3D-Preforms aus Hochleistungsfaserstoffen entwickelt und erfolgreich umgesetzt werden. Durch die prozessintegrierte Strukturfixierung eignen sich die Preforms hervorragend für die Weiterverarbeitung zu FKV-Bauteilen. Hierbei arbeitet das neue Umformverfahren ohne aufwändige, bewegte bzw. aktiv angetriebene Elemente. Daher ist die Ausformung komplexer Geometrien bei engen Bauraumsituationen besonders gut zu realisieren. Damit gelingt erstmals die kontinuierliche und reproduzierbare Herstellung geschlossener hohlprofilförmiger 3D-Preforms mit sehr guter und reproduzierbarer Qualität, die zur JEC ausgestellt werden.

Ein am ITM erfolgreich etablierter Entwicklungsschwerpunkt sind 3D-Strukturen in Form von Near Net Shape Preformen, die zur JEC präsentiert werden. Dazu gehören z.B. ebene und gekrümmte Bauteile mit integrierten Rippen für die Steigerung der Biegesteifigkeit von hoch tragenden Bauteilen, die am ITM kontinuierlich in einem simulationsgestützten Verarbeitungsprozess gefertigt werden. Eine besondere Herausforderung ist die Entwicklung von dringend benötigten anforderungsgerechten Knotenverbindungselementen aus Glas- und Carbon-Filamentgarnen, die mittels hochkomplexer simulationsgestützter Bindungskonstruktionen auf modernsten computergesteuerten Textilmaschinen am ITM hergestellt werden. Für diese Entwicklungen wurde das ITM mehrfach international ausgezeichnet.

Zum Thema Multimaterialcomposites auf Basis von textilen Halbzeugen und Metallblech werden Ergebnisse anhand von Technologiedemonstratoren offeriert, die im Rahmen interdisziplinärer und institutsübergreifender Forschung entlang der gesamten Prozesskette erfolgreich umgesetzt wurden. Im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte wurde eine Prozesskette entwickelt, die eine kostengünstige und großserientaugliche Bauteilfertigung von FKV-Metallblech-Verbunden durch in-Situ-Umfom-Fügen aus den Halbzeugen erlaubt.  

Auf der JEC stellt das ITM auch exemplarische Demonstratorstrukturen wie Near Net Shape Preforms und textile Bewehrungen für Carbonbetonanwendungen vor, die mittels der am ITM fest etablierten Multiaxial-Kettenwirktechnologie, gefertigt worden sind. Durch eigene Weiterentwicklungen beim individuellen Kettfadenzulieferungs, -versatz und abzugssystem, bei der Fertigung thermoplastischer Hybridspreizbänder sowie bei dem online-Beschichtungssystem für textile Bewehrungen können maßgeschneiderte Halbzeuge hergestellt und neue Anwendungsfelder erschlossen werden.  

Weiterhin wird am ITM die Entwicklung und Umsetzung von neuartigen Garnkonstruktionen aus recycelten Carbonfasern (rCF) für neue Verbundwerkstoffe erfolgreich vorangetrieben. Mit einer sogenannten Spezialkrempelanlage werden recycelten Fasern aufgelöst, vereinzelt und zu einem breiten gleichmäßigen Band zusammengeführt. Anschließend können daraus auf Basis verschiedener Spinntechnologien neuartige Hybridgarnkonstruktionen aus gleichmäßig vermischten recycelten Carbon- und Thermoplastfasern gefertigt werden. Ausgewählte Garnkonstruktionen und daraus gefertige Demonstratoren werden den Besuchern zur JEC präsentiert.

Wirtschaftliche BCF-Garnproduktion für anspruchsvolle Prozesse mit der Sytec One von Oerlikon Neumag

Die wirtschaftliche Produktion von Teppichgarnen jenseits der Commodity Produkte kann eine Herausforderung sein. Hochstandardisierte Produktionsanlagen müssen Kompromisse in punkto Durchsatz, Qualität oder Wirtschaftlichkeit eingehen. Auf der Domotex 2018, der weltweit größten Messe für Bodenbeläge, zeigt Oerlikon Neumag mit der Sytec One die Lösung für anspruchsvolle BCF-Prozesse.

Die Sytec One ist eine BCF-Anlage mit nur einem Faden pro Position. Sie eignet sich aufgrund dieser Einfädigkeit besonders gut für anspruchsvolle Produktionsprozesse, wie beispielsweise Recyclingpolyester oder feine Filamente. Der Grund: bei einem Fadenbruch reißt nur ein Faden. Alle anderen Fäden werden nicht beeinflusst und laufen weiter. Dadurch erhöht sich die Effizienz dieser Anlage im Vergleich zu einer mehrfädigen Technologie, Abfall wir reduziert. So liegt die Effizienz der Sytec One bei zehn Brüchen am Tag immer noch über 98% während eine dreifädige Technologie um die 92% Effizienz erreicht.

Höhere Produktivität aufgrund des geraden Fadenlaufs

Das Maschinenkonzept der Sytec One mit seinem absolut geraden Fadenverlauf in Spinnerei und Texturierung ermöglicht zudem deutlich höhere Prozessgeschwindigkeiten im Vergleich zu mehrfädigen Technologien. Das resultiert in einer Geschwindigkeitssteigerung von bis zu 15%. Neben den Standard Prozessen spielen anspruchsvollere Prozesse mit höheren Bruchraten eine immer größere Rolle. „Der Produktmix ist entscheidend für die Wahl der Technologie“, erklärt Martin Rademacher, Vice President Sales Oerlikon Neumag. „Wir sind in der komfortablen Situation, unseren Kunden sowohl eine einfädige als auch eine dreifädige Technologie anbieten zu können.