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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Messtechnische Erfassung textilphysikalischer Eigenschaften von Vliesstoffen und deren Anwendung in der konfektionstechnischen Produktentwicklung
PD Dr.-Ing. habil. Sybille KrzywinskiProf. Dr.-Ing. habil. Hartmut RödelDr.-Ing. Andrea SchenkInstitut für Textil- und Bekleidungstechnik der TU Dresden Tel: +49-(0)351-463-39313Fax: +49-(0)[email protected]
22. Hofer Vliesstofftage, Hof, 07./08. November 2007
Prof. Dr. Ing.-habil. Hartmut Rödel Hofer Vliesstofftage 07.-08.11.2007 Folie 2
Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Gliederung des Vortrages
1. Einleitung
2. Berücksichtigung der Materialeigenschaften textiler Flächenin der Produktentwicklung
3. Fallverhalten
4. Biegeverhalten
5. Scherverhalten
6. Zusammenfassung und Ausblick
Prof. Dr. Ing.-habil. Hartmut Rödel Hofer Vliesstofftage 07.-08.11.2007 Folie 3
Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Studienangebote des ITB
Studienrichtung Textil- und Konfektionstechniknach Grundstudium im Studiengang Maschinenbau
nicht-konsekutiver Master-Studiengang Textil- undKonfektionstechnik nach vorherigem B.Sc.-Abschluss
Vertiefung Textil- und Konfektionstechnik im Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen
übergreifende Studienangebote für Studenten andererFachrichtungen der TU Dresden und anderer Hochschulenim Rahmen des studium generale, spezieller Lehrveranstaltungen, des Expertenseminars,der Beleg- und Diplom- bzw. Masterarbeiten
für ausländische Studenten über Sokrates und E-Team
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Struktur des ITB
Professur für KonfektionstechnikInhaber: Prof. H. Rödel
Professur für TextiltechnikInhaber: Prof. Ch. Cherif
Institut für Textil- und Bekleidungstechnik der TU DresdenDirektor: Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing. Ch. Cherif
Wissenschaftliche Oberassistentin
Maschinenentwicklung Technologieentwicklung
Materialmodellierung Prüflabore/Werkstätten
Sekretariat / Controlling
Auslegung und Konstruktion von Maschinen für die Textiltechnik
Auslegung und Konstruk-tion von Maschinen für die Konfektionstechnik
Steuerungs- und Antriebstechnik
Mess- und Prüftechnik
Faser- /Fadenbildungs-techniken
Flächenbildungstechniken
Textilien für Faserverbundwerkstoffe (FVW)
Bautextilien
Ausrüstung von Textilien
Bio- und Medizintextilien
Smart Textiles
Konfektionierte Produkte
Produktentwicklung Zentrale Bereiche
Lehrorganisation
Öffentlichkeitsarbeit
CAE-Labore
Bibliothek
Konfektionstechnik Textilmaschinen-hallen/Konfektions-labore
Prof. Dr. Ing.-habil. Hartmut Rödel Hofer Vliesstofftage 07.-08.11.2007 Folie 5
Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
1. Einleitung Die Autoren haben in den letzten Jahren vielfältige Projekte zur Produktentwicklung textiler Konfektionsprodukte durchgeführt. Insbesondere für die Anwendung der 3D-CAD-Technik ist die Kenntnis textilphysikalischer Eigenschaften und deren quantitative Berücksichtigung bei der Schnittkonstruktion von besonderer Bedeutung.
Gegenstand in einem laufenden Forschungsprojekt sind mehrschichtige textile Strukturen, wie sie sich beispielsweise durch das Fixieren in der Bekleidungsfertigung ergeben. Erste Arbeitsergebnisse werden präsentiert.
Für die Vliesstoffindustrie bietet der Vortrag die notwendigen Informationen, um die Anforderungen und Wünsche ihrer Kunden besser verstehen zu können. Außerdem ergeben sich Anregungen, die eigene Palette der Materialprüfung und Materialkennwertermittlung für die Kunden zu aktualisieren.
Prof. Dr. Ing.-habil. Hartmut Rödel Hofer Vliesstofftage 07.-08.11.2007 Folie 6
Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
2. Berücksichtigung der Materialeigenschaften in der ProduktentwicklungEine Produktentwicklung ohne Materialberücksichtigung führt zu kosten- und zeitaufwendigen Iterationen.
Momentan ist die Berücksichtigung der Materialkennwerte auf einlagige Aufbauten beschränkt und befindet sich noch in der Entwicklung.
Komplexe Produkte erfordern die Berücksichtigung von der mehrlagigen Strukturen (z. B. durch Nähte und Einlagen).
Exakte Materialkennwerte setzen spezielle Mess- und Prüftechniken voraus.
Prof. Dr. Ing.-habil. Hartmut Rödel Hofer Vliesstofftage 07.-08.11.2007 Folie 7
Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Produktentwicklung für Mobiltextilien, Medizintextilien,Sporttextilien, Schutztextilen, Smart Textiles, Composites
Konstruktion kompressiverBekleidung und deren Wirkung auf die Durchblutung von menschlichen Extremitäten
DFG DE 360/7-2, RO 1303/2-1DFG FG 278
Entwicklung der Fügetechnologiefür Composites
Medizintextilien Composites
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Virtuelle Produktentwicklung mittels CAE
RadfahranzugAiF 14540 BG
3D-Sitzbezugsentwicklung
AiF 13641 BR
Bezugsstoff 1362
0
10
20
30
40
50
60
0 20 40 60 80 100 120 140
Standardweg [mm]
Kra
ft [N
]
KS45°
Sporttextilien Mobiltextilien
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KD-Verhalten (Mittelwertkurven)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Dehnung in %
Kraf
t in
N / 5
cm
QuerrrichtungLängsrichtung
Materialverhalten des verwendeten Laminates(Folie äußere Lage – Vliesstoff innere Lage)
Schnittteilzerlegung
Reduziertes Geometriemodell
Konfektionierte Verpackung
Schutztextilien
Virtuelle Produktentwicklung mittels CAE
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Einsatzbeispiel für Vliesstoffe - Bekleidung aktuelles Forschungsprojekt DFG Ro 1303/10-1, Laufzeit 09/06 – 08/08
Materialauswahl
Oberstoff:FaserstoffzusammensetzungBindungFlächenmasse
Einlagen:Einsatzbereich (vollflächig, für teilflächige Anwendungen)Fixierbedingung
Futterstoff:Einsatzbereich (Innenauskleidung, Taschenfertigung)
Nahtausführung:ProduktaufbauNahtfunktion
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Einsatzbeispiel für Vliesstoffe - Bekleidung aktuelles Forschungsprojekt DFG Ro 1303/10-1, Laufzeit 09/06 – 08/08
Saumkante 504 301
Zuschnitt – Einlage (c) und Besetzen (Oberstoff)
Zuschnitt – Einlage (c) und Besetzen (Oberstoff)
Einlage
Saumkante 504 301
Zuschnitt – Einlage (c) und Besetzen (Oberstoff)
Zuschnitt – Einlage (c) und Besetzen (Oberstoff)
Einlage
Saumkante 504 301
Zuschnitt – Einlage (c) und Besetzen (Oberstoff)
Zuschnitt – Einlage (c) und Besetzen (Oberstoff)
Einlage
Saumkante 504 301
Zuschnitt – Einlage (c) und Besetzen (Oberstoff)
Zuschnitt – Einlage (c) und Besetzen (Oberstoff)
Einlage
Zuschnitt – Einlage (c) und Besetzen (Oberstoff)
Zuschnitt – Einlage (c) und Besetzen (Oberstoff)
Einlage
Schnittkonstruktion
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
MaterialauswahlEinlagestoffe – vollflächige Verarbeitung
PES – Polyester; PA – Polyamid: CV – Viskose; ZS - Zellulose
Einsatzbeispiel für Vliesstoffe - Bekleidung
Großteil,Kleinteile
76Trockenvliesverfahren20 % PES80 % PA
H 630 (e)
Großteil,Kleinteile
53Trockenvliesverfahren40 % PES60 % PA
H 410 (d)
Großteil,Kleinteile
52Trockenvliesverfahren70 % PA30 % PES
G 405 (b)
Kleinteile50 Trockenvliesverfahren30 % PES35 % PA20 % CV15 % ZS
F 220 (c)
EinsatzgebietFlächengewicht (gesamt)
[g/m²]
HerstellungsverfahrenFaserstoffzusammen-setzung
Artikel
Großteil,Kleinteile
76Trockenvliesverfahren20 % PES80 % PA
H 630 (e)
Großteil,Kleinteile
53Trockenvliesverfahren40 % PES60 % PA
H 410 (d)
Großteil,Kleinteile
52Trockenvliesverfahren70 % PA30 % PES
G 405 (b)
Kleinteile50 Trockenvliesverfahren30 % PES35 % PA20 % CV15 % ZS
F 220 (c)
EinsatzgebietFlächengewicht (gesamt)
[g/m²]
HerstellungsverfahrenFaserstoffzusammen-setzung
Artikel
Prof. Dr. Ing.-habil. Hartmut Rödel Hofer Vliesstofftage 07.-08.11.2007 Folie 13
Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Einlagige Materialmodellierung
Bestimmung der Querkontraktion (experimentell und numerisch)
Leinwandgewebe Köpergewebe 2/2 Köpergewebe 1/3
Belastung des Gewebes in Kettrichtung
DFG Ro1303/ 7-1-/7-2
Entwicklung von parametrisierten Gewebemodellen
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Virtuelle PassformsimulationSoftware Optitex
Schnittteile Positionierung der Schnittteile und Darstellung der Nähte
Formkörper Ergebnis der Simulation
DFG Ro 1303/10-1
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Virtuelle PassformsimulationEinfluss der Vliesfixierung auf Biegeverhalten und Erscheinungsbild
DFG Ro 1303/10-1
Biegung: 500 dyn*cm Biegung: 10000 dyn*cm Biegung: 20000 dyn*cm
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Exakte Beschreibung von komplexen Produkten
Berücksichtigung von mehrlagigenAufbauten (z. B. durch Nähte und Einlagen)
Entwicklung spezieller Mess- und Prüftechniken
Entwicklung geeigneter Simulationssoftware
Ziel der Forschungsarbeiten
Jacke - DOB Sakko - HAKA
Virtuelle Passformsimulation (DFG Ro 1303/10-1)
Mehrlagiger Aufbau
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
3. Fallverhalten
Videokamera
Drapemeter
Computer
Fourier-Analyseder Randkurve
Messgröße zur Charakterisierung des biegeweichen Verhaltens textiler Erzeugnisse
Eigengewicht führt zu einer dreidimensionalen Verformung
Erfassung von Fallkenngrößen (Anzahl, Form und Lage der Falten bezüglich der Materialausrichtung)
Bestimmung eines objektiven Messwertes (Fallkoeffizient)
DIN 54306: Bestimmung des Fallverhaltens
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
4. Biegeprüfung
DIN 53362: Verfahren nach Cantilever
KES-FB-Gerätesystem
Messgröße zur Beschreibung der Krümmungs-änderung von textilen Materialien bezüglich einer Ausgangslage
Biegesteifigkeit ist Maß für den Widerstand des Materials gegen die Krümmungsänderung
Kenngröße für die Charakterisierung des Erscheinungsbildes und die Verarbeitung von Textilien
notwendig für Simulationsrechnungen
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Experimentelle Bestimmung der Biegesteifigkeit
ungleichmäßige Vorschubgeschwindigkeit
subjektive Bestimmung der Überhanglänge
visuelle Bestimmung der Überhanglänge
Ablesegenauigkeit am Maßstab(0,5 mm)
gekrümmte Probenvorderkante
DIN 53362: Bestimmung der Biegesteifigkeit, Verfahren nach Cantilever
Kritische Analyse der aktuellen Technik zur Biegesteifigkeitsprüfung:
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Entwicklung des Biegesteifigkeitsprüfgerätes ACPM 200
Messzone mit unterbrochenen Laserschranken
automatische Auswertung
Konstruktionszeichnung
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Entwicklung des Biegesteifigkeitsprüfgerätes ACPM 200maschinenbautechnische Weiterentwicklung
Quelle: Cetex Chemnitzer Textilmaschinenentwicklung gGmbh, Chemnitz
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Eigenschaften und Vorteile des ACPM 200
Probenbreiten von 25 mm bis 200 mm möglich
Vorschubgeschwindigkeit variabel wählbar
konstante Vorschubgeschwindigkeit während der Prüfung
Erfassung von maximal 24 parallelen Messwerten entlang der Probenbreite
grafische Darstellung des Biegeverhaltens über die Probenbreite auf dem Bildschirm
Möglichkeit der Änderung des genormten Winkels
hoher Automatisierungsgrad
einfache und komfortable Bedienung
hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse > 95 %
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
DOB – Oberstoff in KettrichtungBiegesteifigkeit – ACPM 200
Stoff B - KR
0
2
4
6
8
10
12
0 25 50 75 100 125 150 175 200
Probenbreite [mm]
Bieg
stei
figke
it [m
N cm
]
ohne NahtDoppelkappnahtSafteynahtSchließnahtthermofixiert ohne Nahtthermofixiert Safteynahtthermofixiert Schließnaht
Darstellung der Biegesteifigkeit für eine mittige Naht mit und ohne Einlagestoff
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Biegesteifigkeit – ACPM 200
Die Biegesteifigkeit steiferer Materialien wird durch die Fixierung nicht so stark verändert wie bei biegeweicheren Materialien.
Ein Vergleich der Biegesteifigkeiten mit und ohne Thermofixierung für die verschiedenen Materialien zeigt kein einheitliches Verhalten. Somit ist es nicht möglich, einen Faktor für eine Umrechnung zu definieren.
Auswirkung der Mehrlagigkeit (Thermofixierung)
Biegesteifigkeit - Kawabata
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
A
A_c B
B_c C
C_b
C_g
(mitt
ig)
C_g
(vol
lfläch
ig) D
D_b
D_d
D_g
(mitt
ig)
D_g
(vol
lfläch
ig) F
F_d
Material
B [
10-4
N·m
²/m]
Kette 1Kette 2Kette MW
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Biegesteifigkeit – KawabataAuswirkung der Mehrlagigkeit (Thermofixierung)
Vergleich unterschiedlicher Einlagen
Biegesteifigkeit - Kawabata Schuss (unterschiedliche Einlagen)
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
ohne Einlage Einlage b Einlage g (mittig) Einlage g(vollflächig)
Material
B [1
0-4
N·m
²/m]
CD
Biegesteifigkeit - Kawabata Kette (unterschiedliche Einlagen)
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
ohne Einlage Einlage b Einlage g (mittig) Einlage g(vollflächig)
Material
B [1
0-4
N·m
²/m]
CD
Prof. Dr. Ing.-habil. Hartmut Rödel Hofer Vliesstofftage 07.-08.11.2007 Folie 26
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Messgröße zur Beschreibung der Änderung des Scherwinkels bezüglich der Nulllage
Schersteifigkeit ist Maß für den Widerstand des Materials gegen die Scherung
Kenngröße für das Erscheinungsbild und die Verarbeitung von Textilien
notwendig für Simulationsrechnungen
5. Scherprüfung
TEXPROOF – Prüfgerät
KES-FB-Gerätesystem
Scherrahmen
Prof. Dr. Ing.-habil. Hartmut Rödel Hofer Vliesstofftage 07.-08.11.2007 Folie 27
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SchersteifigkeitMaterialprüfung – KES-FB-Gerätesystem (Scherung)
SchussKetteSchussKette
KES-Scherung, Material A, ohne Einlage
-3
-2
-1
0
1
2
3
-10 -5 0 5 10
Angle in deg
Load
in N
/m
KES-Scherung, Material A, Einlage c
-150
-100
-50
0
50
100
150
-10 -5 0 5 10
Angle in deg
Load
in N
/m
KES-Scherung, Material B, ohne Einlage
-3
-2
-1
0
1
2
3
-10 -5 0 5 10
Angle in deg
Load
in N
/m
KES-Scherung, Material B, Einlage c
-150
-100
-50
0
50
100
150
-10 -5 0 5 10
Angle in deg
Load
in N
/m
deutliche Änderung des Kennwertes durch die Vliesfixierung !!!
Prof. Dr. Ing.-habil. Hartmut Rödel Hofer Vliesstofftage 07.-08.11.2007 Folie 28
Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
SchersteifigkeitMaterialprüfung – KES-FB-Gerätesystem (Scherung)
Schersteifigkeit
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
B, ohn
e Einl
age
B, Einl
age c
A, ohn
e Einl
age
A, Einl
age c
C, ohn
e Einl
age
C, Einl
age b
C, E
inlag
e g (v
ollflä
chig)
C, E
inlag
e g (m
ittig)
D, ohn
e Einl
age
D, E
inlag
e bD, E
inlag
e d
D, E
inlag
e g (v
ollflä
chig)
D, E
inlag
e g (m
ittig)
D, Einl
age f
(voll
fläch
ig)
D, E
inlag
e f (m
ittig)
F, ohn
e Einl
age
F vernä
ht mit D
Sche
rste
ifigk
eit G
in N
/m*g
rd
SchussKette
Prof. Dr. Ing.-habil. Hartmut Rödel Hofer Vliesstofftage 07.-08.11.2007 Folie 29
Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
6. Zusammenfassung und Ausblick
Die messtechnische Erfassung textilphysikalischer Eigenschaften von Vliesstoffen ist sowohl für eine angepasste Materialentwicklung und -verbesserung als auch für die Produktentwicklung der Konfektionsindustrie von hohem Interesse.
Eine besondere Bedeutung spielt die messtechnische Erfassung textilphysikalischer Eigenschaften bei der sich zukünftig noch weiter durchsetzenden Anwendung der CAD-Technik in der Produktentwicklung.
Dies verlangt die Bereitschaft und Möglichkeit, aus der Flächenbildung für die Weiterverarbeitung Materialkennwerte bereitzustellen.
Prof. Dr. Ing.-habil. Hartmut Rödel Hofer Vliesstofftage 07.-08.11.2007 Folie 30
Fakultät Maschinenwesen Institut für Textil- und Bekleidungstechnik, Professur für Konfektionstechnik
Geeignete Gerätetechnik ist erforderlich, die von den momentan verfügbaren Prüfverfahren und -geräten noch nicht umfassend abgedeckt wird.
Offen sind Forschungsarbeiten, die insbesondere mehrlagigeStrukturen, wie sie bei der Anwendung von Vliesstoffen häufig gebräuchlich sind, hinsichtlich ihres Verhalten besser charakterisieren und auch in Modellen beschreiben.
Für die erfolgreiche Ausführung dieser Arbeiten ist die Partnerschaft mit Vliesstoffherstellern eine wesentliche Voraussetzung und Anlass für diesen Vortrag auf den Hofer Vliesstofftagen 2007.
6. Zusammenfassung und Ausblick