Tyske forskere udvikler løsning til optimering af nonwoven-produktion

Forkortelsen ProQuIV står for 'Produktion og kvalitetsoptimering af nonwoven infektionskontrolbeklædning'. Grundideen er, at fremstillingsprocesparametre karakteriseres med hensyn til deres indflydelse på nonwoven-stoffets ensartethed, og denne indflydelse forbindes derefter med slutproduktets egenskaber; for eksempel en beskyttelsesmaske, ifølge en pressemeddelelse fra Fraunhofer Instituttet.

Modelkæden forbinder alle relevante parametre med en billedanalyse og skaber en digital tvilling af produktionsprocessen. Den digitale tvilling muliggør realtidsovervågning og automatisk styring af nonwoven-produktionen og gør det dermed muligt at udnytte potentialet for optimering.

"Med ProQuIV har producenterne brug for mindre materiale samlet set, og de sparer energi. Og kvaliteten af ​​slutproduktet er garanteret til enhver tid," forklarede Dr. Ralf Kirsch, teamleder for filtrering og separation i afdelingen for flow- og materialesimulering.

Jo mere effektivt temperaturen, lufthastigheden og båndhastigheden koordineres med hinanden, desto mere ensartet er fordelingen af ​​fibrene i enden, og desto mere homogent vil materialet fremstå, når det undersøges under et transmitteret lysmikroskop. Lysere og mørkere områder kan derved identificeres – dette kaldes af eksperter for uklarhed. Fraunhofer-teamet har udviklet en metode til at måle et uklarhedsindeks på basis af billeddata. De lyse områder har et lavt fibervolumenforhold, hvilket betyder, at de er mindre tætte og har en lavere filtreringshastighed. Mørkere områder har et højere fibervolumen og derfor en højere filtreringshastighed. På den anden side betyder den højere luftstrømningsmodstand i disse områder, at de filtrerer en mindre andel af den luft, der indåndes. En større andel af luften strømmer gennem de mere åbne områder, som har en mindre effektiv filtreringseffekt.

I tilfælde af ProQuIV bruges de transmitterede lysbilleder fra mikroskopet til at kalibrere modellerne før brug. Eksperterne analyserer tekstilprøvens aktuelle tilstand og bruger disse oplysninger til at drage konklusioner om, hvordan systemet kan optimeres – for eksempel ved at øge temperaturen, reducere båndhastigheden eller justere luftstrømmenes styrke. Den digitale tvilling overvåger og styrer den igangværende produktionsproces i realtid. Hvis systemet afviger en smule fra, hvor det skal være – for eksempel hvis temperaturen er for høj – korrigeres indstillingerne automatisk inden for få sekunder.

ProQuIV gør produktionen langt mere effektiv – der er mindre materialespild, og energiforbruget reduceres også. En anden fordel er, at det giver producenter mulighed for hurtigt at udvikle nye nonwoven-baserede produkter – alt, hvad de skal gøre, er at ændre målspecifikationerne i modelleringen og justere parametrene. Dette gør det muligt for produktionsvirksomheder at reagere fleksibelt på kundeønsker eller markedstendenser, tilføjede pressemeddelelsen.

Det næste skridt for Fraunhofer-teamet er at reducere nonwovens åndedrætsmodstand for brugeren uden at forringe den beskyttende effekt. Derudover kan ProQuIV-metoder bruges til at optimere fremstillingen af ​​nonwovens, der anvendes i lydisolerende applikationer.