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Weben ohne Harnisch - Schmierfreie Kunststoffgleitlager in innovativer Webmaschine

Mit der UniShed2 hat die Gitec GmbH eine ganz neue Art von Webmaschinen und damit eine echte Innovation entwickelt. Denn die Maschinen arbeiten ohne den elektromechanischen „Harnisch“ und nutzen stattdessen vibrierende Achsen, die in Gleitlagern von igus gelagert werden. Dabei kommen Lagerbuchsen aus dem Hochleistungs-Polymer iglidur J3 zum Einsatz.

Die Textilindustrie ist eng mit dem Namen Jacquard verbunden: Joseph-Marie Jacquard erfand um 1800 in Lyon den nach ihm benannten Webstuhl, der das individuelle Webmuster über Lochkarten abtastet. Damit leistete er einen wichtigen Beitrag zur Fabrikautomation und auch zur Entwicklung der Computertechnik: Pioniere wie Herman Hollerith nutzte fast hundert Jahre später Lochkarten als Datenträger für die ersten Maschinen zur automatisierten Datenerfassung.

Die von der Gitec GmbH entwickelte UniShed 2 ist die weltweit erste harnischlose Jacquard-Webmaschine.

Problem

Dauerhafte Bewegungen im 24/7-Betrieb. Die Maschinen sollen eine möglichst hohe Standzeit aufweisen, denn jeder Stillstand ist mit viel Reparatur- und Wartungsaufwand und Kosten verbunden.

Lösung

Mit dem Material iglidur J3 konnte eine deutliche Verbesserung der Lebensdauer erzielt werden. Die Wartungs- und Schmierfreiheit sorgt dafür, dass kein Staub oder Schmutz aus der Umgebung an den Lagerstellen gebunden wird.

"Wir hatten zunächst Gleitlager eines anderen Herstellers im Einsatz, die technisch einwandfrei liefen, aber recht teuer waren. Da die Textilindustrie sehr preissensibel ist und jede einzelne Achse vielfach gelagert wird, haben wir zu igus Lagern gewechselt.“

Roland Micheln, Entwicklungsleiter Gitec GmbH

Die weltweit erste harnischlose Jacquardmaschine

Erst in den 1980er Jahren wurde die Lochkartentechnik der Webstühle durch elektronische Steuerungen abgelöst. Noch länger hielt beziehungsweise hält sich das mechanische Grundprinzip. Die einzelnen Kettfäden werden durch das sogenannte „Harnischsystem“ bewegt: Das ist eine mechanische Verbindung, die jede Weblitze gemäß dem gewünschten Muster über Haken und Rollenzüge oder Rückholfedern anhebt oder senkt. Betätigt werden die einzelnen Harnische zumeist über Magnete.

Zu diesem sehr aufwändigen Prinzip gibt es jetzt eine deutlich flexiblere Alternative. Denn die Gitec GmbH in Neu-Ulm hat mit der UniShed 2 die weltweit erste harnischlose Jacquard-Webmaschine entwickelt. Bei ihr wird jeder Kettfaden einzeln über einen Piezo-Aktuator gesteuert. Ein mechanisches Schwingsystem ersetzt das traditionelle Harnischsystem mit Haken und Rückzugsfedern.

Jedes Modul mit 128 Piezo-Aktuatoren ist mit zwei iglidur J3 Gleitlagern auf der oszillierenden Welle gelagert.

Große Vorteile für neues Webprinzip

Diese Innovation bietet zahlreiche Vorteile. Entwicklungsleiter Roland Michel „Die Maschinen erlauben absolute Freiheit in der Musterung, weil sich der Prozess besser steuern lässt. Sie arbeiten extrem zuverlässig, weil jeder einzelne Faden optisch überwacht wird. Außerdem sind die Maschinen sehr kompakt und verbrauchen rund 20 Prozent weniger Energie.“

Ein erster Prototyp der UniShed 2 ist bereits bei einem Anwender im Feldtest, weitere werden bei Gitec erprobt. In der Textilbranche findet die Entwicklung große Aufmerksamkeit, und Gitec erwartet nachhaltigen Markterfolg: „Wir sind überzeugt, dass das neue Prinzip die alte Technik zu 80 Prozent ablösen wird.“

Gesucht: Hoch beanspruchbare und schmierfreie Gleitlager

Zu den konstruktiven Herausforderungen, die beim Bau der ersten Prototypenmaschinen zu lösen waren, gehört die Lagerung der oszillierenden Wellen, die einen Durchmesser von 50 Millimeter aufweisen und über einen elektronischen Kardanantrieb von Servomotoren bewegt werden. Roland Michel: „Diese Lager werden stark beansprucht, denn die Wellen oszillieren und die Anlagen arbeiten als Dauerläufer im 24/7-Betrieb. Zugleich müssen sie ohne externe Schmierung auskommen, weil das Gewebe unterhalb der Wellen erzeugt wird. Wir hatten zunächst Gleitlager eines anderen Herstellers im Einsatz, die technisch einwandfrei liefen, aber recht teuer waren. Da die Textilindustrie sehr preissensibel ist und jede einzelne Achse vielfach gelagert wird, haben wir zu igus Lagern gewechselt.“

Neuentwickelter Polymerwerkstoff im Einsatz

Ursprünglich war der Standardwerkstoff iglidur J vorgesehen, der als echtes Dauerläufer-Material sehr verschleißfest ist und eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme aufweist. Aber nach dem Motto „Das Bessere ist des Guten Feind“ entwickelte igus als neuen Werkstoff iglidur J3, das sich durch eine nochmals verbesserte Verschleißfestigkeit auszeichnet. Je nach Anwendungsbedingungen wird im Vergleich zu iglidur J eine bis zu dreimal längere Standzeit erreicht.

igus Verkaufsberater Joachim Mayr und Gitec Entwicklungsleiter Roland Michel

Außerdem ist die Feuchtigkeitsaufnahme dieses Materials, das zusammen mit 15 anderen Hochleistungspolymeren seit Anfang des Jahres im Standardprogramm enthalten ist, geringer. Diese Eigenschaft ist für Gitec ebenfalls sehr wichtig, wie Roland Michel erläutert: „Unsere Maschinen sind häufig in Ländern im Einsatz, in denen die Luftfeuchtigkeit sehr hoch ist. Dort können die Kunststoffe schon bei der Lagerung quellen, was das Lagerspiel beeinflusst.“

Neue Wege der Airbagfertigung

Die Maschine, die zurzeit im Technikum in Neu-Ulm arbeitet, ist mit elf Modulen zu je 128 Piezo-Aktuatoren ausgestattet. Da jedes Modul über zwei Lagerbuchsen gelagert wird, befinden sich 22 iglidur J3-Buchsen mit einem Durchmesser von 50 Millimetern an jeder Achse.

Mit den UniShed2-Maschinen zielt Gitec auf die klassischen Anwendungen von Jacquard-Webmaschinen wie Bekleidung, Heimtextilien und – ganz besonders – technische Gewebe aus Polyester und Polyamid sowie GFK-/ CFK-Materialien. Aktuell testet man in Neu-Ulm neue Wege der Airbag-Produktion. Roland Michel: „Bisher wurden die Airbagsäcke aus zwei Teilen zusammengenäht, die zuvor zurechtgeschnitten und beschichtet wurden. Mit der UniShed2 erproben wir jetzt das Weben von Hohlsäcken, die aus einem Stück entstehen. Das vereinfacht den Prozess deutlich.“

Als Tochterunternehmen eines chinesischen Konzerns, der sich auf die Prozesskette der Textilproduktion konzentriert, hat die Gitec GmbH, die aus dem traditionsreichen Textilmaschinenbauer Grosse hervorgegangen ist, auch direkten Zugriff auf die Praxis des industriellen Webens: Die Muttergesellschaft betreibt in der Nähe von Shanghai eigene Webereien, die anspruchsvolle Jacquardgewebe für technische Anwendungen herstellen.