Simulation des elektrostatischen Beflockens zur Verbesserung der Flockausrichtung

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Beim elektrostatischen Beflocken werden kurzstapelige, monofile Textilfasern aus unterschiedlichen Materialien auf einen vorher mit Klebstoff versehenen Untergrund eingeschossen und anschließend durch die Aushärtung des Klebers fixiert. Dadurch entstehen verschiedenartige Oberflächen mit speziellen Eigenschaften und optischen Effekten. In jüngsten Entwicklungen wird das Beflocken eingesetzt, um innovative, leichte und doch biegesteife Verbundmaterialien in Sandwich-Bauweise herzustellen. Hierbei ist es wichtig, dass die einzelnen Flockfasern möglichst senkrecht auf dem Untergrund stehen. Die Flockfasern sollen sich entlang der elektrischen Feldlinien ausrichten und ausgerichtet auf den Untergrund einschieben. Bei Versuchen wurde jedoch festgestellt, dass sich nur ein Teil der Flockfasern senkrecht ausrichten. Dies führt zu einer starken Beeinträchtigung der physikalischen Eigenschaften des Verbundmaterials. Deshalb soll mit Hilfe einer Simulation der dynamischen Vorgänge beim Beflocken ein tieferes Verständnis dieser Vorgänge erarbeitet und Lösungsvorschläge erarbeitet werden. In einem ersten Schritt wird der Beflockungsprozess im aktuellen Prozess mit Hilfe optischer Methoden systematisch untersucht, um die Mechanismen und physikalischen Zusammenhänge zum Flug und zur Ausrichtung der Flockfasern zu erkennen. Auf Basis dieser Erkenntnisse wird der Flockprozess mit Hilfe einer CFD-Software, die um die Elektrostatik und den Faserflug erweitert wird, simuliert. Das Ziel des Projektes ist es, mit Hilfe der Ergebnisse aus der Simulation den Beflockungsprozess zu verbessern. Vor allem soll durch Variation der Geometrie und durch optimierten Einsatz der Elektrostatik die Rate der ausgerichteten Flockfasern deutlich erhöht werden. Die gewonnenen Erkenntnisse werden auf den vorhandenen Anlagen überprüft.