avr Special
Funktionsorientierte Modularisierung der Krempel D r. S t e f a n S c h l i c h t e r ; D r. A r n d G r i m m , O e r l i k o n N e u m a g C a r d i n g D i v i s i o n , L i n z
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ie ständige Optimierung der Produktund Prozessparameter bei deutlich höherer Flexibilität entscheidet immer stärker über die Wettbewerbsfähigkeit in der Vliesstoffherstellung. Vor diesem Hintergrund ist der Maschinen- und Anlagenbau gefordert, passende Konzepte anzubieten. Am Beispiel der Krempel, die eine der wichtigsten Schlüsselmaschinen der Vliesstoffherstellung aus Stapelfasern ist, soll ein solches neues Konzept erläutert werden. Neben der bestmöglichen Abdeckung der Basisfunktionen einer Krempel wie Öffnung, Parallelisierung, Faservereinzelung und Erzeugen eines gleichmäßigen Vlieses müssen auch aktuelle Trends wie Reproduzierbarkeit, Flexibilität, Skalierbarkeit, Einstellungs- und Wartungsvereinfachung sowie variable Vliesstruktur von einer modernen Krempel abgedeckt werden. Für Oerlikon Neumag ergab sich nach dem Erwerb der beiden traditionsreichen Krempelhersteller OCTIR und FOR, die beide im Markt erprobte und erfolgreiche Maschinentypen in ihrem Programm hatten, die einmalige Chance, aus einer wohl einzigartigen Fülle an Erfahrungen und realisierten technischen Lösungen schöpfen zu können. Eine große Anzahl hochinnovativer Lösungen wurden im letzten Jahrzehnt von Biella aus als Weltneuheiten erstmalig für die Vliesstoffindustrie in den Markt gebracht. Mit neuen Methoden der Konstruktionssystematik und modernem Wissensmanagement wurden die verschiedenen Modellvarianten in Funktionsmodule untergliedert und bezüglich Ausführung und technologischer Wirkung systematisiert. Diese mit Unterstützung namhafter Universitäten erfolgte Studie erlaubte es, ein Maschinenkonzept zu entwickeln, in dem Funktionen und Ausführung in einem eindeutigen Zusammenhang zueinander stehen. Die Abbildung zur modularen Krempel zeigt in der Übersicht die Unterteilung der Maschine in 9 Funktionsbaugruppen. An dieser Stelle soll beispielhaft an 2 Modulen, die Auswahlvarianten und -kriterien dargestellt werden: Transfer (Modul 5): Während in der Vergangenheit und bei traditionellen Krempeltypen nach wie vor nur die einfache Übertragungswalze zwischen Vorauflösung und Hauptkardierung eingesetzt werden kann, wurde von FOR die
Modulare Krempel 1
2
Beschickung
Eingangsregelung
3
4
5
6
Einzug Vorauf- TransHauptlösung fer kardierung
7
8
9
Abnehmer
Vliesabnahme
Vliesüberführung
Modulare Krempel – Übersicht
Übertragung nach dem Abnahmeprinzip als Transfereinheit entwickelt. Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass mit den zwei Abnahmeaggregaten ein zusätzlicher Kardier- und Mischeffekt erreicht wird und somit die Fasern mit höherer Orientierung auf die Hauptkardierzone übertragen werden können. Dies führt zu höherer Qualität und erlaubt in der Hauptkardierzone höhere Kardiergeschwindigkeiten ohne negative Auswirkungen auf die Faserqualität. Dieses unter dem Namen WEBMASTER bekannte Verfahren hat sich in vielen FOR Krempelmaschinen bei hoher Produktion und Qualität im Markt bewährt. Vliesabnahme (Modul 8): Nicht ohne Grund weist das achte Modul die meisten Variationen in der Krempel auf. Die Vliesabnahme ist für die Erzeugung der Vliesstruktur aber auch für eine kontrollierte
Vliesbildung bei hohen Geschwindigkeiten hauptverantwortlich. Während die Vliesabnahmen für die Erzeugung paralleler Vliese denen der Baumwollkarde ähnelt, werden für die Erzeugung von Wirrvliesen mehrere Walzen hintereinander angeordnet und nach dem wiederholten Abnahmeprinzip Wirrlagen im Vlies erzeugt. Gleichzeitig gilt es jedoch bei dieser Anordnung auch den hohen geforderten Geschwindigkeiten Rechnung zu tragen und damit das Vlies in der Oberfläche so zu stabilisieren, dass es nicht durch die mitgeschleppte Luft aufgerissen wird. Unter der Bezeichnung EVO2 wurde eine solche Hochleistungsvliesabnahme von FOR erfolgreich in Hochleistungskrempeln nach dem INJECTION-Prinzip eingeführt. Neumag Italy ist es nun gelungen, dieses Prinzip noch weiter zu verfeinern und damit unter der
Modulare Krempel – Anwendungsbeispiel
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avr Special Bezeichnung EVO3 in bisher nicht erreichbar scheinende Geschwindigkeitsbereiche vorzudringen. Die Anwendung dieses neuen funktionsorientierten Modul-Konzeptes der Hochleistungskrempel kann in einem Beispiel für die Auslegung einer Maschine anschaulich werden. Wenn wir uns zunächst einmal zusammenfassend die Auswahlmatrix verschiedener Module für die einzelnen Funktionsbaugruppen betrachten, so erschließt sich aus dieser Abbildung zunächst noch nicht der ganze Nutzen des neuen Prinzips. Offensichtlich dient zwar schon alleine die Standardisierung der
Funktionsbaugruppen einer Erhöhung der Funktionssicherheit und damit der geforderten Reproduzierbarkeit in der Anwendung. Die Auswirkung auf die funktionsund damit kundenorientierte Auslegung der Maschine wird jedoch deutlich, wenn man die gewünschte Materialbehandlung bzw. Technologie auf die Auswahl der Module verdeutlicht. Jedes einzelne gewünschte Produkt- oder Produktionsmerkmal führt auf einen eindeutigen Zusammenhang zur Auswahl eines Moduls. Die Summe der Gesamtanforderungen führt die aus den verschiedenen bekannten Wirkungszusammenhängen re-
sultierenden Effekte zusammen. So ergibt sich für jede Anwendung eine entsprechende eindeutige Kombination von Modulen für die gewünschte Endanwendung. Als Beispiel (Abb.) verdeutlicht die aus den Produkt¬anforderungen abgeleitete Auswahlmatrix ein konkretes Realisierungsprojekt einer Hochleistungskrempel nach dem INJECTION – Prinzip zur Produktion von Medizin und Hygieneprodukten. Das hier gezeigte Modularisierungskonzept erlaubt zur Anpassung an andere Produkte auch den Austausch einzelner Module. nÖ
Modular nonwoven card design
D r. S t e f a n S c h l i c h t e r, D r. A r n d G r i m m , O e r l i k o n N e u m a g C a r d i n g D i v i s i o n , L i n z , A u s t r i a
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he ongoing optimization of product and process parameters is playing an increasingly significant role with regard to competitive survival in the nonwoven production field. In this situation, a suitably designed plant is a basic prerequisite for the development of new and the optimization of existing products. In this situation, it is the task of the machinery manufacturers to design equipment under a concept allowing to meet the described requirements. Such a new concept should be illustrated here using the card, one of the key components of a nonwoven line, as an example. First of all the card has to optimally fulfil the tasks of fibre opening, separation and alignment, creating excellent MD and CD uniformity and define the dimensions of the product in width and thickness. New trends of specification demands are reproducibility, flexibility, scalability, simplification of setting and maintenance as well as the creating of variable web structures. Following the acquisition of the two highly experienced card manufacturers, OCTIR and FOR, which both had successful, market-proven machine types in their programmes, Oerlikon Neumag was presented with the singular opportunity to exploit a truly unique abundance of expertise and implemented technical solutions. During the past decade, Biella was a source of a large number of highly inventive solutions, which were launched into the market as global firsts for the nonwovens industry. Using new design systems methods and modern know-how management, these model variations have now been classified as functional modules and systematized with regard to design and technological effect. This study, which was completed with the support of leading universities, has 26
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permitted the creation of a machine concept, in which function and design enjoy a clearly defined relationship. The overview of the modular card shows the division of the machine into nine functional groups. Here it is only possible to illustrate the concept by example of 2 modules: Transfer (module 5): While as in the past, a simple transfer roller between preliminary opening and main carding is still used in traditional card types, FOR has developed a transfer unit according to the doffing principle. The advantage of this solution lies in the fact that with the two doffing units, an additional carding and mixing effect is achieved and thus the fibres can be transferred to the main carding zone with a higher degree of orientation. This results in higher quality and permits the employment of higher carding speeds without any sacrifice of fibre quality. This familiar WEBMASTER process is already in use in many FOR cards and has achieved market success through higher production and quality standards. Web take-off (module 8): It is no coincidence that with eight modules, this section of the card is available in the largest number of variations. Web take-off is not only mainly responsible for web structure, but also controlled web formation at high speeds. During web take-off for the production of parallel webs, which is similar to cotton carding, several rollers are arranged in sequence for the production of random webs, randomization being achieved according to the repeated doffing principle.However, the demand for high speeds also has be accommodated within this layout and the web surface must be stabilized to an extent that it cannot be ripped open by co-current air. FOR successfully www.avronline.de
introduced such high-speed doffing under the designation EVO2 in high-performance cards using the INJECTION principle and Neumag Italy has now succeeded in upgrading this principle still further with its EVO3 system, which facilitates the penetration of previously unattained speed ranges. In conclusion, the use of this new, function-oriented module concept for high-performance cards should be demonstrated by a machine design example. If by way of summing up, one initially considers the selection matrix for the individual function groups, the full range of advantages of the new principle is not immediately apparent from this illustration. It is evident that the standardization of the functional groups provides enhanced functional security and thus the reproducibility required during utilization. However, the effects of the function- and thus the customer-oriented design of machine are first clarified when the desired material treatment and technology are applied to module selection. Every product and production requirements leads to a clear choice of module specification. If one combines the results emanating from the various known connected effects, a correspondingly clear combination of modules for the desired final application emerges for every type of utilization. The next application example shows the selection matrix derived from the product requirements for a concrete realization project involving a high-performance, INJECTION principle card for the manufacture of medical and hygiene products. It should be noted at this point that the individual modules can also be exchanged or retrofitted in order to accommodate other product ranges. nÖ