Jakob Müller Frick (JMF) ist ein führender Hersteller von Etikettenwebmaschinen mit Greiferantrieb. Durch das Erhöhen der Webgeschwindigkeit von heute 680 auf über 800 Schuss pro Minute, soll die Effizienz dieser Maschinen verbessert werden. In enger Zusammenarbeit zwischen JMF und dem IMES Institut für Mechanische Systeme an der ZHAW Züricher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, wurden mittels FE-Simulationen die Grundlagen zu einem vertieften Verständnis des Webprozesses bei höheren Drehzahlen geschaffen, sowie parallel mit Hilfe von Funktionsprototypen im Experiment verifiziert. Anschliessend wurden die für die technische Umsetzung des Greiferantriebes notwendigen, hoch belasteten Komponenten konzipiert, dimensioniert und konstruiert. Es konnte gezeigt werden, dass ein stabiler Webprozess mit einer Schusszahl pro Minute grösser 800 möglich ist.

Greiferwebmaschinen – Eine anspruchsvolle Technologie mit vielfältigen Erzeugnissen

Die Jakob Müller AG in Frick (JMF) entwickelt, fertigt und vertreibt weltweit Etikettenwebmaschinen (EWM). EWM von JMF sind qualitativ hochwertig und zeichnen sich gegenüber dem Wettbewerb durch diverse Vorteile aus, wie beispielsweise geringer Platzbedarf, hohe Prozesssicherheit (weniger Fadenbrüche und Stillstände), hohe Bedienerfreundlichkeit, grosses Spektrum von Fadenarten, geringe Umrüstzeiten und hochstehende Etikettenqualität.

EWM von JMF sind heute vor allem bei Kunden gefragt, welche ihre Produktionslinie flexibel gestalten (einfache und effiziente Umrüstung) und frei programmierbare Webmuster herstellen wollen. Bei diesen Anlagen wird das Webgarn von einem Greifer aufgenommen und von einer Seite zwischen die horizontal und in Längsrichtung liegenden Kettfäden geführt. Ein synchron fahrender Gegengreifer fährt von der anderen Seite ebenfalls zwischen die Kettfäden, übernimmt das Webgarn in der Fachmitte und zieht dieses vollständig durch, sodass der Faden nun komplett über die gesamte Breite des Webtuches zu liegen kommt. Ein kammartiges Webblatt schiebt im Anschluss das Garn satt zu den vorgängig schon verwobenen Fäden und diese bilden dann ein fertiges Webtuch.

Ein nachfolgender Schneidprozess trennt das Webtuch in Streifen auf, welche die einzelnen Etiketten enthalten. Durch das Ändern der Lage der Kettfäden und der Farbe des Webgarns, lassen sich frei wählbare Webmuster erstellen. Die maximale Anzahl der Fadeneinträge bei den heutigen Anlagen von JMF liegt bei 680 pro Minute (Schusszahl). Die für diesen Vorgang verwendete Fördermechanik ist sehr komplex und extrem hohen Belastungen ausgesetzt, welche sich milliardenfach wiederholen. Trotz der heute schon stark am Limit operierenden Systeme, verlangt der Markt nach immer leistungsfähigeren Webmaschinen mit grösserer Produktivität und damit höheren Schusszahlen.

NGG – eine neue Generation Greiferantriebe für Webmaschinen

JMF initiierte in Zusammenarbeit mit dem IMES Institut für Mechanische Systeme ein Forschungsprojekt, um die prinzipielle Machbarkeit von Greiferwebmaschinen mit Schusszahlen über 800 pro Minute zu untersuchen, die Durchführbarkeit mittels Simulationen, Versuchen und Prototypen a priori zu beweisen sowie die für die Umsetzung nötige Technologie und Schlüsselbaugruppen zu entwickeln.

Ein Forschungsprojekt mit vielfältigen Zielsetzungen

In dem mehrjährigen Forschungsprojekt wurde ein vertieftes Verständnis der mechanischen Grundlagen und physikalischen Grenzen des Webprozesses erarbeitet. Dies beinhaltet unter anderem die mechanische Prüfung von Webgarnen bei hohen Dehnraten und Fördergeschwindigkeiten sowie von Schlüsselbauteilen des Webmechanismus. Weiter wurden explizite FE-Modelle zur Simulation des hochdynamischen, im Millisekundenbereich liegenden Schussvorgangs erstellt, um ein verbessertes Verständnis des Prozesses zu erhalten und um die wesentlichen Einflussparameter und deren optimale Wahl hinsichtlich eines störungsfreien Webvorganges bestimmen zu können. Dass ein stabiler Webprozess mit einer Schusszahl von mehr als 800 pro Minute innerhalb der geforderten Fehlertoleranz möglich ist, wurde mit Hilfe von Simulationen und eines in diesem Projekt entwickelten und gebauten Funktionsprototypen im Experiment bewiesen. Ein wesentlicher Fokus des Projektes lag auf der konzeptionellen und rechnerischen Auslegung sowie Konstruktion des neuen Antriebes für höhere Schusszahlen pro Minute und der für den Fadentransport nötigen Komponenten.

Dieses Projekt wurde von Innosuisse gefördert.