Aspekte der Dynamik von Wäsche in der bewegten Trommel (DynTexTro)

Ziel des Verbundprojektes der HTW Berlin, der Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH und der Beuth Hochschule für Technik Berlin war es, einen Beitrag zu leisten, den Waschgang einer modernen Waschmaschine wirtschaftlicher zu gestalten und weiter zu optimieren, um so die Wettbewerbsfähigkeit in der Region ansässiger Unternehmen (in diesem Fall der Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH) zu sichern bzw. zu erhöhen. Der eigentliche Waschvorgang ist sehr komplex und von vielen Parametern abhängig. Bei der Bewertung und Optimierung des Waschprozesses in einer modernen Waschmaschine spielt die Bewegung der Wäschestücke in der rotierenden Trommel und die Höhe des Wäschefalls eine wesentliche Rolle. Diesen Wäschefall in der rotierenden Trommel zu simulieren ist Aufgabe des Projektes.

Um den Wäschefall in der rotierenden Trommel vorherzusagen, ist die Zusammenarbeit vieler Disziplinen der Ingenieurwissenschaften erforderlich. Das Projekt gliederte sich dementsprechend in verschiedene Arbeitspakete.

Ein Arbeitspaket, das federführend an der HTW Berlin durchgeführt wurde, setzte sich zum Ziel, Verhaltenstypen für Wäschearten zu klassifizieren, um so den Unterschied zwischen den unterschiedlichen Textilarten (z. B. Jeans, Handtuch etc.) bei unterschiedlichen Feuchtegraden vorhersagen zu helfen. Es sollten allgemeingültige Einflussfaktoren abgeleitet werden wie: Faserstoff, Fadenkonstruktion, Konstruktion des eingesetzten Flächengebildes, Design, Lage und Art der Nähte etc. Geklärt werden sollte des Weiteren, in wie weit eine elektronische Datenmodellierung unter Zuhilfenahme von 3-D-Scannern möglich und sinnvoll ist. Die Ergebnisse der Versuche sollten abstrahiert werden, um Voraussageparameter abzuleiten und es sollten Vorschläge zur Bildung von möglichen Clustern entwickelt werden, in die eine Einordnung erfolgen könnte. Des Weiteren sollten Vorschläge zu einfachen Standardprüfungen zwecks der Zuordnung von Kleidung zu einem bestimmten Cluster erarbeitet werden.

Ein Hauptaugenmerk des Projektes lag in der mathematischen Modellierung und Simulation der Wäschebewegung in der rotierenden Trommel. Voraussetzung dafür ist die Kenntnis entsprechender textilphysikalischer und tribologischer Materialparameter der Wäsche, die das mathematische Beschreiben des Wäschefalls in der Maschine erst ermöglichen.

Zu klären war die Frage, welcher mathematische Aufwand bei der Modellierung und der Simulation der Wäschebewegung getrieben werden muss, insbesondere im Hinblick darauf, dass die Simulation des Wäschefalls nur ein - wenn auch wichtiger – Baustein in der Modellbildung des gesamten Wäscheprozesses ist.

Die an der HTW Berlin extrahierten Materialwerte dienten hierbei als wichtige Eingangsparameter. Ziel war es also, Modelle unterschiedlichen Detailierungsgrades und zugrunde liegender Methodik zur Simulation der Wäschebewegung zu erstellen und zu berechnen, um deren Machbarkeit und Effizienz zu untersuchen. Insbesondere sollte untersucht werden, ob sich die Modelle als Grundlage für spätere, umfangreichere Simulationen des tatsächlichen Waschvorgangs eignen, bei denen zusätzlich die Verteilung des Wassers und des Waschmittels in der Trommel und der Wäsche berechnet werden müssen.

Das Projekt betrachtete jedoch zunächst nur die Bewegung der Wäsche bei unterschiedlichen Feuchtegraden. An der Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH (BSH) wurden die Berechnungsergebnisse durch versuchstechnische Analysen unter der Zusammenarbeit aller Projektpartner verifiziert.

Die Ergebnisse aus den beschriebenen Arbeitspaketen wurden mit Hilfe eines Versuchsaufbaus einer entsprechend vorbereiteten Waschmaschine und unterschiedlichen Beladungen, bei unterschiedlichem Feuchtegehalt (nass, schleuderfeucht, trocken) auf der Grundlage der Ergebnisse der Clusterbildung verifiziert. Es sollte zusätzlich die Frage geklärt werden, ob das für die Cluster gewählte Raster richtig strukturiert ist. Ziel war die Definition von Parametern eines standardisierten Vergleichsprüfstandes zur Verifizierung von Modellansätzen und zur Sicherstellung der Reproduzierbarkeit der Versuchsergebnisse. Im Projekt sollte schlussendlich die Frage geklärt werden, welcher Ansatz bezüglich Modellierungsaufwand, Realisierbarkeit, Rechenzeit und Genauigkeit der Ergebnisse am sinnvollsten ist und ein geeignetes Maß zu finden die Wäschebewegung hinsichtlich des Waschergebnisses zu bewerten.

Projektlaufzeit

1.4.2011 - 31.3.2013

Projektleitung

  • Prof. Ulrich Bauer

Projektmitarbeiter/innen

Kooperationspartner

  • Bosch Siemens Hausgeräte GmbH
  • Technische Universität Berlin
  • Beuth Hochschule für Technik (BHT) Berlin

Mittelgeber

Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung; Institut für Angewandte Forschung (IFAF) Berlin; Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH (BSH)

Förderprogramme

IFAF-Förderlinie 1