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In der Textilpflegebranche gibt es ein - zugegebenermaßen grammatikalisch nicht ganz einwandfreies - geflügeltes Wort, das da lautet: Der Trockner ist dem Textil sein Tod. Angesichts der Folgeschäden einer übertrockneten Ware stellt diese Beobachtung ihren Wahrheitsgehalt immer wieder unter Beweis: Baumwollfasern werden bei stetigem Entzug aller Feuchtigkeit brüchig und vergrauen, Beschichtungen werden weich oder werfen Blasen, Laminate delaminieren und manches synthetische Gewebe erhält einen ungewollten, dauerhaften Knitterlook. Durch eine stetige Temperaturkontrolle in den Anlagen und eine Restfeuchtigkeitsermittlung im Abluftstrom bzw. im Inneren eines Tumblers soll eine möglichst genaue Erfassung des Trockenzustands der Textilien und Bekleidung erfolgen. Doch obwohl die Methoden einleuchtend sind, spielt die Praxis nicht immer mit. Komplexe, aus unterschiedlichen Schichten zusammengesetzte Schutz- und Berufskleidung, Nahtbereiche, Schlaufen oder Taschen, aber auch voluminöses Baumwollfrottier stellen die bestehenden Systeme vor Probleme. So erfassen die Sensoren unter Umständen an den bereits getrockneten Arealen die voreingestellte Temperatur, nicht aber an den im Inneren liegenden Bereichen. Forschungsinstitute, allen voran das wfk - Cleaning Technology Institute in Krefeld, suchen daher seit Langem nach alternativen Möglichkeiten für die Erfassung des tatsächlichen Zustands eines Trockenpostens sowie einer optimalen Prozessregelung im Tumbler und im Tunnelfinisher. Doch obschon Laborversuche passable Ergebnisse liefern, bleiben sie eine praxisrelevante Umsetzung in der Branche schuldig. Nachfolgend finden Sie eine Auswahl zurückliegender Forschungsprojekt, die meist im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert wurden.
KI-basierte Audioanalyse zur feuchtigkeitsgeregelten Trocknung im Tumbler
Das im Jahr 2024 abgeschlossene, von der wfk durchgeführte Forschungsprojekt nutzte akustische Signale eines Waschpostens als Messgröße für eine Optimierung feuchtigkeitsgeregelter textiler Trocknungsprozesse. Die Forscher nahmen die Abroll- und Fallgeräusche der Wäsche über Körperschallmikrofone auf, die in einem Tumbler integriert wurden. Zusätzlich erfassten am Außengehäuse angebrachte Körperschallmikrofone und ein Luftschallmikrofon auftretende Störgeräusche und Umgebungsgeräusche am Trockner. Diese Nebengeräusche wurden in einem Rechner von der Audioaufnahme des Nutzsignals extrahiert und diese dann über einen K-Nächste-Nachbarn-Algorithmus (KNN) analysiert. Aus den ermittelten Abroll- und Fallgeräuschen, die ein Posten in Abhängigkeit wichtiger Trockenprozessparameter und seiner textilspezifischen Eigenschaften macht, entwickelten die Wissenschaftler einen eigenen, komplexen Algorithmus zur Audioanalyse der textilen Restfeuchte. Im Schlussbericht der wfk heißt es dazu, dass das Modell eine gute Vorhersagbarkeit für die Restfeuchte bietet. Bei einer Adaption des Versuchsaufbaus in der Praxis erwiesen sich die Methode und die Regelung ausgewählter Trocknungsparameter ebenfalls als umsetzbar, heißt es dort weiter. Eine wichtige Voraussetzung sei allerdings zu erfüllen: Für die Kommunikation und Datenauswertung würden leistungsstarke Rechner gebraucht.
Trocknungsprozessregelung mit textilen Restfeuchtemonitoren
Unter der Projektnummer IGF 19133 BG erarbeiteten die wfk und das Sächsische Textilforschungsinstitut (STFI, Greiz) einen aufbereitungsbeständigen Restfeuchtemonitor zur Regelung des Trockenprozesses im Tumbler. Dazu brachten die Wissenschaftler elektrisch leitfähige Sensorfasern in eine textile Matrix ein und verbanden sie mit einem RFID-Chip sowie einer Monitorantenne zum Energie- und Datentransfer. Die smarten Monitore erfassten die textile Restfeuchte direkt im Wäscheposten über eine Wechselstromwiderstandsmessung (Impedanz) und kommunizierten die Daten über ein Modul mit externer Antenne und Messrechner. Nach Ermittlung der realen Restfeuchte im Tumbler entwickelten die Forscher eine – wie es im Abschlussbericht des Projekts heißt - geeignete Prozessregelung und passten die Prozessparameter, die den Energiebedarf bestimmen, an die Restfeuchte im Wäscheposten an. Zusätzlich erarbeiteten sie Empfehlungen zur Energieeinsparung bei gleichzeitiger Textilschonung für die einzelnen Trocknungsphasen.
Vektorielles Mikrowellenreflexionsverfahren zur kontaktlosen Online-Erfassung der textilen Restfeuchteverteilung
Das Forschungsvorhaben der wfk wurde im Jahr 2022 abgeschlossen. Ziel war die Entwicklung eines automatisierten Verfahrens zur kontaktlosen Online-Erfassung der Feuchte in ein- und mehrschichtigen Textilien und die dreidimensionale Darstellung der Feuchteverteilung. Als Methodik wählten die Wissenschaftler ein vektorielles Mikrowellenreflexionsverfahren und die Realisierung eines zur Messung notwendigen Mikrowellenmoduls mit speziell angepassten Antennen sowie Kalibrier-, Mess- und Auswertealgorithmen. Die Methode erwies sich im Labor als realisierbar: „Mit dem entwickelten Mikrowellenreflexionsverfahren konnten die lokalen Textilfeuchteverteilungen sowohl an nicht konfektionierten Geweben als auch an konfektionierten Formteilen bestimmt werden. Auch punktuelle Bereiche höherer Feuchte wurden bei bewegten Teilen vor dem Sichtbereich des Antennenarrays verfolgt und konnten voneinander räumlich getrennt werden“ heißt es im Abschlussbericht des von der IGF geförderten Projekts.
Thermomechanische Textiltrocknung mit radialen Stoßwellen
Im Jahr 2018 legte das wfk seinen Abschlussbericht über ein neuartiges Trocknungsverfahren mit radialen Stoßwellen vor. Ziel des Vorhabens war eine Beschleunigung des Trocknungsvorgangs bei gleichzeitig geringer thermischer Beanspruchung für ein textilschonenderes Arbeiten. Als Mittel zum Zweck wählten die Wissenschaftler eine herkömmliche Konvektionstrocknung in Trommeltrocknern mit zusätzlichem „Eintrag“ radialer Stoßwellen. Diese sollten den Feuchtetransport aus dem Textilinnern an die Oberfläche beschleunigen und dadurch einer zu starken Oberflächenerwärmung und der damit verbundenen thermischen Faserschädigung entgegenzuwirken. Die innerhalb des Forschungsprojekts entwickelte Laboranlage zur Stoßwellenbehandlung wurde in zwei Trocknungsabschnitten an definierten Materialien untersucht und der zeitliche Verlauf der Trocknung aufgezeichnet. Basierend auf den Ergebnissen wurden in zwei Modelltrocknern weitere Untersuchungen zur Minimierung der Behandlungszeit und Textilschädigung sowie zur Maximierung der Maschinenauslastung durchgeführt. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Heißlufttemperatur im Konvektionstrockner durch den zusätzlichen Eintrag von radialen Stoßwellen gesenkt werden kann - bei gleichbleibender Entfeuchtungsleistung und ohne signifikante Textilschädigungen.
Die Zahl der Forschungsvorhaben, die sich mit der Regelung und Automatisierung industrieller Trockenprozesse befassen, ist überschaubar. Noch weniger Arbeiten liegen zum Bereich des industriellen Tunnelfinishens vor. Stattdessen konzentriert sich die internationale Forschergemeinschaft überwiegend auf Trocknungsprozesse in Haushaltsgeräten, deren Ergebnisse sich nur eingeschränkt auf die spezifischen Anforderungen und Rahmenbedingungen der Industriewäscherei übertragen lassen. Die gewerbliche Textilpflege wird in der „Abteilung Trocknen“ also auch weiterhin auf das zusätzliche Knowhow von gut ausgebildeten Wäschereifachleuten angewiesen sein.
