Kurzfassung - Institut für Textiltechnik - RWTH Aachen

Vorhersage des Versagenszeitpunkts synthetischer geflochtener Seile
durch integrierte textilbasierte Monitoringsysteme (SmartRopEx)
Melanie Wipfler (Projektleiterin), Thomas Gries (Institutsleiter), ITA der RWTH
Aachen, Laufzeit: 01.06.2010 – 31.5.2013, URL http://www.ita.rwth-aachen.de
Projektpartner:
Barthels-Feldhoff KG, Wuppertal
Geo. Gleistein GmbH, Bremen
Institut für Textiltechnik (ITA), RWTH Aachen
Lehrstuhl Konstruktion und Entwicklung von Mikrosystemen (KEµ), RWTH Aachen
SBU GmbH, Waldheim
Statex, Bremen
ThyssenKrupp GmbH, Neuhausen
Mission Statement:
Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines in synthetische Seile integrierten
textilbasierten Monitoringsystems, das eine Aussage über die Restlebensdauer des
betrachteten Seils liefert.
Diese Systeme werden für 3 noch junge Anwendungen für Chemiefaserseile
entwickelt. Aufzugseile, Hebeschlingen und Windenseile aus Hochleistungsfasern
haben eine etwa 4-5fach größere spezifischen Festigkeit und ein etwa 30-35%
niedrigeres spezifisches Gewicht als herkömmliche Drahtseile. Sie sind dem
heutigen Stand der Technik deutlich überlegen. Gleichsam sind sie deutlich teurer als
Drahtseillösungen und müssen daher über die Nutzungsdauer auch in Bezug auf
Wirtschaftlichkeit den gegenwärtigen Produktentwicklungen Stand halten können.
Ein zerstörungsfreies Monitoring der Restlebensdauer für einen maximalen
Produktlebenszyklus sind neben dem sicherheitsrelevanten Aspekt sehr
wünschenswert und Marktdurchdringungsvoraussetzung.
Das Projekt zielt darauf ab, für die 3 Anwendungen jeweils einen Prototyp eines
kompletten Monitoringsystems zu entwickeln, das die Restlebensdauer des Seils
anzeigt.

Hierzu werden folgende Teilziele definiert:
Es werden Kenngrößen ermittelt, die dazu geeignet sind, mittels einer
elektronischen Messung und einer Auswerteinheit die Restlebensdauer des
Seils anzuzeigen. Dies geschieht mithilfe eines Versagensmodells, das dafür
aufgestellt wird.
Es werden verschiedene Sensormodule 1 (weiter)entwickelt, mit denen die
Kenngrößen gemessen werden können.
Die Sensoren werden in die jeweilige Seilanwendung integriert, um die
Kenngrößen optimal messen zu können.
Es wird eine Verbindungstechnologie entwickelt, mit der die integrierten
Sensormodule an die Elektronik angebunden werden können.
Es wird eine Mess- und Auswertelektronik entwickelt, die die Kenngrößen
auswertet und die Restlebensdauer der Seile anzeigt.
Die folgende Darstellung stellt alle Komponenten zusammen zu einem
Gesamtüberblick.
Prinzipskizze Smart RopEx
1 Sensormodul = Garn, Zwirn, oder anderes faden- oder bandförmiges, textiles Gebilde zur textilen
Widerstandsmessung, das textiltechnisch so weiterverarbeitet worden ist, dass es Umwelt- und
Verarbeitungseinflüssen stand hält.

Das Projektziel leitet sich aus den Erkenntnissen des Projekts Smart Rope ab. Im
Projekt Smart Rope wurden Monitoringsysteme integriert, um die Funktionssicherheit
zu erhöhen, indem Belastungszustände angezeigt wurden. Die Anzeige dieser
Zustände alleine lässt jedoch noch keinen Rückschluss auf die Restlebensdauer der
Seile zu. Um diesen Rückschluss herzustellen, müssen die Anzeige der
Belastungszustände und die Kriterien zur Lebensdaueranzeige miteinander in
Einklang gebracht werden.
Die Erkennung der Ablegereife 2 , also das Herausarbeiten geeigneter Kenngrößen
zur sicheren Erkennung und Anzeige der Restlebensdauer ist ein unerlässlicher
Schritt auf dem Weg zum vollständigen Monitoringsystem. Somit kann sowohl der
Grad der bereits eingetretenen Beschädigungen als auch die noch zu erwartende
Lebensdauer angezeigt werden.
Der Fokus liegt hierbei auf elektronisch auswertbaren Kriterien. Damit ist es möglich,
durch Anschluss eines Auswertegerätes schnell und überall eine Aussage über die
Restlebensdauer des Seiles zu machen. Die Seile können effizient und ökonomisch
ausgetauscht werden: gerade rechtzeitig vor dem Versagen, jedoch auch nicht zu
früh. Dies stellt bei den hier betrachteten hochpreisigen Anwendungen Aufzugseil,
Hebeschlinge und Windenseil eine optimale Kosten-Nutzen-Relation bei ausreichend
hohem Sicherheitsfaktor sicher.
Danksagung:
Wir danken dem BMBF für die Förderung des Projekts Smart RopEx – Anzeige
des Versagenszeitpunktes synthetischer geflochtener Seile durch integrierte
textilbasierte Monitoringsysteme mit der Verbundnummer W4TEX003.
2 Ablegereife: Zeitpunkt des rechtzeitigen Seiltausches vor Erreichen eines gefährlichen Zustandes
= Unterschreitung eines erforderlichen Sicherheitsfaktors in Abhängigkeit von der Anwendung