Experimentierbare Digitale Zwillinge: Datenunterstützte Effizienzsteigerung bei der Entwicklung textiler Produkte am Beispiel des Tuftens

Die Entwicklung neuer Tuftingprodukte ist mit hohem Material-, Zeit- und Personalaufwand verbunden. Die Entwicklungszeiten betragen bei bekannten Materialien durchschnittlich 6-7 Monate, bei unbekannten Materialien über 12 Monate.

Das Ziel des Forschungsvorhabens Ressource T-EXDIZ besteht darin, Expertenwissen zur Entwicklung von Tuftingprodukten in digitale Form zu überführen. Dazu wird ein Experimentierbarer Digitaler (Material-)Zwilling (EDMZ) eingesetzt. Er ermöglicht eine Vorab-Simulation zur Verbesserung der Produktentwicklung und eine effizientere Nutzung physischer Ressourcen. Das Projekt baut auf den Ergebnissen eines kürzlich beim Forschungspartner TFI abgeschlossenen Projekts (IGF 21166N) auf, bei dem ein Experimentierbarer Digitaler Prozesszwilling (EDPZ) einer Tuftingmaschine entwickelt wurde. Dieser wird nun um Kennwerte von Garnen und Trägern erweitert. Dafür werden die maßgeblichen Materialeigenschaften (z.B. Dehnung, Trägertyp), Prozessparameter (z.B. Polhöhe, Nadelhub) und Produkteigenschaften (z.B. Flächenmasse, Poldichte) bestimmt.

Die identifizierten Parameter bilden die Grundlage für einen Materialdatenraum, in dem Expertenwissen systematisch erfasst und grafisch aufbereitet wird. Mit Hilfe einer Korrelations- und Clusteranalyse sowie Methoden des maschinellen Lernens werden Zusammenhänge und Abhängigkeiten zwischen den Parametern ermittelt. Die so strukturierten Daten bilden die Grundlage für den Aufbau des Experimentierbaren Digitalen Materialzwillings.

Durch die Verknüpfung der Digitalen Prozess- und Materialzwillinge kann der gesamte Tuftingprozess virtualisiert und mithilfe des entwickelten KI-Modells für die Neuproduktentwicklung eingesetzt werden.

Auf Basis des KI-unterstützten Systems wird der ressourcenintensive Entwicklungsprozess im Tufting in einen KI-unterstützten Produktentwicklungsprozesses transformiert und mithilfe der Mitglieder des Projektbegleitenden Ausschuss (PA) validiert.