Kontaktfreie Bahnlaufregelung zur Herstellung funktionaler Mehrlagensysteme in einem kontinuierlichen Laminierprozess

Die Entwicklung neuer Verfahren zur Herstellung gedruckter Elektronik und neuer präziser Methoden zur Einbringung kleinster Struktur-Geometrien hat die Möglichkeiten zur Fertigung folienbasierten Systeme deutlich erhöht. Dabei stellt der R2R-Prozess als kontinuierliches Massenproduktionsverfahren einen wichtigen Faktor bei der Reduzierung der Kosten dar. Eine vertikale Funktionsverknüpfung zur Realisierung einer additiven Fertigung mehrlagiger Folienverbände im kontinuierlichen Prozess findet sich im Stand der Technik nicht. Zunächst wird in dieser Arbeit daher der Forschungs- und Entwicklungsbedarf für einen funktionalen Schicht-Laminierprozess, basierend auf einer reibungsfreien Bahnlaufregelung und Erfassung der Bahnspannungsverteilung herausgestellt.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher, eine Vorgehensweise zu erarbeiten, die die Konzeption und Umsetzung eines Systems zur Bahnlaufmanipulation mittels reibungsfreier Bahnführung sowie die Erfassung und Korrektur inhomogener Bahnspannungsverteilungen ermöglicht. Anschließend wird das Systemverhalten auf wissenschaftlicher Basis untersucht und charakterisiert.
Ausgehend von existierenden Konzepten für die Bahnmanipulation werden die Auswirkungen der berührungslosen Bahnlaufführung durch die Verwendung von Luftlagern betrachtet. So soll gezeigt werden, dass sich eine berührungslose Bahnlaufmanipulation bereits mit zwei Luftlagern realisieren lässt und zudem die Korrektur der Bahnspannungsverteilung durch eine separate Drehung beider Luftlager umgesetzt werden kann. Das zu Grunde gelegte Modell bedient sich der Euler-Bernoulli-Balkentheorie, um aus den ermittelten Momenten an zwei Messstellen und der Messung der Bahnkanten die laterale Verschiebung der Bahn und den Momentenverlauf zu berechnen. Somit wird die Grundlage für ein Regelungskonzept geschaffen. Zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit und um Modellfehler zu kompensieren, wird zudem eine kamerabasierte Positionserfassung integriert, die sich den Moiré-Effekt zunutze macht.
Basierend auf den Ergebnissen der Untersuchung des Bahnlaufverhaltens wird ein Regelungskonzept entwickelt und in das reale System implementiert. Erstmals wird somit im Rahmen einer Dissertation ein reibungsfreies Bahnmanipulationssystem untersucht und in ein darauf angepasstes Regelungskonzept für einen funktionalen Schicht-Laminierprozess integriert.

For manufacturing Multilayer Systems for vertical functional integration with small structures, the R2R process offers a high potential for cost reduction. The focus of the dissertation is on the design and implementation of a system for web manipulation using contactless web guidance, as well as the detection and correction of inhomogeneous web tension distributions. It is investigated to what extent such a system is suitable for a continuous multilayer lamination process.