Prognosemodell der Haptik von Bezugsmaterialien (ProBez)

BMWK INNO-KOM 49MF200087 | Laufzeit: 10.2020 – 12.2022 Martin Strangfeld, Falk Simon, FILK Freiberg
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Ausgangssituation

Moderne Konsumgüter sind hoch­ent­wickelt und in Bezug auf ihre tech­nischen Eigen­schaften sowie ihre funktionalen Qualitäts­aspekte nahezu voll­ständig austauschbar innerhalb ihrer jeweiligen Markt­segmente. Um sich vom Wett­bewerb abzu­heben, wird die durch den Kunden subjektiv wahr­genommene Qualität des Produkts immer wichtiger. Neben den steigenden Kunden­anforde­rungen in Bezug auf senso­rische Eigen­schaften wird auch das Thema Nach­haltig­keit immer wichtiger. Anderer­seits existiert jedoch auch eine gewisse Skepsis bezüg­lich der Eigen­schaften nach­hal­tiger Materialien (Trend­substitute) gerade hinsicht­lich ihrer senso­rischen Wertig­keit.

Projektziel

Ziel dieses Forschungsprojekts war die Entwicklung eines univer­sellen Modells zur Prognose der haptischen Wahr­nehmung von Bezugs­materialien. Aufbauend auf den Erkennt­nissen aus vorange­gangenen Projekten zur Prognose der Haptik von Textilien sollte dazu nun ein univer­selles mathe­matisches Modell für Bezugs­materialien erar­beitet werden, welches es ermöglicht, anhand von objektiv mess­baren Material­eigen­schaften eine Kenn­zahl zur Quanti­fizierung der erwarteten mittleren haptischen Bewertung des Materials durch den Kunden zu berechnen. Ein Schwer­punkt war dabei die Beurteilung von Trend­substituten.

Lösungsweg

Es wurden 61 Bezugsmaterialien (30 Kunst­leder, 22 Leder und 9 Trend­substitute) beschafft und hinsicht­lich verschie­dener Material­eigen­schaften, die Auswir­kungen auf die haptische Wahrnehmung haben, charakteri­siert. Zudem wurde die subjektive haptische Wahr­nehmung der Materialien statistisch abgesichert erfasst. Mit Hilfe einer umfang­reichen Daten­analyse und der Kombi­nation verschie­dener statis­tischer Methoden wurden die Gemeinsam­keiten und Unter­schiede in den Bewertungen analysiert.

Ergebnisse | Nutzen

Die korrelative Analyse zeigte, dass bei der subjektiven Material­bewertung die Rauheit und Griffig­keit mit dem Gesamt­empfinden gut korre­lieren. Zudem wurde festge­stellt, dass eine hohe Korre­lation zwischen der subjektiv empfundenen Geschmeidig­keit und der subjektiv empfundenen Rauheit vorliegt. Geschmeidig­keit und Rauheit hängen von den gleichen objektiven Eigen­schaften ab. Die empfundene Rauheit hängt im Wesent­lichen von den Rauheits­parametern (Ra, Rq, Rz) ab. Der zweite wesent­liche Einfluss­faktor auf die Rauheit ist die Einord­nung der Dämpfung der Materialien. Dieser spiegelt eine Art Härte oder Rück­stell­vermögen des Materials wider. Eine höhere Rauheit wird somit bei einem härteren Material eher erkannt. Diese Korre­lationen wurden über alle Material­klassen (Leder, Kunst­leder und Trend­substitute) hinweg ermittelt. Die Griffig­keit korre­liert neben der auch hier vorhandenen Korre­lation zur Rauheit stark mit den Reibungs­eigen­schaften (µhaft, µgleit).

Der Vergleich aller Materialien zeigte, dass die Trend­substitute haptisch in einigen Fällen wesent­lich kritischer bewertet wurden. Ursachen hierfür sind höhere Steifig­keiten sowie ein anderes Dämpfungs­verhalten der Trend­substitute im Vergleich zu Ledern/Kunst­ledern. Weiterhin wurden in dieser Unter­suchung Trend­substitute eindeutig erkannt und Leder häufig Kunst­ledern zugeordnet. Dies spricht in Verbindung mit der geringen Band­breite (Noten 4-6 auf einer 7er Skala) in der Bewertung für eine ähnlich hohe Qualität von Ledern und Kunst­ledern.

Mit den gegebenen Daten wurden verschiedene, jeweils kreuz­vali­dierte Regressions­modelle erstellt. Dabei wurden Trainings­daten zur Erstellung genutzt und mittels eines Test­daten­satzes validiert. Es ist grund­sätzlich möglich, Modelle zu erstellen, jedoch scheiterte die Generali­sierung (siehe Abb. 1). Innerhalb der Ursachen­analyse konnte fest­gestellt werden, dass einer­seits die Bewertungs­band­breite im subjektiv-haptischen Bereich sehr gering ist und anderer­seits die gewählten objektiven Para­meter zur Bewertung die unter­schied­lichen Material­ausprägungen nicht ausreichend differen­zieren. Die Chance für regressions­basierte Modell­betrachtungen für die Verbindung objektiver Daten mit subjektiven Eigen­schaften ist daher möglich – muss jedoch in Zukunft über die Auswahl der Bewertungs­parameter (objektiv und subjektiv) optimiert werden.

   

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Dank

Das Forschungsvorhaben „Prognose­modell der Haptik von Bezugs­materialien“, Reg.-Nr.: 49MF200087 wurde anteilig vom Bundes­ministerium für Wirt­schaft und Klima­schutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundes­tages innerhalb des Förder­programms „FuE-Förderung gemein­nütziger externer Industrie­forschungs­einrichtungen – Innovations­kompetenz (INNO-KOM) – Modul Marktorientierte Forschung und Entwicklung (MF)“ über den Projekt­träger EuroNorm GmbH gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unter­stützung.

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