Aus der Branche

Die Verbindung aus hoher Festigkeit und Steifigkeit mit Nachhaltigkeit und CO₂-Neutralität macht Flachs zum idealen Rohstoff für naturfaserverstärkte Kunststoffe. vombaur entwickelt für Automotive, Windenergie, Bau- oder Sport-Industrie und etliche andere Branchen Composite Textiles aus der Naturfaser.

Flachsfasern sind steif und reißfest. Sie sind von Natur aus bakterizid, fast antistatisch, schmutzabweisend und lassen sich gut verspinnen. Diese Eigenschaften haben sich die Menschen zur Herstellung stabiler, schmutzabweisender und flusenfreier Textilien zunutze gemacht. Zwischen dem späten 19. und dem späten 20. Jahrhundert hatte Baumwolle die Naturfaser großenteils verdrängt. Da Flachs in Europa angebaut werden kann und weniger Energie und Wasser verbraucht als die Baumwollproduktion, gewinnt das Material derzeit wieder an Bedeutung, sowohl für Bekleidung als auch für Composites. Regionale textile Wertschöpfungsketten in Europa – mit Flachs sind sie möglich.

Ideale mechanische Eigenschaften
vombaur macht die mechanischen Eigenschaften von Flachs für den Leichtbau nutzbar. Weil Flachsfasern besonders steif und reißfest sind, sorgen sie in naturfaserverstärktem Kunststoff (NFK) für hohe Stabilität. Dank ihrer geringen Dichte von 1,50 g/cm3 bringen sie kaum Gewicht mit. Hinzu kommt, dass flachsfaserverstärkte Kunststoffe weniger als glasfaserverstärkte Kunststoffe dazu neigen zu splittern.

Ausgezeichnete CO₂-Bilanz
Beim Anbau von Flachs wird CO₂ gebunden und bei der Produktion von naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) fallen – verglichen mit konventionellen faserverstärkten Kunststoffen – etwa ein Drittel weniger CO₂-Emissionen an. Der Energieverbrauch ist deutlich niedriger. Das schont Ressourcen. Der Einsatz von Flachsfaser-Bändern von vombaur in Leichtbau-Anwendungen verbessert darüber hinaus die CO₂-Bilanz des Produkts und trägt zu einer sicheren, regionalen Lieferkette bei.

Recycling ohne Qualitätsverlust
Flachs bringt ein weiteres Nachhaltigkeitsplus mit: mehr Recyclingzyklen als bei glas- oder carbonfaserverstärkten Kunststoffen – ohne Qualitätsverlust. Thermoplastische Faser-Matrix-Halbzeuge werden im Recyclingprozess aufgeschmolzen und wiederverwertet. Die Naturfasern können in andere Produkte wie naturfaserverstärkte Spritzgussteile einfließen.

Nachhaltige Produktentwicklungen für viele Branchen
„Orthesen für den Hochleistungssport, Hightech-Ski, Wind-Anlagen, Bauteile für die Automobil-Industrie oder Raumfahrt, aber auch moderne Fensterprofile – die Anwendungsfelder für unsere Flachsbänder im Leichtbau sind außerordentlich breit“, erklärt Carl Mrusek, Chief Sales Officer von vombaur. „Denn wo immer sie im Einsatz sind, kommen drei zentrale Eigenschaften zusammen: ihre Leichtigkeit, ihre Festigkeit und ihre Nachhaltigkeit.“

Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) gehören Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu den häufigsten natürlichen Todesursachen. Weltweit sterben daran jährlich etwa 17 Millionen Menschen. Mit dem Peter Dornier-Stiftungspreis 2022 wurde nun am 21. Juli 2022 eine Forschungsarbeit von Herrn Dipl.-Ing. Mathis Bruns vom Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden ausgezeichnet, die die medizinische Versorgung von Menschen mit unzureichender Herzklappenfunktion künftig verbessern und das Leben der Patienten verlängern soll.

Das menschliche Herz ist eine Hochleistungsmaschine: Über die Lebenszeit eines Menschen hinweg schlägt es fast drei Milliarden Mal, pumpt dabei rund 200 Millionen Liter Blut durch den Körper. Enorme Belastungen, die mitunter zu lebensgefährlichen Verschleißerscheinungen führen können. Gerät eine Herzklappe aus dem Tritt, erhalten Patienten in der Regel künstlich-mechanische oder biologische Klappen als Ersatz. Mechanische Lösungen sind jedoch mit einer lebenslangen Einnahme blutverdünnender Medikamente verbunden. Außerdem kann es zu hörbaren Schließgeräuschen kommen; so klagt fast ein Viertel der Patienten mit mechanischer Herzklappe über Schlafstörungen. Biologische Herzklappen wiederum, etwa aus tierischem Gewebe, haben einen hohen manuellen Herstellungsaufwand und eine kürzere Lebensdauer.
 
Potenzial des Webens für Medizinprodukte aufgezeigt
Deshalb forscht Diplomingenieur Mathis Bruns am Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden an einer Implantat-Alternative aus Gewebe. Im Rahmen eines Forschungsprojekts, an dem auch Herzchirurgen aus dem Herzzentrum Dresden sowie der Uniklinik Würzburg beteiligt waren, lieferte Herr Bruns mit seiner Diplomarbeit wichtige Erkenntnisse für das Weben einer künstlichen Herzklappe. Für seine Arbeit mit dem Titel „Entwicklung von Schlauchstrukturen mit integrierter Ventilfunktion“ hat Mathis Bruns nun den mit 5.000 Euro dotierten Peter Dornier-Stiftungspreis 2022 erhalten. Dr. Adnan Wahhoud, ehemaliger Leiter der Entwicklungsabteilung Luftwebmaschine bei der Lindauer DORNIER, sagte bei seiner Laudatio: „Der Preisträger demonstriert mit seiner Arbeit sehr anschaulich, welches Potenzial in der Webtechnik steckt, um Gewebe komplexer Form, Geometrie und Gestalt herzustellen mit dem Ziel, das Leben von Menschen zu verlängern und zu verbessern.“ Die ausgezeichnete Diplomarbeit, sei eine Bereicherung der Forschung an dreidimensionalen Geweben zum Einsatz in der Medizin.

Ersatzherzklappen ohne Naht weben
„Ein besonderer Vorteil unseres Ansatzes liegt in der integralen Herstellungsweise“, sagt Stiftungspreisträger Mathis Bruns. Die Geometrie und Funktion einer Herzklappe sei derart komplex, dass sich gewebte Herzklappen bislang nicht in dieser Form herstellen ließen. Durch den kombinierten Einsatz einer Spulenschützen-Bandwebmaschine und einer Jacquard-Maschine sei es jedoch gelungen, die Ersatzherzklappe so zu weben, dass sie nicht mehr zusammengenäht werden müsse. Selbst die Schlauchstrukturen für die Blutgefäße und die integrierte Ventilfunktion seien „aus einem Guss“. „Nähte sind immer eine Schwachstelle in textilen Medizinprodukten“, sagt Bruns. Ein weiterer Vorteil der gewebten Herzklappe: Sie soll sich auch mit Hilfe einer minimal-invasiven Operation einsetzen lassen. Demnach soll die eingefaltete Klappe, die etwa so groß ist wie ein Teelicht, mit einem Katheter über die Blutbahn an die Zielstelle im Herzen geschoben und dort entfaltet werden. Brustkorb und Herz der Patienten müssten dann nicht mehr aufgeschnitten werden, erklärt Preisträger Bruns.
 
Textile Struktur ähnelt menschlichem Gewebe
Seit jeher entstehen verschiedenste Medizinprodukte auf den Webmaschinen der Lindauer DORNIER. Kunden fertigen auf ihnen unter anderem Gewebe für Bandagen, Prothesen, Blutfilter und Orthesen. Dass auf den Maschinen aus Lindau in Zukunft vermehrt auch Implantate wie Herzklappen gewebt werden, ist für Mathis Bruns nur naheliegend. „Textiles Gewebe ist dem menschlichen Gewebe sehr ähnlich“, sagt er. Wie ein textiles Gewebe sich aus Tausenden Einzelfäden zusammensetze, bestehe auch der menschliche Körper zu einem großen Teil aus fadenförmigen Materialen. „Muskelfasern leiten Kraftimpulse, Nervenbahnen senden Reize wie beispielsweise Schmerzen und Gehirnzellen leiten über fadenförmige Dendriten und Axone Informationen.“ Aufgrund ihrer „Fadenförmigkeit“ seien gewebte Implantate deshalb besonders geeignet für medizinische Anwendungen.