Textination Newsline

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05.03.2024

Klebstoffe: Federn statt Erdöl

Klebstoffe beruhen fast immer auf fossilen Rohstoffen wie Erdöl. Fraunhofer-Forschende haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem der biobasierte Rohstoff Keratin erschlossen wird. Die leistungsfähige Protein-Verbindung ist beispielsweise in Hühnerfedern enthalten. Damit kann man nicht nur eine Vielzahl unterschiedlicher Klebstoffe für verschiedene Anwendungsbereiche herstellen. Die Verfahren und Endprodukte sind vielmehr nachhaltig und orientieren sich am Grundprinzip einer bioinspirierten Kreislaufwirtschaft. Das gemeinsame Projekt mit der Henkel AG & Co. KGaA adressiert einen Milliardenmarkt.

Klebstoffe sind fast überall: in Sportschuhen, im Smartphone, im Bodenbelag, in Möbeln, in Textilien oder in Verpackungen. Sogar die Frontscheiben von Autos werden eingeklebt. Experten kennen mehr als 1000 unterschiedliche Klebstoff-Varianten. Diese verbinden fast alle denkbaren Materialien miteinander. Klebstoffe wiegen nicht viel und sind deshalb für den Leichtbau geeignet. Zudem verziehen sich geklebte Flächen nicht, da der Druck anders als bei Schraubverbindungen gleichmäßig verteilt wird. Klebstoff rostet nicht und dichtet gegen Feuchtigkeit ab. Zudem sind mit Klebstoff verbundene Flächen weniger empfindlich gegen Schwingungen. Und Klebstoffe sind preiswert und relativ einfach zu verarbeiten.

Federn aus der Geflügelfleischproduktion
Bisher werden Klebstoffe fast immer aus fossilen Rohstoffen wie Erdöl hergestellt. Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB geht nun einen anderen Weg. Die Forscherinnen und Forscher nutzen Federn als Ausgangsmaterial statt Erdöl. Federn fallen bei der Geflügelfleischherstellung als Abfälle an. Sie werden vernichtet oder in Tierfutter gemischt. Doch für Abfall sind die Federn viel zu schade, denn Federn enthalten das Strukturprotein Keratin. Dieses Biopolymer wird von Tieren für Krallen, Klauen, Hufe oder eben Federn gebildet. Seine Faserstruktur verleiht hohe Festigkeit.

Warum Keratin ideal für die Klebstoff-Herstellung ist
Keratin ist ein umweltfreundlicher, weil biologisch abbaubarer Stoff, der darüber hinaus durch seine Struktur jene Eigenschaften besitzt, die ihn für die Herstellung von Klebstoffen besonders geeignet machen. Die Polymer-Struktur, also die besonders langkettigen Moleküle, in Verbindung mit der Eigenschaft, über seine funktionellen Gruppen Vernetzungsreaktionen einzugehen, prädestiniert Keratin für die Herstellung von Klebstoffen aller Art. »Die für Klebstoffe erforderlichen Merkmale sind im Ausgangsmaterial gewissermaßen schon angelegt und müssen nur freigelegt, modifiziert und formuliert werden«, erklärt Projektleiter Dr. Michael Richter.

Plattform-Chemikalie und Spezialklebstoffe
Beim Projekt KERAbond »Spezialchemikalien aus maßgeschneiderten funktionalen Keratin-Proteinen« – Kera steht für Keratin, das englische Wort bond für Kleben – hat das Fraunhofer IGB in den letzten drei Jahren mit der Henkel AG & Co. KGaA zusammengearbeitet. Das Unternehmen ist Weltmarktführer im Klebstoff-Bereich.

Dabei haben die Projektpartner ein neues Verfahren entwickelt und optimiert. Im ersten Schritt werden die vom Schlachtbetrieb angelieferten Federn sterilisiert, gewaschen und mechanisch zerkleinert. Anschließend erfolgt ein enzymatischer Prozess, bei dem die langkettigen Polymere bzw. Protein-Ketten via Hydrolyse in kurzkettige Polymere gespalten werden.

Im Ergebnis soll eine Plattform-Chemikalie entstehen, die als Ausgangsstoff für die Weiterentwicklung speziell formulierter Klebstoffe dienen kann. „Wir nutzen das Verfahren und die Plattform-Chemikalie wie eine Toolbox, mit der wir die gewünschten Merkmale des Endprodukts herstellen“, sagt Richter. Auf diese Weise könnte man Parameter wie Aushärtezeit, Elastizität, Temperaturverhalten oder Festigkeit des gewünschten Spezialklebers festlegen. Daneben lassen sich nicht nur einfach Klebstoffe, sondern auch verwandte Substanzen wie Härter, Beschichtungen oder Grundierungen produzieren.

Im nächsten Schritt peilte das Fraunhofer-Team die Konversion der Federn im Großmaßstab an. Diese Hochskalierung fand am Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP in Leuna statt. Ziel war es zu beweisen, dass die Herstellung der Plattform-Chemikalien auf Keratin-Basis auch im industriellen Maßstab kostengünstig realisierbar ist. Dabei wurden mehrere Kilogramm Hühnerfedern verarbeitet, und das dabei produzierte Material konnte für erste vielversprechende Materialtests am Fraunhofer IGB und bei Henkel eingesetzt werden.

Baustein für eine bioinspirierte Ökonomie
Für die Fraunhofer-Gesellschaft hat diese bioinspirierte Verfahrenstechnik eine besondere Bedeutung. Biotechnologie zählt zu den zentralen Forschungsfeldern der Fraunhofer-Gesellschaft: „Wir lassen uns von Funktionen oder Eigenschaften inspirieren, die in der Natur oder in natürlichen Rohstoffen bereits vorhanden sind. Und wir versuchen, diese Eigenschaften durch innovative Herstellungsprozesse in die Produkte zu übersetzen. So entsteht ein bioinspirierter Kreislauf der wertvollen Rohstoffe,“ so Richter.

Ökonomisch hat das Projekt Gewicht. Nach Angaben von Statista wurden allein in Deutschland im Jahr 2019 rund eine Million Tonnen Klebstoffe produziert. Deren Gesamtwert beträgt etwa 1,87 Milliarden Euro.

Zum neuen Verfahren wurde eine Patentanmeldung eingereicht sowie eine Veröffentlichung in einem wissenschaftlichen Fachjournal publiziert. Zwei Doktoranden, die bei Henkel und Fraunhofer intensiv an dem Projekt forschten, werden ihre Doktorarbeiten voraussichtlich im ersten Quartal 2024 abschließen können. Mit der neuen Technologie auf Keratin-Basis werden sich viele Plattform-Chemikalien nachhaltig und bioinspiriert produzieren lassen.

Das KERAbond-Projekt wurde über drei Jahre von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) in Gülzow im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft aus dem Förderprogramm „Nachwachsende Rohstoffe“ gefördert und unterstützt (Förderkennzeichen 22014218).

Weitere Informationen:
Daunen und Federn Fraunhofer IGB Klebstoff Keratin Biotechnologie Bionik

Quelle:

Fraunhofer IBG

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26.02.2024

Abkühlung durch Nanodiamanten

Forschende der RMIT University nutzen Nanodiamanten, um smarte Textilien zu entwickeln, die Menschen schneller abkühlen können.

Die Studie ergab, dass Stoffe aus Baumwolle, die mit Nanodiamanten beschichtet sind, im Vergleich zu unbehandelter Baumwolle während des Abkühlungsprozesses um 2-3 Grad Celsius kühler sind. Die Nanodiamanten ziehen die Körperwärme an und geben sie an den Stoff ab - ein Ergebnis der enormen Wärmeleitfähigkeit der Nanodiamanten.

Dr. Shadi Houshyar, Projektleiterin und Dozentin, sagte in der Zeitschrift Polymers for Advanced Technologies, dass es eine große Chance gebe, diese Erkenntnisse zu nutzen, um neue Textilien für Sportbekleidung und sogar für persönliche Schutzkleidung zu entwickeln, wie z. B. Unterzieher, die Feuerwehrleute kühl halten.

Die Studie ergab auch, dass Nanodiamanten den UV-Schutz von Baumwolle erhöhen, was sie ideal für Sommerkleidung im Freien macht.

Forschende der RMIT University nutzen Nanodiamanten, um smarte Textilien zu entwickeln, die Menschen schneller abkühlen können.

Die Studie ergab auch, dass Nanodiamanten den UV-Schutz von Baumwolle erhöhen, was sie ideal für Sommerkleidung im Freien macht.

„2 oder 3 Grad mögen nicht viel erscheinen, aber sie machen einen Unterschied in Bezug auf den Komfort und die Auswirkungen auf die Gesundheit über einen längeren Zeitraum und könnten in der Praxis den Unterschied ausmachen, ob man seine Klimaanlage aus- oder anschaltet“, so Houshyar. „Es gibt auch die Möglichkeit zu erforschen, wie Nanodiamanten eingesetzt werden können, um Gebäude vor Überhitzung zu schützen, was wiederum Vorteile für die Umwelt mit sich bringen kann.“

Die Verwendung dieses Gewebes in der Kleidung wird voraussichtlich zu einer Energieeinsparung von 20-30 % führen, da der Verbrauch von Klimaanlagen reduziert wird.

Das Forschungsteam des Centre for Materials Innovation and Future Fashion (CMIFF) besteht aus Ingenieuren und Textilforschern des RMIT, die über fundierte Kenntnisse in der Entwicklung smarter Textilien der nächsten Generation verfügen und mit der Industrie zusammenarbeiten, um realistische Lösungen zu entwickeln.

Entgegen der landläufigen Meinung sind Nanodiamanten nicht dasselbe wie die Diamanten, die Schmuck schmücken, sagte Houshyar. „Sie sind tatsächlich billig herzustellen - billiger als Graphenoxid und andere Arten von Kohlenstoffmaterialien“, sagte sie. „Sie haben zwar eine Kohlenstoff-Gitterstruktur, sind aber viel kleiner. Außerdem lassen sie sich leicht durch Methoden wie Detonation oder aus Abfallmaterialien herstellen.“

Wie es funktioniert
Das Baumwollmaterial wurde zunächst mit einem Klebstoff beschichtet und dann mit einer Polymerlösung aus Nanodiamanten, Polyurethan und Lösungsmittel elektrogesponnen.

Durch dieses Verfahren entsteht ein Netz aus Nanofasern auf den Baumwollfasern, die dann ausgehärtet werden, um die beiden zu verbinden.

Die leitende Forscherin und Forschungsassistentin, Dr. Aisha Rehman, erklärte, dass die Beschichtung mit Nanodiamanten bewusst nur auf einer Seite des Gewebes aufgebracht wurde, um zu verhindern, dass die Wärme aus der Atmosphäre auf den Körper zurück übertragen wird.

„Die Seite des Stoffes mit der Nanodiamantenbeschichtung berührt die Haut. Die Nanodiamanten leiten dann die Wärme vom Körper an die Luft weiter“, so Rehman, die im Rahmen ihrer Doktorarbeit an der Studie mitarbeitete. „Weil Nanodiamanten so gute Wärmeleiter sind, geht das schneller als bei unbehandeltem Stoff.“

Nanodiamanten wurden für diese Studie aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgewählt, so Rehman. Nanodiamanten werden häufig in der IT-Branche eingesetzt und können auch dazu beitragen, die thermischen Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gelen zu verbessern und die Korrosionsbeständigkeit von Metallen zu erhöhen.

„Nanodiamanten sind auch biokompatibel, d. h. sie sind für den menschlichen Körper ungefährlich. Daher haben sie ein großes Potenzial nicht nur für Textilien, sondern auch für den biomedizinischen Bereich“, so Rehman.
Obwohl die Forschung noch vorläufig ist, sagte Houshyar, hat diese Methode der Beschichtung von Textilien mit Nanofasern ein großes kommerzielles Potenzial.

„Dieser Ansatz des Elektrospinnens ist einfach und kann die Vielfalt der Herstellungsschritte im Vergleich zu den bisher getesteten Methoden, die langwierige Prozesse und die Verschwendung von Nanodiamanten mit sich bringen, erheblich reduzieren“, sagte Houshyar.

Weitere Forschungsarbeiten werden die Haltbarkeit der Nanofasern, insbesondere während des Waschvorgangs, untersuchen.

Weitere Informationen:
RMIT University Nanofaser Beschichtung kühlende Textilien Smarte Textilien

Quelle:

Shu Shu Zheng, RMIT University

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LED-Kleid verbindet 3D-Druck und futuristische Mode

Fotos von Natalie Cartz , Model Perpetua Sermsup Smith, Make-Up Artist Yaying Zheng

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20.11.2023

LED-Kleid verbindet 3D-Druck und futuristische Mode

Die Designerin Anouk Wipprecht kooperiert mit Chromatic 3D Materials und entwickelt ein leuchtendes, bewegungsaktiviertes Display.

Chromatic 3D Materials, ein Unternehmen für 3D-Drucktechnologie, und die niederländische Hightech-Modedesignerin Anouk Wipprecht haben ein neues futuristisches 3D-gedrucktes Kleid vorgestellt, das über LEDs auf seine Umgebung reagiert. Das bewegungsaktivierte Design ist eines der ersten Kleidungsstücke der Welt, bei dem Elektronik direkt in 3D-gedruckte Elastomere eingebettet ist. Es veranschaulicht, wie die Zukunft des kreativen Schaffens und der sozialen Interaktion aussehen könnten, wenn der Mensch weiter mit der Technologie verschmilzt. Wipprechts Entwurf wurde auf der Formnext, der Veranstaltung zum 3D-Druck in Deutschland, präsentiert.

Die Designerin Anouk Wipprecht kooperiert mit Chromatic 3D Materials und entwickelt ein leuchtendes, bewegungsaktiviertes Display.

Wipprechts avantgardistisches Design verdeutlicht das Potenzial der 3D-Drucktechnologie und des Chroma-Flow 70™-Materials von Chromatic für die kommerzielle Nutzung. Die Designerin verwendete 3D-Druck, um fast 75 flexible LED-Kuppeln ohne Klebstoff oder Nähte auf dem Stoff des Kleides zu befestigen. Diese Fähigkeit könnte zur Herstellung von innovativer Laufbekleidung, Taschen, Schuhen und anderen Produkten genutzt werden, z. B. für die Innenausstattung von Fahrzeugen und in der Luft- und Raumfahrt, für Outdoor-Freizeitausrüstung und persönliche Schutzausrüstung.

Das besondere Kleidungsstück demonstriert auch die Flexibilität der Materialien von Chromatic. Im Gegensatz zu anderen 3D-gedruckten Materialien, die in der Regel spröde und hart sind, besteht das Kleid aus ChromaFlow 70™, einem biegsamen, hitzebeständigen Material, das sich um mehr als das Vierfache seiner Länge dehnen kann, ohne zu reißen. Durch diese Flexibilität eignet es sich zum Hinzufügen weicher und nahtloser struktureller, funktionaler und ästhetischer Elemente, die für Intim- und Freizeitkleidung, Sport- und Badebekleidung und andere Kleidungsstücke geeignet sind, bei denen Komfort, Silhouette und Haltbarkeit von entscheidender Bedeutung sind.

„Die Verwendung der 3D-Materialien von Chromatic für den Druck bietet zahlreiche Optionen für die Modeindustrie. Für Designer wie mich, die Elektronik in ihre Kreationen einbauen, bietet es eine einzigartige Möglichkeit, elektronische Teile in den Druckprozess einzubetten und zu sichern", sagt Anouk Wipprecht. "Dies ist mein bisher tragbarstes - und waschbarstes - 3D-gedrucktes Kleid! Da die Elektronik eingeschlossen ist, erlaubt mir das Material, meine LED-Lichter zu streuen, und das Elastomer ist sowohl flexibel als auch stark - und lässt sich daher hervorragend mit Stoffen verbinden.“

„Diese Zusammenarbeit ist mehr als eine Partnerschaft - sie ist eine Vision, die zum Leben erwacht. Indem wir die Genialität von Anouk Wipprecht mit unserem innovativen 3D-Druck verbinden, setzen wir einen Präzedenzfall für die Zukunft der Mode. Wir begeben uns auf eine Reise, die die grenzenlose Integration von Technologie und Kunst verstärkt und Türen für unendliche Möglichkeiten und Anwendungen in der Textil- und Modeindustrie öffnet", sagt Cora Leibig, Gründerin und CEO von Chromatic 3D Materials.

Weitere Informationen:
Chromatic 3D Materials 3D-Druck-Materialien 3D-Druck

Quelle:

Chromatic 3D Materials

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02.05.2023

Bioresorbierbare Membran: Fasern als Wirkstoffdepot

Fraunhofer-Forschenden ist es gelungen, aus bioresorbierbarem Kieselgel Renacer® eine elektroversponnene Membran herzustellen, die weder zell- noch gentoxisch ist. Diese Matrix ahmt Faserstrukturen nach, die im Bindegewebe vorkommen. Sie eignet sich daher insbesondere für regenerative Anwendungen, etwa für eine bessere Wundheilung.

Die Behandlung großflächiger sowie innerer Wunden ist eine Herausforderung und kann äußerst langwierig sein. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC und des Fraunhofer-Instituts für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM haben für diesen Anwendungsbereich eine bioresorbierbare Membran entwickelt, die die Wundheilung unterstützt und sich vollständig im Körper zu einer natürlichen Substanz biologisch abbaut.

Basis für die neuartige Membran ist ein am Fraunhofer ISC entwickeltes Faservlies, das für die Regeneration von chronischen Wunden, wie dem diabetischen Fuß, bereits medizinisch zugelassen ist. Das Material löst sich im Verlauf der Wundheilung nach sechs bis acht Wochen vollständig auf. Den Faserdurchmesser von 50 Mikrometer konnten die Forschenden um mehr als das 50fache verringern, sodass die Fasern nun Durchmesser von weniger als einem Mikrometer aufweisen. Dabei wendete das Team die Methode des Elektrospinnens an. Auf diese Weise konnten die Forschenden ein Kieselgelsol zu einer engmaschigen Kieselgelmembran aus Fasern mit einem Durchmesser von ca. einem Mikrometer verspinnen. Teilweise erzielten sie sogar Durchmesser von lediglich 100 Nanometern. »Diese Fasersysteme ahmen die extrazelluläre Matrix, also Faserstrukturen, die im Bindegewebe vorkommen, im Körper nach und werden von humanen Zellen sehr gut zur Regeneration angenommen. Sie verursachen keine Fremdkörperreaktionen und keine inneren Vernarbungen. Die neuartige Kieselgelmembran setzt nur ein Degradationsprodukt frei, die Monokieselsäure, die im Körper regenerierend wirkt und das Schließen von Wunden fördert«, erläutert Dr. Bastian Christ, Wissenschaftler am Fraunhofer ISC in Würzburg. Mit seinen Kolleginnen und Kollegen kümmerte er sich um die Synthese und die Verarbeitung des Materials.

»Während das ursprüngliche Faservlies aus 50 Mikrometer dicken Fasern von außen in eine chronische Wunde eingebracht wird, eignet sich das dünnere Faservlies auch für innere Anwendungen. Füllmaterial, das für Knochendefekte im Kiefer genutzt wird, könnte theoretisch damit abgedeckt werden, um so die Wundheilung zu beschleunigen«, beschreibt Dr. Christina Ziemann, Wissenschaftlerin am Fraunhofer ITEM und für die biologische Evaluierung des Materials zuständig, eine von vielen Einsatzmöglichkeiten. »Prinzipiell lässt sich die Membran im Körper mit bioabbaubaren Klebstoffen verkleben.«

Material ist weder zell- noch gentoxisch
Mittels eines Konfokalmikroskops, eines speziellen Lichtmikroskops, konnte gezeigt werden, dass die engmaschige Membran, die als Demonstrator vorliegt, über eine Barrierefunktion verfügt, die den Durchtritt von Bindegewebszellen über die Dauer von mindestens sieben Tagen verhindert, ohne die Zellen generell vom Wachstum abzuhalten. Darüber hinaus ist die Membran resorbierbar und weist keine Zyto- oder Gentoxizität auf, sie verursacht also weder direkte Schäden am Gewebe noch an der DNA.

Faserdurchmesser und Maschenweite beeinflussen das Verhalten der Zellen
Für die Anwendung als Adhäsionsbarriere, um postoperative Verwachsungen und Narbenbildung zu vermeiden, wurde ein dünner Faserdurchmesser mit dünnen Maschen gewählt, sodass nur Nährstoffe das Faservlies passieren konnten – jedoch keine Bindegewebszellen. Bei einem Faserdurchmesser von einem Mikrometer und entsprechend weiteren Maschen hingegen wachsen die Zellen in das Fasergeflecht ein, vermehren sich dort und wirken regenerierend auf das umliegende Gewebe. »Durch Einstellen der Materialeigenschaften wie Faserdurchmesser und Maschenweite können wir das Verhalten der Zellen wunschgemäß beeinflussen«, sagt Christ. Für das Verspinnen der Fasern werden die erforderlichen Anlagen am Fraunhofer ISC anwendungsgerecht und kundenspezifisch konstruiert. Auch die Form und Größe der Faservliese lassen sich kundenspezifisch anpassen.

Im Gegensatz zur Membran, die direkt nach dem Aufbringen aufgrund ihrer offenmaschigen Natur einen Nährstofftransport, nicht aber einen Zelldurchtritt erlaubt, ermöglichen viele am Markt erhältliche Produkte einen derartigen Stofftransport oft erst nach der Biodegradation, bzw. nach beginnender Degradation. Eine schnelle und effektive Wundheilung ist aber nur möglich, wenn das verwundete Gewebe ausreichend mit Nährstoffen versorgt wird. Gleichzeitig müssen Stoffwechselprodukte abtransportiert werden, was durch die offene Maschenstruktur der Kieselgelmembran gefördert wird.

Membran mit anorganischem Charakter
Ein weiterer Vorteil: Die Renacer®-Membran löst sich vollständig auf und zersetzt sich fast pH-neutral zu untoxischer Monokieselsäure, die einzige wasserlösliche Form von Kieselsäuren. Sie ist nativ im Körper vorhanden und stimuliert nachweislich den Bindegewebsaufbau in der Haut und den Knochenaufbau. Über solche Eigenschaften verfügen bislang erhältliche Produkte nicht. Viele biodegradierbare Materialien lösen sich zu organischen Säuren, wie Milchsäure oder Glykolsäure, auf. Dadurch können lokale Übersäuerungen im Gewebe entstehen und diese dann entzündliche Reaktionen des Immunsystems auslösen. »Unsere Tests haben gezeigt, dass auch das Auflösungsprodukt, die Monokieselsäure, nicht toxisch und komplett zellverträglich ist«, so Ziemann. »Die Membran zersetzt sich zu einem einzigen Molekül – der Monokieselsäure.«

Fasern als Wirkstoffdepot
Darüber hinaus können Wirkstoffe in das Faservlies integriert werden, die mit der Auflösung des Materials freigesetzt werden. »Während der Resorption könnte beispielsweise ein Antibiotikum auf eine Wunde im Körper abgegeben werden, damit sich keine Bakterienherde bilden können«, erläutert Christ. Am Fraunhofer ISC wird im BMBF-geförderten Projekt »GlioGel« geprüft, ob sich die Renacer®-Materialplattform als Wirkstoffdepot zur Behandlung von Hirntumoren eignet.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

Weitere Informationen:
Medizintechnik Faservlies Wundmanagement Membrane Fraunhofer

Quelle:

Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

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24.04.2023

Kostengünstigere Verfahren zur Herstellung gewebter Displays und intelligenter Textilien

Forscher haben intelligente Textilien der nächsten Generation entwickelt, die mit LEDs, Sensoren, Energiegewinnung und -speicherung ausgestattet sind. Diese Textilien können kostengünstig in jeder Form und Größe auf herkömmlichen industriellen Webstühlen hergestellt werden, wie sie auch für die Herstellung von Alltagskleidung verwendet werden.

Ein internationales Team unter der Leitung der Universität Cambridge hatte in der Vergangenheit bereits gezeigt, dass gewebte Displays in großen Größen produziert werden können, aber diese früheren Beispiele wurden mit speziellen manuellen Laborgeräten hergestellt. Andere intelligente Textilien können in spezialisierten mikroelektronischen Produktionsanlagen hergestellt werden, die jedoch sehr teuer sind und große Mengen an Abfall produzieren.

Das Team fand heraus, wie flexible Displays und intelligente Textilien viel billiger und nachhaltiger hergestellt werden können, indem elektronische, optoelektronische, sensorische und energetische Faserkomponenten auf denselben industriellen Webstühlen gewebt werden, die auch für die Herstellung herkömmlicher Textilien verwendet werden. Die in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichten Ergebnisse zeigen, wie intelligente Textilien eine Alternative zu größeren elektronischen Bauteilen in Bereichen wie Automobilbau, Elektronik, Mode und Bauwesen sein könnten.

Trotz der jüngsten Fortschritte bei der Entwicklung intelligenter Textilien sind deren Funktionalität, Abmessungen und Form durch die gegenwärtigen Herstellungsverfahren begrenzt.
„Wir könnten diese Textilien in speziellen Mikroelektronik-Anlagen herstellen, aber das erforderte Investitionen in Milliardenhöhe“, so Dr. Sanghyo Lee vom Cambridge Department of Engineering, Erstautor der Studie. „Zudem ist die Herstellung intelligenter Textilien auf diese Weise sehr begrenzt, da alles auf denselben starren Wafern hergestellt werden muss, die auch für die Herstellung integrierter Schaltkreise verwendet werden, so dass die maximale Größe, die wir erreichen können, etwa 30 Zentimeter im Durchmesser beträgt.

„Intelligente Textilien waren bisher auch durch ihre mangelnde Praxistauglichkeit eingeschränkt“, ergänzte Dr. Luigi Occhipinti, ebenfalls vom Fachbereich Ingenieurwissenschaften, der die Forschungsarbeiten mit leitete. „Man denke nur an das Biegen, Dehnen und Falten, dem normale Textilien standhalten müssen, und es war eine Herausforderung, die gleiche Haltbarkeit in intelligente Textilien zu integrieren.“

Letztes Jahr hatten einige derselben Forscher gezeigt, dass die in intelligenten Textilien verwendeten Fasern mit Materialien beschichtet werden können, die Dehnungen standhalten, so dass sie mit herkömmlichen Webverfahren kompatibel sind. Mit dieser Technik stellten sie ein gewebtes 46-Zoll-Demonstrationsdisplay her.

Jetzt haben die Forscher gezeigt, dass intelligente Textilien in automatisierten Prozessen hergestellt werden können, wobei ihrer Größe und Form keine Grenzen gesetzt sind. Mehrere Arten von Faserbauelementen, darunter Energiespeicher, Leuchtdioden und Transistoren, wurden hergestellt, eingekapselt und mit herkömmlichen synthetischen oder natürlichen Fasern gemischt, um durch automatisches Weben intelligente Textilien herzustellen. Die Faserbauteile wurden durch ein automatisiertes Laserschweißverfahren mit elektrisch leitendem Klebstoff miteinander verbunden.

Alle Prozesse wurden so optimiert, dass die elektronischen Komponenten möglichst wenig beschädigt wurden, was wiederum die intelligenten Textilien so haltbar machte, dass sie der Dehnung einer industriellen Webmaschine standhalten. Die Verkapselungsmethode wurde unter Berücksichtigung der Funktionalität der Faserkomponenten entwickelt, und die mechanische Kraft und thermische Energie wurden systematisch geprüft, um ein automatisches Weben bzw. eine laserbasierte Verbindung zu erreichen.

Gemeinsam mit Textilherstellern konnte das Forschungsteam Testflächen aus intelligenten Textilien mit einer Größe von etwa 50 x 50 Zentimetern herstellen, die jedoch auf größere Abmessungen skaliert und in großen Mengen produziert werden können.

„Diese Unternehmen verfügen über gut etablierte Produktionsanlagen mit Faserextrudern mit hohem Durchsatz und großen Webmaschinen, die automatisch ein Quadratmeter Textil weben können“, so Lee. „Wenn wir also die intelligenten Fasern in den Prozess einbringen, ist das Ergebnis im Grunde ein elektronisches System, das genauso hergestellt wird wie andere Textilien.“
Den Forschern zufolge könnten große, flexible Bildschirme und Monitore auf industriellen Webstühlen und nicht in spezialisierten Elektronikfertigungsanlagen hergestellt werden, was ihre Produktion wesentlich billiger machen würde. Der Prozess muss jedoch noch weiter optimiert werden.

„Die Flexibilität dieser Textilien ist absolut erstaunlich,“ sagt Occhipinti. „Nicht nur in Bezug auf ihre mechanische Flexibilität, sondern auch in Bezug auf die Flexibilität des Ansatzes, nachhaltige und umweltfreundliche Plattformen zur Herstellung von Elektronik einzusetzen, die zur Verringerung der Kohlenstoffemissionen beitragen und echte Anwendungen von intelligenten Textilien in Gebäuden, im Innenraum von Autos und in der Kleidung ermöglichen. Unser Ansatz ist in dieser Hinsicht ziemlich einzigartig.“

Die Forschung wurde teilweise von der Europäischen Union und UK Research and Innovation unterstützt.

Weitere Informationen:
University of Cambridge Smart textiles Displays technische Gewebe

Quelle:

University of Cambridge

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10.05.2022

Fraunhofer reduziert CO2-Footprint und recycelt Trendleichtbauwerkstoff Carbon

Neo-Ökologie mittels innovativer Papiertechnik

Carbonfaserverbundwerkstoffe sind u. a. aufgrund ihres Leichtbaupotenzials überall im Einsatz, z. B. in der Luftfahrtindustrie, in Windkraftenergieanlagen, im Automotive-Bereich und bei der Herstellung von Sportgeräten. Entlang der Prozesskette und am Ende der Nutzungsphase entstehen verschiedene Arten von Abfällen, die man eigentlich wiederverwenden kann. Mit einer hochmodernen Nassvliesanlage forscht das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV in Augsburg nun an der Rückführung rezyklierter Carbonfasern. Die Anlagenprozesse ähneln der einer Papierherstellungsanlage. Der entscheidende Unterschied: nicht Papierfasern werden zu Papier, sondern recycelte Carbonfasern werden zu Vliesstoff-Rollwaren verarbeitet. Die Carbonfaser bekommt somit ein zweites Leben und findet sich umweltfreundlich in Form von Vliesstoffen z. B. in Türverkleidungen, Motorhauben, Dachstrukturen, als Unterbodenschutz (Automobil), Hitzeschilder (Helikopter-Heckausleger) sowie im Flugzeug-Interieur wieder.

»Die Nassvliestechnologie für die Verarbeitung technischer Fasern erfährt derzeit eine Revolution, die auf eine jahrhundertealte Tradition der Papierherstellung zurückgeht.«
Michael Sauer; Forscher am Fraunhofer IGCV

Die angewendete Technologie, die Nassvliestechnologie, ist eines der ältesten Vliesbildungsverfahren (um 140 v. Chr. bis 100 n. Chr.). Als bedeutender Industriezweig mit vielseitigen Anwendungsfeldern finden sich Nassvliesstoffe längst nicht mehr nur in klassischem Papier. Vielmehr erstrecken sich die Anwendungsfelder beispielsweise von Klebstoff-Trägerfilmen über Verpackungsmaterial bis hin zu Banknoten sowie deren prozessintegrierten Wasserzeichen und Sicherheitsmerkmalen. Zukünftig kommen besonders nachhaltige Technologiefelder rund um Batteriekomponenten, Brennstoffzellenelemente, Filtrations-Schichten, bis hin zu funktionsintegrierten Werkstofflösungen z. B. mit EMI-Abschirmfunktion hinzu.

Die Nassvliesanlage am Augsburger Standort kann jegliche Fasermaterialien wie Natur-, Regenerat- und Synthetikfasern – vor allem recycelte Carbonfasern – zu innovativen und neuartigen Vliesstoffen verarbeiten. Dabei ist die Anlage gezielt als Pilot-Linie im Technikums-Maßstab ausgelegt und bietet größtmögliche Flexibilität hinsichtlich Materialvarianten und Prozessparametern. Zudem wird eine ausreichend hohe Produktivität gewährleistet, um nachfolgend skalierte Verarbeitungsversuche (z. B. Demonstrator-Fertigung) zu ermöglichen.

Der Hauptarbeitsbereich der Nassvliesanlage bezieht sich auf folgende Kenngrößen:

Prozessgeschwindigkeit bis zu 30 m/min
Rollenbreite von 610 mm
Flächengewichte realisierbar zwischen 20 und 300 gsm
Gesamtanlage in der Schutzklasse ≥ IP65 für die Verarbeitung z. B. leitfähiger Faserwerkstoffe
Anlagen-Design auf Basis einer Schrägsieb-Anordnung mit hoher Entwässerungsleistung (u. a. für die Verarbeitung stark verdünnter Faser-suspensionen oder für Materialvarianten mit hohem Wasserrückhaltevermögen)
Modulares Anlagendesign mit höchstmöglicher Flexibilität für schnellen Wechsel der Materialvariante oder der Prozessparameter

Forschungsschwerpunkt: Carbonrecycling am Ende des Lebenszyklus
Im Bereich technischer Stapelfasern wird an der Verarbeitung recycelter Carbonfasern geforscht. Weitere aktuelle Forschungsinhalte umfassen in diesem Zusammenhang die Erforschung, Optimierung und Weiterentwicklung von Bindermittelsystemen, Faserlängen bzw. Faserlängenverteilungen, Faserorientierung sowie Vliesstoffhomogenität. Zudem steht die Integration von digitalen sowie KI-gestützten Methoden im Rahmen eines Online-Prozess-Monitorings im Fokus. Weitere Forschungsthemen, wie die Herstellung von Gasdiffusionsschichten für Brennstoffzellenkomponenten, die Weiterentwicklung von Batterieelementen sowie Filtrationsanwendungen (Medizintechnik) befinden sich derzeit im Aufbau.

Weitere Informationen:
Fraunhofer Fraunhofer Institute Carbonfaser Nassvliesanlage Recycling

Quelle:

Fraunhofer-Institut für Giesserei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV

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Foto: pixabay

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10.08.2021

Stand-up-Paddleboard aus nachwachsenden Leichtbau-Materialien

Stand-up-Paddling hat sich zum Trendsport entwickelt. Herkömmliche Surfbretter bestehen jedoch aus erdölbasierten Materialien wie Epoxidharz und Polyurethan.

Forschende am Fraunhofer-Institut für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut, WKI wollen die Kunststoff-Boards durch nachhaltige Sportgeräte ersetzen: Sie entwickeln ein Stand-up-Paddle, das zu 100 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Das ökologische Leichtbau-Material ist vielseitig einsetzbar, etwa beim Bau von Gebäuden, Autos und Schiffen.

Stand-up-Paddling hat sich zum Trendsport entwickelt. Herkömmliche Surfbretter bestehen jedoch aus erdölbasierten Materialien wie Epoxidharz und Polyurethan.

Stand-up-Paddling (SUP) ist eine naturverbundene Sportart, doch die Kunststoffboards sind alles andere als umweltfreundlich. In der Regel werden zur Produktion der Sportgeräte erdölbasierte Materialien wie Epoxidharz, Polyesterharz, Polyurethan und expandiertes oder extrudiertes Polystyrol in Kombination mit Glas- und Carbonfasergeweben genutzt. In vielen Teilen der Welt werden diese Kunststoffe nicht recycelt, geschweige denn ordnungsgemäß entsorgt. Große Mengen des Plastiks landen im Meer und sammeln sich in riesigen Meeresstrudeln.

Für Christoph Pöhler, Wissenschaftler am Fraunhofer WKI und begeisterter Stand-up-Paddler, war dies Anlass, über eine nachhaltige Alternative nachzudenken. Im Projekt ecoSUP treibt er die Entwicklung eines SUP voran, das zu 100 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen besteht und das darüber hinaus besonders fest und langlebig ist. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördert. Das Fraunhofer-Zentrum für Internationales Management und Wissensökonomie IMW begleitet die Forschungsarbeiten. Projektpartner ist die TU Braunschweig.

Balsaholz aus Rotorblättern zurückgewinnen
»Bei gängigen Boards wird der Polystyrol-Kern, also das, was man als Styropor kennt, mit Glasfasern verstärkt und mit einem Epoxidharz versiegelt. Wir nutzen hingegen biobasierten Leichtbau-Werkstoff«, sagt der Bauingenieur. Für den Kern verwenden Pöhler und seine Kollegen rezykliertes Balsaholz. Dieses weist eine sehr geringe Dichte auf, sprich: es ist leicht und dennoch mechanisch beanspruchbar.

Balsaholz wächst vor allem in Papua-Neuguinea und in Ecuador, hierzulande wird es seit vielen Jahren in großen Mengen in Windenergieanlagen verbaut – bis zu sechs Kubikmeter des Werkstoffs befinden sich in einem Rotorblatt. Derzeit gehen viele der Anlagen vom Netz. Allein im Jahr 2020 wurden 6.000 abgebaut. Ein Großteil davon wandert in die thermische Verwertung. Sinnvoller wäre es, den Werkstoff aus dem Rotorblatt zurückzugewinnen und gemäß der Kreislaufwirtschaft wiederzuverwerten. »Genau dies war unsere Überlegung. Das wertvolle Holz ist zu schade für die Verbrennung«, sagt Pöhler.

Da das gesamte Sandwichmaterial, das in herkömmlichen Boards verwendet wird, komplett ersetzt werden soll, besteht auch die Hülle des ökologischen Boards aus 100 Prozent biobasiertem Polymer. Sie wird mit in Europa angebauten Flachsfasern verstärkt, die sich durch sehr gute mechanische Eigenschaften auszeichnen. Um die Hülle über den Balsaholzkern zu ziehen, verwenden Pöhler und sein Team das Handlaminier- und das Vakuuminfusionsverfahren. In Machbarkeitsstudien wird derzeit noch die optimale Methode untersucht. Ein erster Demonstrator des ökologischen Boards soll Ende 2022 vorliegen. »Im Sinne des Umweltschutzes und der Ressourcenschonung wollen wir Naturfasern und biobasierte Polymere überall dort einsetzen, wo es technisch möglich ist. Vielerorts wird GFK eingesetzt, obwohl ein biobasiertes Pendant das gleiche leisten könnte«, resümiert Pöhler.

Patentierte Technologie zum Herstellen von Holzschaum
Doch wie gelingt es, das Balsaholz aus dem Rotorblatt zurückzugewinnen – schließlich ist es mit der äußeren Hülle, einem Glasfaserverbundkunststoff (GFK), fest verklebt? Zunächst wird das Holz in einer Prallmühle vom Compositwerkstoff abgetrennt. Über die Dichteunterschiede lassen sich die Materialmixstrukturen über einem sogenannten Windsichter in die einzelnen Bestandteile aufsplitten. Anschließend werden die als Späne und Bruchstücke vorliegenden Balsaholzfasern feingemahlen. »Dieses sehr feine Ausgangsmaterial benötigen wir, um Holzschaum herzustellen. Dafür hat das Fraunhofer WKI eine patentierte Technologie«, erläutert der Forscher. Dabei werden die Holzpartikel zu einer Art Kuchenteig aufgeschleimt und zu einem leichten und zugleich festen Holzschaum weiterverarbeitet, der durch die holzeigenen Bindekräfte hält. Die Zugabe von Klebstoff ist nicht erforderlich. Dichte und Festigkeiten des Schaums lassen sich einstellen. »Dies ist insofern wichtig, da die Dichte nicht zu hoch sein sollte. Andernfalls wäre das Stand-up-Paddle zu schwer für den Transport.«

Zunächst legen die Forschenden den Fokus auf SUPs. Das Hybridmaterial eignet sich jedoch auch für alle anderen Boards, etwa Skateboards. Das künftige Anwendungsspektrum ist breit: Denkbar ist beispielsweise der Einsatz als Fassadenelement in der Wärmedämmung von Gebäuden. Die Technologie kann darüber hinaus beim Bau von Fahrzeugen, Schiffen und Zügen verwendet werden.

Weitere Informationen:
Fraunhofer WKI Fraunhofer-Institute Epoxidharz polyurethane Polyesterharz Carbonfaser Glasfasern Carbonfaserverstärkte Kunststoffe

Quelle:

Fraunhofer WKI

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06.10.2020

Experten im Bereich Antimikrobielle Ausrüstung mittels Beschichtungen: Nopma - Technische Textilien von der Schwäbischen Alb

Die Carl Meiser GmbH & Co. KG - Anfang der 50er Jahre als Wäschehersteller gestartet, hat sich in den letzten 20 Jahren zu einem Spezialisten im Bereich der technischen Textilien weiterentwickelt.
Mit seiner Marke nopma Technische Textilien ist das Unternehmen Entwickler und Produzent textiler Problemlösungen durch Beschichtungen. Schwerpunkte sind nopma antirutsch - Textilien mit antirutsch-Wirkung, nopma adhesion - klebstoffvorbeschichtete Folien, Abstandsgewirke und Substrate zur Kaschierung im Automotive Interieur, nopma ceramics - abrasive resistentere textile Oberflächen und nopma silicones - Silikonbeschichtungen auf textilen Oberflächen.

Textination sprach mit dem Geschäftsführer, Jens Meiser, der 2005 ins Unternehmen eintrat, den Geschäftsbereich neu ausrichtete und zum Service-Dienstleister ausbaute, über seine Pläne und Ziele.

1952 gegründet, hat sich die Carl Meiser GmbH & Co.KG von einem Tag- und Nachtwäschehersteller zu einem Innovationstreiber im Bereich technischer Textilen gewandelt, der sich als Spezialist für kunststoffbasierende Beschichtungsverfahren präsentiert. Wenn Sie sich jemandem, der das Unternehmen nicht kennt, in 100 Worten vorstellen müssten: Was hat Sie in diesem Entwicklungsprozess besonders beeinflusst, und was macht Sie unverwechselbar?
Innovation is the new normal – Dies gilt für die Textilindustrie nicht erst seit Sars CoV-2. Unsere Industrie wurde Anfang der 90er Jahre als eine der ersten disruptiert und unterliegt seit jeher ständigem Wandel. Dieser überlebensnotwenige Drang nach Weiterentwicklung prägt uns intensiv und hat es uns ermöglicht, in den letzten Jahren große Innovationssprünge zu machen.

Heute verstehen wir uns als innovativer Entwicklungs- und Produktionsdienstleister mit dem Schwerpunkt der Textilbeschichtung. Wir entwickeln und produzieren fast ausschließlich kundenspezifische Speziallösungen.

Durch die Kombination von Beschichtungen auf Textilien erhalten diese hybriden Wertstoffe ganz neue Eigenschaften.

Sie fertigen ausschließlich am Standort Deutschland. Warum? Sind Sie nie in Versuchung geraten, Niederlassungen in anderen Ländern zu gründen, um beispielsweise von einem niedrigeren Lohnniveau zu profitieren?
Wir beliefern heute von unserem Stammsitz in Süddeutschland globale Lieferketten. Zwar produzieren wir damit in einem Hochlohnland, viel wichtiger für uns sind jedoch Know-How und der Drang unseres Teams, Neues zu schaffen. Globalisierung wird auch zukünftig der Schlüssel zum Erfolg sein. Aus diesem Grund wird es für uns mittel- bis langfristig interessant, auch mit Niederlassungen in Nordamerika und Asien vor Ort zu sein. Noch ist dies jedoch zu früh für uns.

Sie nutzen in Ihrem Unternehmen intensiv KVP- und Kaizen-Techniken. Wie kam es zu einem japanischen Konzept auf der Schwäbischen Alb?
KAIZEN, der Wandel zum Besseren, sind eigentlich deutsche Tugenden. Der Drang, Dinge zu verbessern und zu optimieren, steckt in uns allen. Durch den kontinuierlichen Verbesserungsprozess bleiben wir nicht stehen und entwickeln uns ständig weiter. Und dann ist da noch die persönliche Affinität zu Japan. Ein Blick auf eine andere Kultur öffnet einfach den Horizont. Und wenn man dann noch Parallelitäten in der Arbeitsmethodik erkennt, ist dies umso besser.

Vor nunmehr 10 Jahren haben Sie sich neuen Märkten zugewandt: Aviation, Automotive, Protection, Caravan und Möbelbau, um nur einige zu nennen. Einige dieser Segmente sind unter der Covid-19-Pandemie signifikant eingebrochen. Welche Marktentwicklung erwarten Sie mittelfristig und welche Konsequenzen wird das für Ihr Unternehmen haben
Natürlich haben zum Beispiel die Aviation oder Automotive Industrie substanzielle Probleme in oder durch die Covid-19-Pandemie. Ganz ehrlich sind viele dieser Probleme aber auch schon vorher vorhanden gewesen, wurden nur wie durch einen Brandbeschleuniger weiter verschärft. Natürlich treffen uns diese Einbrüche auch ökonomisch hart. Jedoch verfolgen wir langfristige Ziele. Als Mittelständler muss man die Resilienz haben, seinen Weg weiter zu beschreiten. Durch unsere Spezialisierung und durch unseren Branchensplit, den wir jeden Tag vorantreiben, schaffen wir es, uns immer weiter von konjunkturellen Entwicklungen in einzelnen Branchen abzukoppeln. Dies bietet für unsere Kunden den großen Vorteil, einen sehr stabilen Partner mit langfristiger Ausrichtung zu haben.

Für die Zukunft sind wir optimistisch. Die Megatrends Nachhaltigkeit, Digitalisierung und weiterhin Globalisierung werden dazu führen, dass es auch in den oben genannten Brachen, wie in vielen anderen auch, wieder neue Geschäftsmodelle gibt und es zu erneutem Wachstum kommen wird. Unsere Beschichtungen auf Textilien und flexiblen Bahnwaren können dazu eine Vielzahl von Lösungen beisteuern. Wenn Materialien zum Beispiel leichter werden bei identischen Gebrauchseigenschaften oder durch den Einsatz von Biodegradable-Kunststoffen plötzlich biologisch abbaubar sind, ergeben sich viele neue Chancen.

Maßgeschneidert statt Lösungen für Großkunden: Das Thema Individualisierung bis zur Losgröße 1 nimmt heute einen breiten Raum ein. 2015 haben Sie ein großes Entwicklungslabor in Betrieb genommen, in dem Sie verschiedenste Prüftechnologien für Textilien und Kunststoffe vorhalten. Wie stehen Sie zu individuellen Produktlösungen, und in welchen Anwendungsbereichen haben Sie diese erfolgreich umgesetzt?
Prinzipiell kennen wir keine Standards. Wir leben Individualisierung bei geringstmöglichen Losgrößen. In unserem Bereich schaffen wir nicht die Losgröße 1, beginnen aber bereits ab MOQs von 300 lfm bei prozesssicherer Serienfertigung. Wir haben nur sehr wenige fertige Produkte, und vor allem haben wir keine Kollektionen. Unser Entwicklungslabor ist hierzu der Schlüssel. Wir haben die Möglichkeiten, zusammen mit unseren Kunden sehr schlanke Entwicklungsprozesse zu realisieren. Bereits im Labormaßstab können wir innerhalb weniger Stunden neue Produkte entwickeln und prüfen. Die Skalierung in die Fertigung streben wir dann bereits sehr früh an, um Serienergebnisse zu erhalten. Damit bieten wir unseren Kunden eine Geschwindigkeit und Schlagkraft, die ein besonderes Potential für unsere Partner darstellen.

Sie erfassen wichtige Einsatzfaktoren im Produktionsprozess und werten sie in monatlichen Umweltanalysen aus. Welche Faktoren sind dies konkret und inwiefern haben deren Analysen den Produktionsbetrieb bereits verändert? Wie definieren Sie Umweltmanagement für Ihr Unternehmen
Umweltmanagement bedeutet für uns einen ganzheitlichen Ansatz. Prinzipiell betreiben wir Produktionsaggregate und stellen Produkte her, die viele Ressourcen verbrauchen. Durch die hohen Produktionsmengen kumuliert sich dies weiter. Aus diesem Grund ist es für uns selbstverständlich, dass wir unsere Input- und Output-Ströme erfassen, auswerten und davon Maßnahmen ableiten. Dies ist ökonomisch sinnvoll, ist aber auch durch unsere Verantwortung für unser Umfeld geboten. Konkret sind dies energetische Verbrauchswerte, Verbrauchsdaten von Primärchemie, Stromlastspitzen, unser Co2-Fußabdruck, um nur einige wenige zu nennen. Diese Betrachtung hat uns in vielen Bereichen verändert. Heute betreiben wir ein Kraftwerk mit Gas-Brennwerttechnologie, unsere freien Dachflächen sind begrünt oder tragen Photovoltaikmodule, wir bieten unseren Mitarbeitern und Besuchern Elektrotankstellen an, und zuletzt haben wir die gesamte Stromversorgung unserer Fabrik auf umweltfreundliche Wasserkraft umgestellt.

Mit nopma bauen Sie seit mehreren Jahren eine Marke für den Bereich Technische Textilien auf und kommunizieren diese über eine eigene Website parallel zur Carl Meiser GmbH & Co. KG. Wie kam es zu diesem Markennamen und welches Produktportfolio steckt dahinter
Dies ist der Name eines ersten technischen Textilprodukt aus den 1990er Jahren. Es handelte sich um ein mit Punkten beschichtetes Textil. Noppen auf Maschenware. NOPMA. Mein Vater hat diese Marke kreiert.

2016 haben Sie in eine zusätzliche Produktionslinie für nopma-Produkte investiert und direkt eine Serienbelieferung im NAFTA-Raum starten können. Wie bewerten Sie die Marktchancen aktuell für Nordamerika und Mexiko?
Wir sehen weiterhin Chancen in der Globalisierung und damit auch im nordamerikanischen Markt. Durch die Pandemie sind diese Märkte jedoch immer noch schwer getroffen, und es gibt größere Verwerfungen. Wenn sich diese wieder normalisieren, werden auch wir wieder mehr Erfolg vor Ort sehen.

Meiser bietet als Innovationsführer lösungsmittelfreie PU-Klebstoffsysteme als Vorbeschichtungen zur Kaschierung an. Wie beurteilen Sie die Bedeutung solcher Innovationen im Rahmen von REACH?
Diese Innovationen bieten unseren Kunden die Möglichkeit, sich abzukoppeln vom Druck den REACH in manchen Branchen auslöst. Jedoch haben auch wir vereinzelt Produkte, die wir in den letzten Monaten neu entwickeln. Dies beschäftigt uns immer wieder, schafft aber auch Chancen, neue Marktsegmente zu erschließen.

Wie haben Sie die Coronazeit bisher empfunden - als Unternehmen und persönlich? Was möchten Sie auf keinen Fall wieder erleben, was aber vielleicht sogar in den Alltag mitnehmen?
Ich denke, auch diese Zeit hat uns als Gesellschaft, Menschen und selbst als Unternehmer gestärkt. Jede Krise, die man durchlebt, macht einen etwas gelassener für Unvorhergesehenes, aber auch motivierter, seine Ziele zu erreichen. Es gab also aus meiner Sicht durchaus viel Positives an den letzten Monaten. Plötzlich sind zum Beispiel Werkzeuge der Digitalisierung in unserem Alltag akzeptiert, und ich empfinde es schon so, dass man auf den Anderen wieder mehr achtet. Hoffentlich bleibt dies so.

Die futuristische Rolltreppe „Tube“ der Elbphilharmonie ist ebenso imposant, wie das Gebäude selbst und die längste Rolltreppe Westeuropas. Im August hat ein Kölner Startup UV-Technik eingebaut, die die Handläufe ständig reinhält. Zeitgleich haben Sie eine antivirale Funktionsbeschichtung vorgestellt, die auf alle Textilien in Form von Meterware appliziert werden kann. Wie funktioniert das, und für welche Einsatzzwecke ist die Technik geeignet?
Bereits seit vielen Jahren haben wir uns mit antimikrobiellen Ausrüstungstechniken befasst. Begonnen hat dies bereits mit der Schweinegrippe im Jahr 2009/2010. Damals haben wir mit einem jungen Startup erste Kontakte geknüpft und eine Entwicklung gestartet. Mangels Marktinteresse musste dies jedoch nach einigen Monaten wieder eingestellt werden. Heute sind wir Experten im Bereich „Antimikrobielle Ausrüstungen mittels Beschichtungen“. Auch konnten wir enormes Wissen um das Themenfeld Zulassung und Biozidverordnung aufbauen. Wir können unsere Kunden heute ganzheitlich in diesen Themenfeldern unterstützen. Die Funktion durch hautverträgliche Wirkstoffe aus dem Kosmetikbereich mit einem Vesikelbooster kann Viren und Bakterien innerhalb weniger Minuten abtöten.
Da uns die Pandemie die enorme Wichtigkeit eines neuen Hygieneniveaus aufgezeigt hat, sind die Einsatzzwecke sehr vielfältig und differenziert. Den Einsatz in Persönlicher Schutzausrüstung, Arbeitsmöbeln, Fahrzeugen und zum Beispiel Handschuhen haben wir heute bereits realisiert. Prinzipiell ist jede Anwendung prädestiniert, bei der textile Träger vielen Berührungen durch verschiedene Personen in hoher Frequenz ausgesetzt sind. Hier bieten unsere nopma Produkte ein neues Schutz- und Hygieneniveau.

Neue Wege zu gehen, bedeutet Entscheidungsfreudigkeit, Überwindung von Ängsten - und damit auch Mut zum Scheitern. Nicht jedes Projekt kann gelingen. Über welche unternehmerische Entscheidung sind Sie im Nachhinein besonders froh, sie getroffen zu haben
Wir scheitern immer wieder. Dies gehört dazu. Jedoch ist es noch nie vorgekommen, dass wir nichts gelernt haben. Ein schönes Beispiel ist auch hier die Pandemiesituation. Wir haben im Frühjahr unsere Unternehmerische Verantwortung für unsere Gesellschaft angenommen und als eines von zwei Unternehmen in Baden-Württemberg geschafft, die Zertifizierung für FFP-Schutzmasken zu erlangen. Da wir nicht am damaligen Revolvermarkt teilnehmen wollen, haben wir diese Produkte nur der öffentlichen Hand zu günstigen Vor-Krisenpreisen angeboten. Die Entscheider konnten sich jedoch über Wochen nicht entschließen und haben nicht bestellt. Dies hat unser ganzes Team damals sehr enttäuscht. Heute haben wir dies überwunden und viel Wissen aus dieser Entwicklung mitgenommen.

Die Fragen stellte Ines Chucholowius, CEO Textination GmbH

Jens Meiser, Geschäftsführer Carl Meiser GmbH & Co. KG

Weitere Informationen:
Technische Textilien Beschichtung

Quelle:

Textination GmbH

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DIGITALE PROZESSKETTE SICHERT ZUKUNFT DES LEICHTBAUS

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10.09.2019

DIGITALE PROZESSKETTE SICHERT ZUKUNFT DES LEICHTBAUS

Vom 10. bis 12. September auf der COMPOSITES EUROPE
Ideenschmiede für Multimaterial-Leichtbau
„Ultralight in Space“: Marktstudie untersucht Raumfahrt-Leichtbautrends

Vom 10. bis 12. September auf der COMPOSITES EUROPE
Ideenschmiede für Multimaterial-Leichtbau
„Ultralight in Space“: Marktstudie untersucht Raumfahrt-Leichtbautrends

Wo Bewegung im Spiel ist, wird Gewicht schnell zum Energie-Vernichter. Wie der Leichtbau zu effizienteren und besseren Autos, Flugzeugen und Maschinen beiträgt, zeigt das Lightweight Technologies Forum (LTF) vom 10. bis 12. September im Rahmen der COMPOSITES EUROPE in Stuttgart. Im Mittelpunkt des Forums steht die wirtschaftliche Umsetzung des materialübergreifenden und ganzheitlichen System-Leichtbaus. Der Weg dorthin führt über die Digitalisierung der Prozesskette.

Von der Idee bis zum Bauteil – das ist der Weg, den das Lightweight Technologies Forum aufzeigen und begleiten will. Dazu bringt das Forum in Stuttgart aktuelle Leichtbau-Projekte zusammen, unter anderem aus dem Automobilbau, der Luft- und Raumfahrt und dem Maschinenbau – jenen Branchen, die durch ihre hohen Anforderungen an Materialien, Sicherheit und Zuverlässigkeit als Impulsgeber für viele Branchen gelten.
Die Gemeinsamkeit der vorgestellten Projekte: Eine durchgängig digitale Prozesskette trägt entscheidend zur Umsetzung der Innovationen bei. Ein weiterer Schwerpunkt sind Verbindungs- und Fügetechniken im Multimaterial-Leichtbau.

„Das Lightweight Technologies Forum versteht sich auch als branchen- und materialübergreifende Ideenschmiede, in der die Beteiligten über neue Konzepte nachdenken. Dazu holen wir erfolgreiche Vorzeige-Projekte nach Stuttgart“, sagt Olaf Freier, der beim Veranstalter Reed Exhibitions das Programm des Forums verantwortet.

Digitalisierung und Bionik gewinnen an Bedeutung
Unterstützung bei der Gestaltung des Forums kommt von der Automotive Management Consulting (AMC). Das Beratungshaus hat sich auf Leichtbaustrategien, Prozesse und Strukturen in der Automobilindustrie spezialisiert. „Leichtbau erfordert ein übergreifendes, systemisches Denken“, sagt Rainer Kurek, Geschäftsführer der AMC. „Vor allem aber ist die Digitalisierung der Prozesskette ein entscheidender Faktor. Nur durch eine virtuell- und simulationsgetriebene Gestaltungsarbeit entstehen konkurrenzfähige Leichtbau-Produkte, weil sie schneller auf den Markt kommen, die Prozess-Sicherheit garantieren und in der Entwicklung wesentlich kostengünstiger sind“, so Kurek weiter.

„Ultralight in Space“: Marktstudie zu Leichtbau-Trends in der Raumfahrt-Industrie
Vorreiter in Sachen Ultra-Leichtbau ist seit jeher die Raumfahrt, die als Innovationsmotor viele Disziplinen zu neuen Höchstleistungen treibt. Die neuesten technischen Trends werden derzeit mittels einer Marktstudie untersucht, die AMC gemeinsam mit dem luxemburgischen Raumfahrt-Zulieferer GRADEL realisiert. Die Ergebnisse werden am 10. September erstmals im LTF in Stuttgart vorgestellt.
„Auch wenn die Raumfahrt eine Nischen-Branche ist: Technische Lösungen, die hier den hohen Material-Ansprüchen genügen, beeinflussen auch andere Industrien zukunftsweisend. Darum ist es wichtig, die Kundenbedürfnisse, die Leichtbau-Strategien, Prozesse, Strukturen und Werkstoff-Entscheidung dieses Marktes zu kennen“, ist sich Rainer Kurek sicher.

Wie wichtig die Raumfahrt für die Entwicklung neuer Technologien ist, unterstreicht auch Claude Maack, Geschäftsführer von GRADEL: „Sämtliche Bauteile sind extremen Bedingungen ausgesetzt. Bereits beim Raketenstart müssen sie enormen Beschleunigungskräften standhalten. Im Weltall müssen die Materialien der Strahlenbelastung widerstehen ¬- und das über viele Jahre. Dazu kommen die hohen Temperaturunterschiede zwischen minus 185 und plus 200 Grad Celsius – alle paar Stunden im Wechsel von einem zum anderen Extrem.“

Die Frage des Materials: Composites besitzen größtes Wachstumspotential
Den größten Marktanteil unter den Leichtbauwerkstoffen haben derzeit Metalle – das größte Wachstumspotenzial wird aber den Faserverbundwerkstoffen zugeschrieben. Sie spielen ihre Stärken im Leichtbau immer öfter aus. Im Ausstellungsbereich zeigt das LTF, wie Glasfaserverstärkte (GFK) und Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) im Materialmix mit anderen Werkstoffen ihre Stärken in hybriden Strukturbauteilen zur Geltung bringen.

Zu sehen ist unter anderem ein ein Ultraleichtbausitz der Automotive Management Consulting (AMC), Alba tooling & engineering sowie der csi entwicklungstechnik GmbH, der 2018 als Machbarkeitsstudie - basierend auf der Leichtbau-Innovation xFK in 3D - im LTF als virtueller Prototyp vorgestellt wurde.
Der innovative, nur 10 kg wiegende Ultraleichtbausitz basiert auf einem besonderen Wickelverfahren für Faserverbundbauteile. Der „xFK in 3D-Prozess“ nutzt eine mit Harz imprägnierte Endlosfaser, aus dem Bauteile belastungsgerecht gewickelt und abfallfrei hergestellt werden.

Infrage kommt das Sitzkonzept für so genannte Hypercars, Sportwagen oder künftige Lufttaxis. Vor wenigen Wochen wurde der Prototyp der Öffentlichkeit präsentiert und bereits kurz darauf mit dem German Innovation Award ausgezeichnet.
In der benachbarten Lightweight Area präsentieren Aussteller weitere Leichtbau-Lösungen, darunter Strukturbauteile, Halbzeuge, technische Textilien, Klebstoffe und Kunstharze für den Automobilbau und die Luftfahrt- und Raumfahrt.

Insgesamt treffen die Besucher des Lightweight Technologies Forum und der COMPOSITES EUROPE auf 300 Aussteller aus 30 Nationen, die in Stuttgart die gesamte Prozesskette faserverstärkter Kunststoffe zeigen – von Materialien über Maschinen für die Verarbeitung bis zu konkreten Anwendungsbeispielen aus Automobilbau, Luftfahrt, Maschinenbau, Bauwesen, Windkraft sowie Sport- und Freizeitsektor. Einen besonderen Fokus richtet die Messe neben neuen Produkten auf die Fortschritte der Prozess-Technologien für die Serienfertigung.

Ultraleichtbausitz der Automotive Management Consulting

Weitere Informationen:
Leichtbau Raumfahrt Digitalisierung Bionik Composites Europe

Quelle:

Reed Exhibitions Deutschland GmbH

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Foto: PIXABAY

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11.12.2018

ASERBAIDSCHANS TEXTIL- UND SEIDENPRODUKTION STEHT VOR EINEM NEUSTART

Gewerbepark im Aufbau

Baku (GTAI) - Die aserbaidschanische Textil- und Seidenindustrie soll nach einem dramatischen Einbruch wieder eine Zukunft haben. Mehrere Initiativen verhelfen der Traditionsbranche zu einem Neubeginn.

Aserbaidschan möchte seine einst starke Textil-, Seiden- und Bekleidungsindustrie wiederbeleben. Im Jahr 1990 hatte der Sektor noch einen Anteil an der Industrieproduktion von knapp 18 Prozent - 2017 waren es gerade einmal 0,5 Prozent. Das künftige Investitionsgeschehen wird durch mehrere Initiativen bestimmt. Das sind die Umsetzung von Programmen für die Produktion und Verarbeitung von Baumwolle und Seidenkokons für Halb- und Fertigwaren, der Aufbau eines Gewerbeparks für die Leichtindustrie in Mingatschewir und die Errichtung von Filialen der Gesellschaft für handgewebte Teppiche Azerkhalcha.

Gewerbepark im Aufbau

Neue Projekte stehen in der Baumwollverarbeitung an
Anfang der 80er-Jahre hatte der Baumwollanbau im Land mit einer jährlichen Ernte von mehr als 1 Million Tonnen Rohbaumwolle Hochkonjunktur. Der Zusammenbruch der Sowjetunion, die Transformationskrise in den 90er-Jahren und eine generelle Vernachlässigung brachten die Branche fast zum Erliegen. Im Jahr 2015 erreichte die Ernte mit 35.000 Tonnen Rohbaumwolle ein historisches Tief.

Doch die Trendwende ist eingeleitet. Im Jahr 2017 wurden 207.000 Tonnen Rohbaumwolle geerntet (Prognose für 2018: 250.000 bis 260.000 Tonnen). Ein Wermutstropfen ist der geringe durchschnittliche Ernteertrag von 1,52 Tonnen pro Hektar (2017). Die Regierung kündigte eine verstärkte Förderung der Bodenbewässerung und technischen Ausstattung der Produzenten an. Bis 2022 soll die Ernte auf 500.000 Tonnen pro Jahr steigen.

Das am 13. Juli 2017 verabschiedete "Staatliche Programm für die Entwicklung des Baumwollanbaus im Zeitraum 2017 bis 2022" ist Richtschnur für die weitere Entwicklung. Projekte für die Erneuerung bestehender und den Bau neuer Fabriken für die Baumwollentkernung sowie die Verarbeitung von Baumwollfasern zu Garnen, Stoffen und Fertigerzeugnissen sind geplant. Mitte 2018 gab es im Land acht Spinnereien mit einer jährlichen Gesamtkapazität von 44.600 Tonnen Garn. Zu den Garnherstellern in Usbekistan zählen vor allem die Unternehmen Mingatschewir Textil, MKT Istehsalat Kommersiya, ASK Textil Sumgait und Azeripek (bekannter als Ipek Scheki).

Seidenindustrie wird ausgebaut
In die fast brachliegende Seidenindustrie kommt seit 2016 wieder Bewegung. Am 27. November 2017 wurde das "Staatliche Programm für die Einwicklung der Seidenraupenzucht und die Verarbeitung von Kokons der Maulbeerseidenspinner im Zeitraum 2017 bis 2025" verabschiedet. In dem Programm sind die Vorhaben zur Wiederbelebung der Branche definiert. Das jährliche Aufkommen an Kokons soll bis 2025 auf 6.000 Tonnen steigen und somit eine jährliche Herstellung von bis zu 600 Tonnen Rohseide gewährleisten. Im Jahr 2017 wurden 244 Tonnen Kokons produziert nach 71 Tonnen im Jahr 2016 (Prognosen für 2018 und 2019: etwa 500 und 1.000 Tonnen).

Die Modernisierung des Seidenkombinates Azeripek in Scheki steht ganz oben auf der Projektliste. Ansprechpartner ist die staatliche Industrievereinigung Aserbaidschans, der Azeripek und andere Betriebe unterstehen (http://www.ask.gov.az). Der Bau einer neuen Seidenspinnerei mit einer jährlichen Kapazität von 3.000 Tonnen Garn ist geplant.

Das 1931 errichtete und später erweiterte Seidenkombinat in Scheki war in den 70er- und 80er-Jahren mit etwa 7.000 fest angestellten Mitarbeitern das Flaggschiff der Seidenindustrie in der Sowjetunion. Es produzierte jährlich bis zu 400 Tonnen Rohseide und belieferte über 100 Fabriken mit Seidengarn und -zwirn. Eine ineffiziente Privatisierung, Finanzprobleme, Rohstoffmangel und Absatzschwierigkeiten führten immer wieder zu Produktionseinstellungen. Die heutigen Kapazitäten erlauben nur noch eine jährliche Produktion von bis zu 135 Tonnen Rohseide. Infolge technischer Probleme kann die Fabrik keine Fertigstoffe mehr herstellen.

Industriepark für Leichtindustrie im Aufbau
In dem 2016 gegründeten Industriepark für Leichtindustrie in Mingatschewir sollen neun Fabriken für die Herstellung von Textil- und Bekleidungserzeugnissen (Baumwoll-, Acryl- und Wollgarn, Strumpfwaren und Bekleidung) sowie anderen Erzeugnisse der Leichtindustrie (Lederschuhe und Kosmetik) errichtet werden. Der Bau weiterer Produktionsstätten ist geplant. Die Gesellschaft Textil Mingatschewir nahm im Februar 2018 die ersten zwei Fabriken im Gewerbepark in Betrieb. Sie will jährlich bis zu 20.000 Tonnen Baumwoll- und Mischgarn produzieren. Die Investitionen betrugen 46 Millionen US-Dollar (US$).

Azerkhalcha erweckt traditionelle Teppichkunst zu neuem Leben
Die Gesellschaft für die Herstellung handgewebter Teppiche Azerkhalcha hat ein ehrgeiziges Ziel: Bis 2020 sollen 30 regionale Teppichwebereien errichtet werden. Bis Ende 2017 wurden bereits zehn Filialen eröffnet. In den Jahren 2018 und 2019 kommen weitere 20 hinzu. Azerkhalcha wurde 2016 auf Initiative der Regierung gegründet. Der Staat investiert in den Jahren 2018 und 2019 rund 22 Millionen US$ in die Errichtung neuer Filialen und den Bau einer Fabrik für die Aufbereitung von Wolle.

Ab 2020 werden etwa 5.000 Beschäftigte handgewebte Teppiche unter dem Label Azerbaijan Carpet (aserbaidschanischer Teppich) für das In- und Ausland herstellen. Die Ausbaupläne für die Herstellung von handgewebten Teppichen ergeben sich aus den 2018 verabschiedeten staatlichen Programmen für die Entwicklung der Teppichkunst in Aserbaidschan und in der Autonomen Republik Nachitschewan für die Jahre 2018 bis 2022.

Aserbaidschan bietet als Produktionsstandort Chancen
Aserbaidschan kann als Produktionsstandort sowohl für die Textil- und Seidenindustrie als auch für die Bekleidungsindustrie mit einigen Vorzügen punkten. Hierzu zählen ausreichend verfügbare und schnell einzuarbeitende Arbeitskräfte, geringe Lohnkosten, steuerliche und andere Präferenzen in Gewerbegebieten sowie gute Bedingungen für den Warenabsatz.

Gute Absatzmöglichkeiten ergeben sich aus den Freihandelsabkommen mit den Ländern der Gemeinschaft Unabhängiger Staaten und den Exportchancen in die Türkei. Beim Export in diese Länder müssen keine Importzölle gezahlt werden. Davon können Bekleidungshersteller aus EU-Ländern mit Exportabsichten in die genannten Länder profitieren. Mehrere Unternehmen vor allem aus dem Baltikum sondieren derzeit ihre Chancen für einen Markteintritt.

Der Fachverband der Textilbranche Aserbaidschans sieht bei den Rahmenbedingungen für die einheimischen Bekleidungshersteller noch Handlungsbedarf bei der Regierung. So sollte die Zollbelastung für den Import von Verbrauchsmaterialien, wie von Klebstoffen, Knöpfen und Druckknöpfen sowie Reißverschlüssen, deutlich gesenkt werden.

Zu den führenden Herstellern von Bekleidung und anderen Fertigwaren der Textilverarbeitung zählen die Unternehmen Textilfabrik Baku (Baki Tekstil Fabriki), Accord Textil (Agstafa, Teil der Accord Industrial Holding), Alyans Tekstil (Sumqayit), die Bekleidungsfabrik im Gilan-Textilpark (Sumqayit), und Debet Uniform (Baku). Die Fabriken produzieren hauptsächlich Berufs- und Oberbekleidung.