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Foto: Damir Omerovic, Unsplash
12.06.2024

Nutzpflanzen zur Verringerung der Umweltbelastung durch Synthetik

Von Risotto bis zu Soßen sind Pilze seit langem ein Grundnahrungsmittel in der Küche. Jetzt zeigen Pilze das Potenzial, mehr als nur Geschmack zu bieten - als nachhaltiges, biegsames Material für die Modeindustrie.

Forscher nutzen die netzartige Struktur des Wurzelsystems des Pilzes - das Myzel - als Alternative zu synthetischen Fasern für Kleidung und andere Produkte wie Autositze.

„Es ist definitiv ein Umdenken im Herstellungsprozess“, sagt Annalisa Moro, EU-Projektleiterin beim italienischen Unternehmen Mogu, das aus dem Myzel Produkte für die Inneneinrichtung herstellt. „Man arbeitet wirklich mit der Natur zusammen, um etwas zu züchten, anstatt es zu erschaffen, und das ist irgendwie futuristisch.“

Mogu, 50 Kilometer nordwestlich von Mailand gelegen, leitet eine Forschungsinitiative zur Entwicklung von Vliesstoffen aus Mycelfasern für die Textilindustrie.

Von Risotto bis zu Soßen sind Pilze seit langem ein Grundnahrungsmittel in der Küche. Jetzt zeigen Pilze das Potenzial, mehr als nur Geschmack zu bieten - als nachhaltiges, biegsames Material für die Modeindustrie.

Forscher nutzen die netzartige Struktur des Wurzelsystems des Pilzes - das Myzel - als Alternative zu synthetischen Fasern für Kleidung und andere Produkte wie Autositze.

„Es ist definitiv ein Umdenken im Herstellungsprozess“, sagt Annalisa Moro, EU-Projektleiterin beim italienischen Unternehmen Mogu, das aus dem Myzel Produkte für die Inneneinrichtung herstellt. „Man arbeitet wirklich mit der Natur zusammen, um etwas zu züchten, anstatt es zu erschaffen, und das ist irgendwie futuristisch.“

Mogu, 50 Kilometer nordwestlich von Mailand gelegen, leitet eine Forschungsinitiative zur Entwicklung von Vliesstoffen aus Mycelfasern für die Textilindustrie.

Das Projekt mit dem Namen MY-FI hat eine Laufzeit von vier Jahren bis Oktober 2024 und bringt Unternehmen, Forschungsinstitute, Industrieorganisationen und akademische Einrichtungen aus ganz Europa zusammen..

MY-FI zeigt, wie die EU auf eine nachhaltigere Produktion und einen nachhaltigeren Verbrauch in der Textil- und Bekleidungsindustrie drängt, die in Europa rund 1,3 Millionen Menschen beschäftigt und einen Jahresumsatz von 167 Milliarden Euro erzielt.

Die EU bezieht den Großteil ihrer Textilien aus dem Ausland, produziert sie aber in Ländern wie Frankreich, Deutschland, Italien und Spanien. Auf Italien entfallen mehr als 40 % der EU-Bekleidungsproduktion.

Filigran und langlebig
Das empfindliche Material wird durch die Zugabe von biobasierten Chemikalien, die die Fasern miteinander verbinden, stärker und haltbarer gemacht.

Seine ökologische Herkunft steht im Gegensatz zu den meisten synthetischen Fasern wie Nylon und Polyester, die aus fossilen Brennstoffen wie Kohle und Öl gewonnen werden.

Das bedeutet, dass die Produktion von Kunstfasern zu den Treibhausgasemissionen beiträgt, die den Klimawandel beschleunigen. Darüber hinaus setzen diese Materialien beim Waschen Mikroplastik frei, das häufig in die Umwelt gelangt und Flüsse, Meere und Ozeane verschmutzt.

Das MY-FI-Myzel benötigt nur sehr wenig Erde, Wasser oder Chemikalien und ist damit sogar umweltfreundlicher als Naturfasern wie Baumwolle.

Kleiderprobe
Für die Modeindustrie sind die weichen, wasserabweisenden Eigenschaften des Myzels ebenso attraktiv wie seine Umweltfreundlichkeit.

Fragen Sie einfach Mariagrazia Sanua, Nachhaltigkeits- und Zertifizierungsmanagerin bei Dyloan Bond Factory, einem italienischen Modedesigner und -hersteller, der zu MY-FI gehört.

Das Unternehmen hat das auf Myzel basierende Material in schwarzer und brauner Farbe und mit gewachstem Finish verwendet, um einen Prototyp eines Kleides, eine Kombination aus Oberteil und Midirock, Taschen und kleine Lederaccessoires herzustellen.

Laserschneiden und Siebdruck wurden eingesetzt, um das Materialverhalten zu bewerten. Die Herausforderung bestand darin, sich auf die Stoffbahnen - Quadrate aus dem Myzelmaterial anstelle von herkömmlichen Textilrollen wie Baumwolle, Leinen und Polyester - sowie auf Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Nahtdichtigkeit einzustellen.

„Wir mussten das Paradigma komplett ändern und Prozesse und Kleidungsstücke auf der Grundlage des Materials entwerfen“, so Sanua.

Das Unternehmen hofft, den Verbrauchern mit dem Myzelmaterial eine Reihe von Produkten anbieten zu können, die eine Alternative zu Tierleder darstellen.

Leder-ungebunden
Volkswagen, der zweitgrößte Automobilhersteller der Welt, setzt auf Mycel-Technologien, um seinen ökologischen Fußabdruck zu verkleinern und von Leder für die Innenausstattung von Fahrzeugen wegzukommen.

Die Kunden wünschen sich zunehmend tierfreie Materialien für den Innenraum, von Sitzbezügen und Türverkleidungen bis hin zu Armaturenbrettern und Lenkrädern. Ein nachhaltiger Ersatz für Leder ist daher eine spannende Perspektive, so Dr. Martina Gottschling, Wissenschaftlerin bei Volkswagen Group Innovation.

„Ein schnell wachsendes biologisches Material, das ohne Tierversuche und mit geringem Aufwand hergestellt werden kann und zudem keine erdölbasierten Ressourcen benötigt, ist ein Wendepunkt bei den Innenraummaterialien“, sagte sie.

Das Myzelmaterial ist außerdem leichter als Leder, ein weiterer Pluspunkt für die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks von VW.

Die Beteiligung des Unternehmens an MY-FI treibt die Projektforscher an der Universität Utrecht in den Niederlanden und am I-TECH Lyon in Frankreich dazu an, die Haltbarkeit des Myzelgewebes zu verbessern. Um vom Prototyp zur Produktionslinie zu gelangen, muss das Gewebe die von VW festgelegten Qualitätsanforderungen erfüllen, damit das Material ein Fahrzeugleben lang hält.

Gottschling ist überzeugt, dass diese Herausforderung im kommenden Jahrzehnt bewältigt werden kann. „Wir sehen das Material schon jetzt als eines der hochwertigen Materialien für Innenraumanwendungen, die in Zukunft möglich sein werden“, sagte sie.

Wenn das Leben einem Tomaten schenkt
Pilze sind nicht das einzige Lebensmittel, das das Potenzial hat, eine Revolution in Sachen nachhaltiges Garn auszulösen. Laut Dr. Ozgur Atalay und Dr. Alper Gurarslan von der Technischen Universität Istanbul in der Türkei haben auch Tomatenstängel ein verborgenes Talent.

Als sie sahen, dass Tomatenstängel nach der Ernte auf den Feldern verwelkten, begannen Atalay und Gurarslan zu untersuchen, ob sich die Stängel in nachhaltige Fasern verwandeln ließen.

Tests bewiesen, dass sich die landwirtschaftlichen Abfälle tatsächlich in Garn verwandeln lassen. Doch Atalay und Gurarslan waren entschlossen, noch einen Schritt weiter zu gehen. Sie wollten aus Tomatenstängeln eine Garnart für Kleidungsstücke herstellen, die Herzschlag, Atemfrequenz und Gelenkbewegungen überwachen.

Die beiden Forscher leiten ein Projekt zur Herstellung dieser Art von elektrisch leitfähiger Kleidung aus - erstmals - nachhaltigen Materialien.

Das Projekt mit dem Namen SMARTWASTE hat eine Laufzeit von vier Jahren bis Ende 2026 und umfasst auch Hochschul- und Forschungseinrichtungen aus Deutschland, Italien, den Niederlanden und Polen.

„Das Schöne an diesem Projekt ist, dass wir mit Abfällen beginnen“, so Atalay. „Wir nehmen landwirtschaftliche Abfälle und stellen nicht nur normale Textilien her, sondern etwas viel Wertvolleres“.

Kostenvoranschläge werden zwar erst im weiteren Verlauf des Projekts erstellt, wenn die Designpartner an der Entwicklung konkreter Produkte arbeiten, aber er wies darauf hin, dass intelligente Kleidung um einiges teurer sein wird als herkömmliche.

Ein intelligentes Textilhemd könnte laut Atalay bis zu 1.000 € kosten.

Das spezielle Material, die begrenzten Produktionsmengen und die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, die erforderlich sind, um tragbare Technologien zu entwickeln, die haltbar, waschbar und bequem sind, tragen alle zu diesem Preis bei.

Fortschritte in der Technologie sollten letztendlich zu niedrigeren Produktionskosten und Verbraucherpreisen führen.

Die Saat der Erfolgspappel
Die türkische Landschaft war auch die Inspiration für einen zweiten Teil des Projekts. Die in der Türkei reichlich vorhandenen Pappelbäume und insbesondere ihre weißen, flauschigen, baumwollähnlichen Samen veranlassten Gurarslan zu untersuchen, ob sie eine nachhaltige Textilquelle darstellen könnten.

Ihre Fasern wurden zwar als zu kurz für die Herstellung von Garnen abgetan, aber die Samen haben drei besondere Eigenschaften, die für die Textilindustrie interessant sind: eine hohle, röhrenartige Struktur, die Wärme speichern kann, um thermische Eigenschaften zu erzielen, eine antibakterielle Eigenschaft und Wasserbeständigkeit.

Das Netzwerk von SMARTWASTE-Experten hat die Samen mit recyceltem Polyester gemischt, um einen Vliesstoff herzustellen, den das Team zu Textilprodukten mit verbesserten thermischen Eigenschaften verarbeiten will.

Die Forscher hoffen, dass dies erst der Anfang einer weitreichenden Umgestaltung von Textilien ist.

„Unser Ziel ist es, die nächste Generation von Forschern und Innovatoren im Bereich nachhaltiger Textilien auszubilden“, so Atalay.

(c) Saralon
04.06.2024

InkTech: Gedruckte Elektronik verändert den Automobilinnenraum

Die Automobilindustrie ist ein wichtiger Wachstumsmotor für gedruckte Elektronik. Die Einsatzbereiche decken ein breites Spektrum ab, sei es im Antriebssystem (z. B. Batteriemanagement und thermische Schnittstellen) oder im Innenraum (z. B. HMI -Technologien, Innenraumheizungen, Displays, intelligente 3D-Schnittstellen mit integrierten Licht- und Dekorationselementen) und sogar im Außenbereich von Fahrzeugen (z. B. integrierte Antennen, Photovoltaik, Leuchten und Displays).

Experten gehen davon aus, dass sich die Automobilbranche bei der Weiterentwicklung des Innenraumdesigns und der Ausstattungsmerkmale verstärkt um Differenzierung bemüht. Motive wie Kosteneffizienz, Größen- und Gewichtsreduzierung, geringerer Energiebedarf, Designfreiheit und verbesserte Ästhetik fördern den Fortschritt der gedruckten Elektronik.

Die Automobilindustrie ist ein wichtiger Wachstumsmotor für gedruckte Elektronik. Die Einsatzbereiche decken ein breites Spektrum ab, sei es im Antriebssystem (z. B. Batteriemanagement und thermische Schnittstellen) oder im Innenraum (z. B. HMI -Technologien, Innenraumheizungen, Displays, intelligente 3D-Schnittstellen mit integrierten Licht- und Dekorationselementen) und sogar im Außenbereich von Fahrzeugen (z. B. integrierte Antennen, Photovoltaik, Leuchten und Displays).

Experten gehen davon aus, dass sich die Automobilbranche bei der Weiterentwicklung des Innenraumdesigns und der Ausstattungsmerkmale verstärkt um Differenzierung bemüht. Motive wie Kosteneffizienz, Größen- und Gewichtsreduzierung, geringerer Energiebedarf, Designfreiheit und verbesserte Ästhetik fördern den Fortschritt der gedruckten Elektronik.

HMI- und Innenraumsensorik-Lösungen
Ein Hauptmarkt für gedruckte und hybride Elektronik in der Automobilindustrie ist die Entwicklung von Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI) mit nahtlosem Design. Dehnbare Elektronik- und Sensorlösungen werden in Kunststoff-, Textil- oder Lederteile integriert und verwandeln diese in intelligente Oberflächen, die das Nutzererlebnis verbessern. Leichte, flexible und dehnbare HMI-Lösungen mit anpassbaren Formfaktoren ersetzen mechanische Tasten und komplexe Verkabelungssysteme.

Flexible gedruckte Sensoren ermöglichen die Entwicklung von funktionellen HMI-Systemen mit beliebigem Sensor-Layout, die dazu dienen, Bewegungen, Klima, Lautstärke, Beleuchtung und ähnliche Funktionen mit den Fingerspitzen des Benutzers zu steuern und einzustellen. Die Kombination von Funktionalität und Ästhetik wird durch die Integration von berührungsempfindlicher Technologie mit Beleuchtung und anderen dekorativen Elementen erreicht.

Das Portfolio von Saral Inks© für diese Anwendungen reicht von dehnbaren, leitfähigen Tinten über gedruckte Sensortinten bis hin zu leitfähigen Klebstofftinten für die Befestigung von LEDs und SMDs und die Verbindung mehrerer gedruckter Elektronikschichten miteinander; alle sind leicht im Siebdruckverfahren bedruckbar.

Eingebettete Sensorlösungen in Lenkrädern, Sitzen und Sicherheitsgurten sind einige Beispiele für etablierte Verfahren zur Verbesserung der Sicherheit und des Komforts im Fahrzeuginnenraum. Fortschrittliche flexible gedruckte druck- und kapazitivempfindliche Elektronik erleichtert die Erkennung und Klassifizierung von Fahrzeuginsassen.

Heizung und Wärmemanagement
Gedruckte Temperatursensoren und Heizelemente für den Innenraumkomfort, EV-Motorantriebe oder das Wärmemanagement von Batterien sind weitere trendige Anwendungsgebiete der gedruckten Elektronik im Automobilkontext.

Gedruckte Batteriesicherheitssensoren sorgen für eine frühzeitige Erkennung kritischer Situationen in den Batteriepaketen auf unkomplizierte und sehr effiziente Weise. Diese flexible und dünne gedruckte Elektronik auf Polymerfolien mit Heiz- oder Sensorfunktion ermöglicht eine einfache Handhabung und Integration zwischen einzelnen Zellen innerhalb des Batteriemoduls. Sie sorgen für eine gleichmäßige Verteilung der Ladung, verhindern eine Überladung und verbessern die Lebensdauer der Batterie.

Zu den Saral Inks©-Lösungen für ein umfassendes Wärmemanagement gehören funktionale Tinten für gedruckte Sensor- und Heizelemente, die sich für die Batterieüberwachung, Sitz- und Bodenheizung sowie Entfroster-Systeme eignen.

Intelligente Oberflächen mit 3D-Geometrie
Film-Insert-Molding und In-Mold Electronics (IME) gelten als bahnbrechende Technologien für die Integration gedruckter Elektronik in Automobilteile, wobei sich IME als vielversprechende Lösung für die Herstellung intelligenter 3D-Oberflächen erweist, bei denen leitfähige Druckfarben die zentrale Rolle spielen.

Das Herzstück von IME ist das Thermoformverfahren für gedruckte Elektronik, das mit hohem Druck und hohen Temperaturen arbeitet.

Die leitfähige Tinte Saral StretchSilver 800 zeigt eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit, wenn sie auf Polycarbonat (PC) gedruckt wird und 3D-Tiefziehverfahren durchläuft, ohne dabei an Funktionalität einzubüßen.

Quelle:

Saralon