Aus der Branche

• Kohlenstoff mit mehreren Leben

Geht es um die Zukunft der motorisierten Mobilität, reden alle vom Antrieb: Wie viel E-Auto, wie viel Verbrenner verträgt die Umwelt und braucht der Mensch? Zugleich stellen neue Antriebe erhöhte Anforderungen nicht nur an den Motor, sondern auch an dessen Gehäuse und die Karosse: Für solch anspruchsvolle Anwendungen kommen häufig Carbonfasern zum Einsatz. Wie der Antrieb der Zukunft, sollten auch die Werkstoffe am Fahrzeug umweltfreundlich sein. Deshalb ist Recycling von Carbonfasern gefragt. Lösungen dafür haben Institute der Zuse-Gemeinschaft entwickelt.

Carbonfasern, auch als Kohlenstofffasern oder verkürzt als Kohlefasern bekannt, bestehen fast vollständig aus reinem Kohlenstoff. Sehr energieaufwändig wird er bei 1.300 Grad Celsius aus dem Kunststoff Polyacrylnitril gewonnen. Die Vorteile der Carbonfasern: Sie haben kaum Eigengewicht, sind enorm bruchfest und stabil. Solche Eigenschaften benötigt man z.B. am Batteriekasten von E-Mobilen oder in Strukturbauteilen der Karosserie. So arbeitet das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) aktuell gemeinsam mit Industriepartnern daran, statisch-mechanische Stärken der Carbonfasern mit Eigenschaften zur Schwingungsdämpfung zu verknüpfen, um die Gehäuse von E-Motoren im Auto zu verbessern. Angedacht ist in dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt die Entwicklung sogenannter Hybridvliesstoffe, die neben der Carbonfaser als Verstärkung weitere Faserstoffe enthalten. „Wir wollen, die Vorteile unterschiedlicher Faserstoffe verbinden und so ein optimal auf die Anforderungen abgestimmtes Produkt entwickeln“, erläutert Marcel Hofmann, STFI-Abteilungsleiter Textiler Leichtbau.

Damit würden die Chemnitzer Forschenden bisherige Vliesstoff-Lösungen ergänzen. Sie blicken auf eine 15-jährige Geschichte in der Arbeit mit recycelten Carbonfasern zurück. Der globale Jahresbedarf der hochwertigen Fasern hat sich im vergangenen Jahrzehnt fast vervierfacht, laut Angaben der Industrievereinigung AVK auf zuletzt rd. 142.000 t. „Die steigende Nachfrage hat das Recycling immer stärker in den Fokus gerückt“, betont Hofmann. Carbonfaserabfälle sind ihm zufolge für etwa ein Zehntel bis ein Fünftel des Preises von Primärfasern erhältlich, müssen aber noch aufbereitet werden. Dreh- und Angelpunkt für den Forschungserfolg der recycelten Fasern sind konkurrenzfähige Anwendungen. Die hat das STFI nicht nur am Auto, sondern auch im Sport-Freizeitsektor sowie in der Medizintechnik gefunden, so in Komponenten für Computertomographen. "Während Metalle oder Glasfasern als potenzielle Konkurrenzprodukte Schatten werfen, stört Carbon die Bilddarstellung nicht und kann seine Vorteile voll ausspielen“, erläutert Hofmann.

Papier-Knowhow nutzen
Können recycelte Carbonfasern nochmals den Produktkreislauf durchlaufen, verbessert das ihre CO2-Bilanz deutlich. Zugleich gilt: Je kürzer die Carbonfasern, desto unattraktiver sind sie für die weitere Verwertung. Vor diesem Hintergrund entwickelten das Forschungsinstitut Cetex und die Papiertechnische Stiftung (PTS), beide Mitglieder der Zuse-Gemeinschaft, im Rahmen eines Forschungsvorhabens ein neues Verfahren, das bislang wenig geeignet erscheinende Recycling-Carbonfasern ein zweites Produktleben gibt. „Während klassische Textilverfahren die ohnehin sehr spröden Recycling-Carbonfasern in Faserlängen von mind. 80 mm trocken verarbeiten, beschäftigten wir uns mit einem Verfahren aus der Papierindustrie, welches die Materialien nass verarbeitet. Am Ende des Prozesses erhielten wir, stark vereinfacht gesprochen, eine flächige Matte aus recycelten Carbonfasern und Kunststofffasern“, erläutert Cetex-Projektingenieur Johannes Tietze das Verfahren, mit dem auch 40 mm kurze Carbonfasern zu attraktiven Zwischenprodukten recycelt werden können. Das danach in einem Heißpressprozess entstandene Erzeugnis dient als Grundmaterial für hochbelastbare Strukturbauteile. Zusätzlich wurden die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge durch die Kombination mit endlosfaserverstärkten Tapes verbessert. Das Recyclingprodukt soll, so die Erwartung der Forschenden, glasfaserverstärkten Kunststoffen, Konkurrenz machen, z.B. bei Anwendungen im Schienen- und Fahrzeugbau. Die Ergebnisse fließen nun in weiterführende Forschung und Entwicklung im Kooperationsnetzwerk Ressourcetex ein, einem geförderten Verbund von 18 Partnern aus Industrie und Wissenschaft.

Erfolgreiche Umsetzung in der Autoindustrie
Industriereife Lösungen für die Verwertung von Carbonfaser-Produktionsabfällen werden im Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) entwickelt. Mehrere dieser Entwicklungen wurden mit Partnern beim Unternehmen SGL Composites in Wackersdorf industriell umgesetzt. Die Aufbereitung der so genannten trockenen Abfälle, hauptsächlich aus Verschnittresten, erfolgt nach einem eigenen Verfahren. „Dabei führen wir die geöffneten Fasern verschiedenen Prozessen zur Vliesherstellung zu“, sagt die zuständige Abteilungsleiterin im TITK, Dr. Renate Lützkendorf. Neben den Entwicklungen für den Einsatz z.B. im BMW i3 in Dach oder Hintersitzschale wurden im TITK spezielle Vliesstoffe und Verfahren für die Herstellung von Sheet Molding Compounds (SMC) etabliert, das sind duroplastische Werkstoffe, die aus Reaktionsharzen und Verstärkungsfasern bestehen und zum Pressen von Faser-Kunststoff-Verbunden verwendet werden. Eingang fand dies z.B. in einem Bauteil für die C-Säule des 7er BMW. „In seinen Projekten setzt das TITK vor allem auf die Entwicklung leistungsfähigerer Prozesse und kombinierter Verfahren, um den Carbonfaser-Recyclingmaterialien auch von den Kosten her bessere Chancen in Leichtbauanwendungen einzuräumen“, betont Lützkendorf. So liege der Fokus gegenwärtig auf dem Einsatz von CF-Recyclingfasern in thermoplastischen Prozessen zur Platten- und Profilextrusion. „Ziel ist es, die Kombination von Kurz- und Endlosfaserverstärkung in einem einzigen, leistungsfähigen Prozess-Schritt zu realisieren.“

• Kompakte Lösung mit großer Wirkung

Moderne Schallabsorber optimieren das Klangerlebnis. Sie leisten in Tonstudios und Konzerthallen wertvolle Dienste, können aber auch im Alltag überall eingesetzt werden, wo die Geräuschkulisse stört. Bisher sind diese Absorber wuchtig und wenig geeignet für kleine Räume. Die DITF haben gemeinsam mit der Kaiser Möbelwerkstätten GmbH einen Schallabsorber entwickelt, dessen effektive Technik auf kleinstem Raum Platz findet. Er absorbiert nicht nur hohe und mittlere, sondern auch tiefe Frequenzen. Das Forschungsprojekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Für die mittleren und hohen Frequenzen ist ein Textil zuständig. Die tiefen Frequenzen werden durch eine neuartige Kavernenstruktur aufgenommen. Die Hohlräume sind so angeordnet, dass sie trotz deutlich kleinerer Bautiefe und geringerem Volumen wie klassische Helmholtzresonatoren wirken. Die Wissenschaftler konnten nachweisen, dass sich diese beiden Prinzipien nicht nur ergänzen, sondern gegenseitig verstärken. Das Ergebnis ist ein optimales Klangerlebnis.

Da es das kompakte Bauteil in verschiedenen Größen und Farben gibt, passt es auch gut in Großraumbüros oder in Wohnräume, die an dicht befahrenen Straßen liegen. „Gerade der Autoverkehr verursacht die tiefen Töne, die von vielen herkömmlichen Schallabsorbern nicht herausgefiltert werden können“ erklärt Karsten Neuwerk, wissenschaftlicher Mitarbeiter an den DITF.

Die im Forschungsprojekt entwickelten Schallabsorber sind nachhaltig und das nicht nur, weil sie umweltschonend hergestellt werden. Die Vereinten Nationen haben in ihrer Agenda 2030 17 Nachhaltigkeitsziele festgelegt, zu denen auch Gesundheit und Wohlergehen gehören. Lärmschutz spielt bei der sogenannten „Psychoakustik“ eine wichtige Rolle. „Mit unserer Forschungsarbeit setzen wir nicht nur technische Standards, sondern sorgen mit der optimalen Laustärke und Tonmodulation auch für ein angenehmes Hörereignis, das das Wohlbefinden fördert“ fasst Dr. Michael Haupt zusammen. Er leitet den Bereich E-Textilien, Automatisierung und Akustik an den DITF. Das Ergebnis des Forschungsprojektes sind mehrere Demonstratoren deren Wirksamkeit messtechnisch nachgewiesen werden konnte:Die Absorber werden noch in diesem Jahr für Architekten, Tontechniker und private Verbraucher auf dem Markt erhältlich sein.

In dem vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) geförderten Verbundprojekt „AeroFurnace“ ist es dem Konsortium, bestehend aus dem Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) als Verbundkoordinator, dem Ofenbauer FCT Systeme und der SGL Carbon, gelungen, die Wärmedämmeigenschaften eines neuen Verbundwerkstoffs gegenüber kommerziell verfügbaren filzbasierten Kohlenstoff-Werkstoffen um bis zu 120 Prozent zu verbessern. Damit konnten die Projektpartner in eine neue Qualitätsstufe der Wärmedämmung bei industriellen Hochtemperaturanwendungen vorstoßen und den Weg für energieeffizientere Wärmedämmung ebnen.

Dr. Gudrun Reichenauer, Koordinatorin des Verbundprojekts und Leiterin der Arbeitsgruppe Nanomaterialien am ZAE Bayern: „In diesem Projekt ist es uns durch intensive Zusammenarbeit gelungen, neueste Erkenntnisse aus der Welt der Nanomaterialien für den Markt zugänglich zu machen und damit neue Maßstäbe im Bereich der Wärmedämmmaterialien zu setzen.“

Dr. Thomas Kirschbaum, Leiter des Projekts bei der SGL Carbon: „In Ofensimulationen beim Partner FCT konnten wir bereits nachweisen, was das neue Material kann: Je nach Temperaturprogramm können mit dem neuen Wärmedämmwerkstoff bis zu 40 Prozent der benötigten Prozessenergie eingespart werden. Das Potential des neuen Werkstoffs ist groß.“ Diese Vorhersage wird im Rahmen des noch laufenden BMWi-Projekts im zweiten Halbjahr 2020 in einem Demonstratorbauteil unter realen Bedingungen überprüft werden.

Dr. Jürgen Hennicke, Leiter des Projekts und der F&E-Abteilung bei FCT Systeme: „Als führender Hersteller von industriellen Vakuum- oder Schutzgas-Hochtemperaturöfen können wir mit der neuen Generation von Isoliermaterialien Öfen realisieren, die ein günstigeres Verhältnis von Nutzraum zu den Außenmaßen haben, und damit dem Kunden eine bessere Kosteneffizienz und Produktivität bieten.“

Aktuell konnte anhand von Labormustern in Form von Platten bereits gezeigt werden, dass sich die Herstellung des neuen Werkstoffs über technisch einfache Prozesse abbilden lässt und prinzipiell gut skalierbar ist. Bis zum serienreifen Produkt ist allerdings noch ein Stück Weg zu gehen.

Der drittgrößte Anteil der Endenergie in Deutschland wird für die Erzeugung von Wärme in industriellen Prozessen verbraucht (22,6 Prozent). In vielen Branchen, z. B. in der Stahl- und Keramikindustrie, laufen energieintensive Hochtemperaturprozesse oberhalb von 1000°C ab – diese allein benötigen knapp 50 Prozent der industriellen Prozesswärme. Geeignete Wärmedämmmaterialien können den Energiebedarf bei gleichbleibendem Nutzvolumen deutlich senken.

Die Medizinprodukte-Branche ist "mittelständisch geprägt, flexibel und innovationsstark, was alleine dadurch zum Ausdruck kommt, dass 9 Prozent des Umsatzes wieder in Forschung und Entwicklung investiert werden." Das sagte der Mittelstandsbeauftragte der Bundesregierung, Staatssekretär Thomas Bareiß MdB auf der Mitgliederversammlung des Bundesverbandes Medizintechnologie, BVMed, am 19. Juni 2020 in Berlin. "Der Mittelstand ist unser starker Anker in der Wirtschaft, auch weil die Unternehmen oftmals familiengeführt sind und langfristig Verantwortung übernehmen", so der Wirtschaftspolitiker vor rund 100 MedTech-Unternehmen in Berlin und am Computer per Livestream.

Thomas Bareiß ist seit dem 1. April 2020 der neue Beauftragte der Bundesregierung für den Mittelstand, Bundestagsabgeordneter aus Baden-Württemberg und Mitglied im CDU-Bundesvorstand.

Nach der COVID-19-Krise sei es wichtig, wieder zu marktwirtschaftlichen Prinzipien zurückzukehren und den staatlichen Einfluss zurückzuschrauben. "Wir müssen längerfristig denken, um aus der Krise gestärkt hervorgehen zu können", mahnte Bareiß. Dazu gehöre es, die steuerlichen Rahmenbedingungen zu verbessern, die Energiekosten zu stabilisieren und Entbürokratisierung und Vereinfachung voranzutreiben. Bareiß verwies vor den MedTech-Unternehmen zudem darauf, dass ein Drittel des Gesamtpakets der Bundesregierung zur Bewältigung der Corona-Krise in neue Technologien, in künstliche Intelligenz und in das Gesundheitssystem investiert werde. Bei der notwendigen Digitalisierung müsse man "mehr tun für Infrastruktur und Anwendung".

Der BVMed-Vorstandsvorsitzende Dr. Meinrad Lugan hatte auf die besondere Bedeutung des MedTech-Mittelstands hingewiesen. "93 Prozent der Unternehmen unserer Branche haben weniger als 250 Mitarbeiter. Die KMUs sind also bei uns der Normalfall. Es gibt alleine 13.000 Kleinstunternehmen mit rund 60.000 Beschäftigten. Die Branche beschäftigt in Deutschland insgesamt über 215.000 Menschen. Alleine in den letzten 5 Jahren sind über 12.000 neue Stellen geschaffen worden." Lugan forderte vor allem innovationsfreundliche Rahmenbedingungen ein. "Dazu gehören schlanke und schnelle Prozesse und ein konsequenter Abbau an bürokratischen Hemmnissen."

Forschende aus aller Welt diskutierten Zellkonzepte von elektrochemischen Reaktoren

Eine Plattform bieten für den interdisziplinären Austausch auf dem Gebiet elektrochemischer Zellen – mit dieser Zielsetzung startete Jan Girschik die Planung für das erste »E3C – Electrochemical Cell Concepts Colloquium«. Dieses Ziel hat der Wissenschaftler des Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT definitiv erreicht: Über 130 Forschende aus 13 Ländern – darunter Kanada, die USA, Uruguay, Indien, Griechenland, Großbritannien und sieben weitere europäische Nationen – nahmen an der Online-Veranstaltung am 14. Mai teil. Ihre Vorträge und Diskussionen drehten sich um Gemeinsamkeiten und potenzielle Kombinationsmöglichkeiten von Zellkonzepten und Fluidführungen für Flow-Batterien, Brennstoffzellen, Elektrolyse-, Elektrosynthese- und Elektrodialysezellen.

In welche Richtung die weitere Entwicklung in Zukunft gehen könnte, verdeutlichte Edward Roberts von der University of Cagliary am Beispiel einiger »wacky ideas«, an denen sein Team und er aktuell arbeiten. Dazu gehören komplexe Zellen mit beweglichen Festbettelektroden, eine oszillierende Fluidführung sowie Modifikationen mit magnetischen Feldern.

Neue Wege zur Gestaltung von Elektroden
Innovative Ideen stellte auch Prof. Matthias Wessling vor. Der Wissenschaftler der RWTH Aachen hielt die zweite Keynote mit dem Titel »Free form fabrication of electrochemical membrane reactors« und betonte: »Die Integration von Reaktions- und Trennsystemen für Elektroden ist ein wunderbarer, wissenschaftlicher Spielplatz für elektrochemische Ingenieurinnen und Ingenieure.“ Auf dem Aachener Spielplatz sind u. a. nickelbasierte Anoden für die Oxidation von Lignin entstanden – und zwar in Gestalt keramischer Membranrohre. Diese können z. B. per 3D-Druck, selektivem Lasersintern und laserloser additiver Fertigung hergestellt werden, so Matthias Wessling.

Um die Kreativität der Teilnehmenden mit Blick auf die Gestaltung von Elektroden anzuregen, stellte er zudem verschiedene Formen vor, mit denen sein Team und er arbeiten. Abschließend thematisierte er Röhrenreaktoren sowie den Einsatz von Durchfluss- und Slurry-Elektroden.

Auf die Keynotes folgten weitere Vorträge in drei Sessions: Im Fokus von »Cell design and fluid flow« standen Zellkonzepte und innovative Strömungsführungen unterschiedlicher Reaktorarten. In der Session »Functional components« ging es u. a. um Membranen und poröse Elektroden, während sich die Session »Stack design, testing and sealing technology« primär um den bipolaren Aufbau von elektrochemischen Reaktoren drehte. Die Vortragenden kamen u. a. von dem Institut für Mikrosystemtechnik IMTEK, dem Karlsruher Institut für Technologie, dem DECHEMA-Forschungsinstitut, der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg, der TU Clausthal, der ZBT GmbH sowie dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB und dem UMSICHT.

Effiziente BCF-Garnvertangelung

Wesentliche technologische Änderungen an der Tangeleinheit RoTac³ von Oerlikon Neumag führen zu einer noch effizienteren BCF-Garnvertangelung. Zum einen wurde die Tangeldüse strömungstechnisch optimiert, sodass bei gleicher Knotenstärke der Luftdruck um ca. 10 Prozent im Vergleich zur Vorgängerversion gesenkt werden kann. Weiterhin sind die Lagerungen der Düsen verbessert worden. Folglich lassen sich entweder noch höhere Geschwindigkeiten oder Düsenringe mit höheren Lochzahlen fahren, was in noch mehr Knoten im Garn resultiert.

Mit RoTac³ lassen sich Tangelknoten deutlich gleichmäßiger setzen als mit anderen marktüblichen Tangeleinheiten, auch bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten. Häufige Tangelaussetzer gehören der Vergangenheit an. Das sorgt für eine bessere Garnqualität und wirkt sich positiv auf den Weiterverarbeitungsprozess aus. Das Ergebnis daraus: ein sichtbar ebenmäßigeres Erscheinungsbild des Teppichs. Für die Garnproduzenten ist eine stabile und effiziente Garnproduktion sehr wichtig. Nicht nur die Gleichmäßigkeit der Tangelknoten, auch die Energieeffizienz der RoTac3 macht die Investition interessant. Die Tangeleinheit spart bis zu 50 Prozent Energie für die Drucklufterzeugung. Vor dem Hintergrund steigender Energiepreise ist dies eine gute Voraussetzung für eine Optimierung der Produktionskosten. Diverse Nachrüstaufträge konnte Oerlikon Neumag seit der Markteinführung der RoTac3 im Jahr 2015 bereits abschließen. Auch Neuanlagen sind vorwiegend mit RoTac³ ausgerüstet. Bei der neueren BCF S8 gehört die RoTac³ zum Standardlieferumfang. Optional ist die Tangeleinheit sowohl für die einfädige Sytec One Anlage als auch für die dreifädige S+ verfügbar und lässt sich auf Wunsch nachrüsten.
 

Mit einem klaren Fokus auf die Bedürfnisse des afrikanischen Marktes präsentiert sich das Oerlikon Manmade Fibers Segment vom 5. bis 8. März 2020 auf der Egy Stitch & Tex 2020 in Kairo. Auf dem Stand des Oerlikon Vertreters ATAG Export & Import in Halle 1, Standnummer B2 werden auch Experten von Oerlikon Barmag und Oerlikon Neumag as umfassende Produkt- und Serviceportfolio des Weltmarktführers für Chemiefasergarnanlagen erläutern.

Im Mittelpunkt stehen beim Messeauftritt des Oerlikon Segments Manmade Fibers zwei Kerntechnologien: Zum ersten Mal im afrikanischen Markt wird die neue Texturiermaschinengeneration eAFK Evo von Oerlikon Barmag vorgestellt. Sie verspricht eine höhere Geschwindigkeit und Produktivität bei konstant hoher Produktqualität, sowie einen geringeren Energieverbrauch und eine einfachere Bedienung als vergleichbare Marktlösungen. Unter den vielfältigen Features, die für spürbaren Mehrwert sorgen, überzeugen zwei besonders mit cooler Technik: der optimierte, innovative EvoHeater und der EvoCooler, eine komplett neu entwickelte aktive Kühlung.

Der zweite Technologieschwerpunkt bietet speziell dem ägyptischen Markt und den Märkten im mittleren Osten neue Chancen: Mit der BCF S8 Mono- und Tricolor Anlage von Oerlikon Neumag wird das Segment sein neues Flaggschiff im Bereich Teppichgarnproduktion vorstellen. Höchste Spinngeschwindigkeiten, bis zu 700 Einzelfilamente, feine Titer bis zu 2,5 dpf – die Leistungsdaten und technologischen Feinheiten der neuen Anlage machten bereits auf zahlreichen Messen und Roadshows im vergangenen Jahr großen Eindruck. Die Kernkomponente der Tricolor Lösung ist die neue, zum Patent angemeldete Color Pop Compacting Einheit (CPC-T) für eine noch flexiblere und gleichmäßigere Farbseparation. Individuell kontrollierbare Luftdrücke je Farbe sorgen in der CPC-T für eine Vorvertangelung, welche eine Akzentuierung der Farben zur Folge hat und dadurch über 200.000 verschiede Farbschattierungen möglich macht. War es bisher auch nur schwer möglich, stark farbseparierte oder akzentuierte BCF Garne aus Polyamid 6 herzustellen, ist dies zukünftig dank der CPC-T machbar. Durch das neue Design ist die CPC-T nun auch für Prozesse mit niedrigen Fadenspannungen geeignet.

Erweitertes Produktangebot für die Herstellung von Teppichgarnen
Das Wissen über alle relevanten Technologien in der Chemiefaserspinnerei ermöglicht es Oerlikon als einzigem Hersteller weltweit, sein Leistungsangebot für die Produktion von Teppichgarnen zu erweitern. Das Anlagenkonzept auf Basis eines POY- und Texturier-Prozesses ist für einen Teppich- und Heimtextil- Produktbereich ausgelegt, der besonders weiche und bauschige Polyesterfäden mit BCF-ähnlichen Eigenschaften fordert. Zielrichtung sind hierbei Garne mit einem Titer bis zu maximal 1300dtex und typischerweise über 1000 Filamente. Typische Produkte sind zum Beispiel ein 1300dtex f1152 oder 660dtex f1152 sowie 990dtex f768. Das Maschinenkonzept besteht aus dem bekannten WINGS HD POY Wickler sowie der eAFK Big-V Texturiermaschine.

In der Kategorie „Industrie & Material“ setzte sich das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt e.V. (TITK) im diesjährigen Wettbewerb gegen zahlreiche Mitkonkurrenten durch. Die flexiblen, metallfreien Heizfolien mit integriertem Überhitzungsschutz überzeugten die Jury unter Vorsitz von Prof. Dr. habil. Ulrich S. Schubert. Institutsdirektor Benjamin Redlingshöfer wertet den am 27. November 2019 in Weimar verliehenen Preis als herausragende Auszeichnung für eine exzellente Leistung in der wirtschaftsnahen Forschung sowie für den erfolgreichen Transfer von Forschungsergebnissen in die Industrie.

Weimar / Rudolstadt – Der Rudolstädter Wettbewerbsbeitrag lautete „PTC-ThermoMat“ – Effizientes Thermomanagement mittels flexibler, metallfreier Heizmaterialien auf Polymerbasis". Die Heizfolien mit dem sogenannten PTC-Effekt waren in diesem Jahr auch auf der Hannover Messe vorgestellt worden. Die Abkürzung PTC steht für „positive temperature coefficient“ und beschreibt die starke Zunahme des Widerstands mit der Temperatur. Getreu diesem Prinzip reduziert die Heizfolie ihre Leistung selbst, sie bringt also ihre eigene Thermosicherung mit. Ganz ohne zusätzliche Steuerungstechnik schützt sie so empfindliche Güter, Personen und Aggregate vor Hitzeschäden.

Das leitfähige Material kommt mit einer geringen Energiezufuhr aus und lässt sich in verschiedensten Dicken herstellen. Es ist flexibel, thermisch verformbar und unempfindlich gegenüber Strukturverletzungen. Verwendung finden kann es nicht nur in Elektrofahrzeugen, wo sich völlig neue Bereiche im Innenraum oder auch im Motorraum effizient erwärmen lassen. Einsatzgebiete eröffnen sich auch in elektrischen Fußboden- und Wandheizungen, Operationstischen, Wasserbetten, Sessel-Liften oder Aquarien.

„Erste Industriepartner haben wir bereits für diese Technologie“, sagt TITK-Direktor Benjamin Redlingshöfer. „Wir würden uns freuen, wenn der Innovationspreis dazu beiträgt, weitere Interessenten auf unsere Innovation aufmerksam zu machen. Möglicherweise können wir gemeinsam noch ganz andere Anwendungsfelder ausloten.“

Der geschäftsführende Direktor zeigt sich stolz auf das gesamte Team der TITK-Gruppe. Er dankt allen Forscherinnen und Forschern für ihr tagtägliches Engagement und gratuliert besonders dem verantwortlichen Team der Abteilung Funktionspolymersysteme mit Abteilungsleiter Prof. Dr. Klaus Heinemann, dem zuständigen Projektleiter Dr. Mario Schrödner sowie Dr. Thomas Welzel, Hannes Schache und Frank Schubert.

Seit kurzem stehen für Oerlikon Barmag Wickler der Baureihe ACW Upgrades und Retrofits zur Verfügung, mit dem für Betreiber einer POY Spinnanlage mit ACW Technologie die Vorteile des WINGS Konzeptes in greifbare Nähe rücken. Weltweit kommen für eine solche Anlagenmodernisierung mehrere tausend Wickler in Frage.

Die Vorteile des WINGS Konzeptes liegen neben Einsparungen bei Energie, Abfall und Personal vor allem auch in der gleichmäßig hohen Garnqualität: Damit punktet WINGS Garn in der Weiterverarbeitung. Besonders in der Anfärbung hebt sich das Garn von mit konventioneller Wicklertechnologie hergestellten Produkten ab.

Diese WINGS typischen Eigenschaften können Garnproduzenten jetzt auch mit dem ACW Wickler erreichen – mit einer entsprechenden Anlagenmodernisierung. Die dazu benötigten Umbaukomponenten ACW WINGS Streckfelder und ACW-Modifikationen sind als plug-in Einheiten innerhalb kürzester Zeit eingebaut, und minimieren dadurch die Stehzeit der produzierenden Anlage. Analog zu WINGS ist das neue ACW WINGS Streckfeld kompakter und führt das Garn ebenso über Röllchen statt über Fadenführer. Damit ist die Reibung für den Faden minimiert, und die Ablenkwinkel sind gleichbleibend, was wiederum Fadenspannung auf allen Spulen optimiert.

In China schon im Einsatz
Eine erste Ausbaustufe mit 96 Positionen läuft bereits erfolgreich beim chinesischen Polyestergarnhersteller Zhejiang Rongsheng. „Wir hatten bereits nach vier Tagen exzellente Garnwerte. Die Garne haben eine AA Qualität bei einer Vollspulenrate von 98% und einer Fadenbruchrate von 0,5 pro Tonne“, resümiert Xu Yongming, Werksleiter bei Rongsheng, das Modernisierungspaket. „Damit spielen wir auch mit unseren ACW Garnen wieder in der ersten Liga.“ Eine zweite Ausbaustufe mit 88 weiteren Positionen folgt Ende 2019.

Interessant ist das Umbaupaket vor allem auch durch seinen schnellen ROI (Return on investment) von unter einem Jahr. Zur Verfügung steht ACW WINGS für alle POY / HOY Wickler vom Typ ACW für Polyester, Polyamid 6 und Polyamid 6.6.

„Mit unseren Lösungen sind wir am Puls der Zeit.“ So bringt Peter Wirtz, Geschäftsbereichsleiter Industriegewebe von GKD – Gebr. Kufferath AG (GKD), sein Fazit zum GKD-Messeauftritt bei der FILTECH in Köln auf den Punkt. Noch nie konnte das Unternehmen eine vergleichbar hohe Besucherresonanz bei dieser Leitmesse für Filter- und Trenntechnik verzeichnen. Insbesondere die gezeigten Lösungen zur Wasseraufbereitung mit immer feineren Geweben, zum Mikroplastikrückhalt und zur Energieeinsparung bei der Heißgasfiltration wurden so stark nachgefragt, dass viele Besucher mehrmals kommen mussten, bis ein Ansprechpartner frei war.

Eine zentrale Rolle spielte bei vielen Gesprächen das Thema Umwelt. Hier punkten die GKD-Filtermedien und -systeme aus recycelbarem Edelstahl grundsätzlich durch mechanische Robustheit, Verschleißbeständigkeit, Schweißbarkeit und Möglichkeit zur Wiederbespannung. Die zunehmende Sensibilität der Kunden gegenüber jedwedem Einsatz von Kunststoffen oder Klebern führte gleich mehrere verantwortliche Entwickler an den Stand des Technologieführers unter den technischen Webereien. Für die unterschiedlichen Prozesse der Wasseraufbereitung standen die Gewebefamilien der Optimierten Tressen (OT) oder Porometric-Gewebe im Mittelpunkt des Interesses. Bei den Optimierten Tressen präsentierte GKD weitere Abstufungen in den Öffnungsbereichen 15 bis 5 μm. Hohe Schmutzaufnahmekapazität, geringe Verblockungsneigung und exzellente Reinigungseigenschaften qualifizieren sie für zahlreiche Schlüsselanwendungen in der Industrie. In der Mikrosiebung sind die OT mit einer geometrischen Porenöffnung von 5 μm unerreicht in Feinheit und Permeabilität. Damit setzen sie auch in der großtechnischen Wasseraufbereitung neue Maßstäbe. Porometric-Gewebe sind eine vielfach ausgezeichnete Weiterentwicklung der Optimierten Tressen. Sie gelten in der Prozess- und Ballastwasser-, ebenso wie in der Öl- und Gasfiltration als eines der leistungsstärksten Filtermedien überhaupt. Ihre konstruktiv bedingte Porosität von bis zu 80 Prozent und mehr mit entsprechend hoher Permeabilität und Bestmarken bei der Abreinigung erschließt bislang unbekanntes Effizienzpotenzial. Die meisten Standbesucher, die wegen dieser beiden Gewebefamilien das Gespräch mit GKD suchten, waren bereits von den Vorteilen dieser Gewebe für ihre Anwendungen überzeugt. Ihr Interesse galt deshalb der Verfahrens- und Engineering-Kompetenz der Filtrationsexperten. So diskutierten sie mit ihnen Fragestellungen zur Verarbeitung, zum Schweißen oder zur konstruktiven Unterstützung der dünnen Gewebe gegen Rückspüldrücke. In diesem Rahmen angedachte Lösungen gilt es nun, im Nachgang der Messe miteinander im Detail zu erarbeiten.