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Susan Gabler und Johannes Leis vom STFI bei Untersuchungen zum Recycling smarter Textilien. Foto: Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. (STFI)
Susan Gabler und Johannes Leis vom STFI bei Untersuchungen zum Recycling smarter Textilien.
20.09.2022

SmartERZ-Projekt zum Recycling von Smart Composites

Im Automobilbau, dem Schiffsbau und der Luftfahrtindustrie sowie bei Windenergieanlagen steigen die Materialanforderungen zusehends. Die verwendeten Werkstoffe sollen leicht, ressourcenschonend und gleichzeitig hochbelastbar sein. Faserverstärkte Kunststoffe (Composites) rücken immer mehr in den Vordergrund, da deren Eigenschaften in Kombination mit Glas- oder Carbonfasern metallischen Materialien oftmals überlegen sind. Mit Fokus auf die klimaneutrale Herstellung und Nutzung von Produkten wächst auch der Bedarf an Recyclinglösungen. Im SmartERZ-Projekt TRICYCLE arbeiten Unternehmen gemeinsam an geeigneten skalierbaren und wirtschaftlich tragfähigen Prozessen zum Recycling von Smart Composites. Momentan gibt es dafür keine Anbieter oder Konzepte am Markt.

Im Automobilbau, dem Schiffsbau und der Luftfahrtindustrie sowie bei Windenergieanlagen steigen die Materialanforderungen zusehends. Die verwendeten Werkstoffe sollen leicht, ressourcenschonend und gleichzeitig hochbelastbar sein. Faserverstärkte Kunststoffe (Composites) rücken immer mehr in den Vordergrund, da deren Eigenschaften in Kombination mit Glas- oder Carbonfasern metallischen Materialien oftmals überlegen sind. Mit Fokus auf die klimaneutrale Herstellung und Nutzung von Produkten wächst auch der Bedarf an Recyclinglösungen. Im SmartERZ-Projekt TRICYCLE arbeiten Unternehmen gemeinsam an geeigneten skalierbaren und wirtschaftlich tragfähigen Prozessen zum Recycling von Smart Composites. Momentan gibt es dafür keine Anbieter oder Konzepte am Markt.

Smart Composites bestehen aus Werkstoffen, deren Funktionalisierung durch die Integration oder Applikation elektrisch leitfähiger Komponenten, z. B. Sensoren oder Mikroprozessoren, erreicht wird. Dazu zählen zum Beispiel smarte Textilien, die elektronisch wärmen, Lichtsignale geben oder zur Datenübertragung genutzt werden können. Das breite Anwendungsspektrum und die vielseitigen Einsatzgebiete dieser intelligenten Verbundwerkstoffe und Multimaterialverbunde werden perspektivisch zu einem wachsenden Bedarf und einer stärkeren Nachfrage führen.

Die funktionale und vielschichtige Verbindung verschiedener Materialien wie Kunststoff, Metall und Textil wirft beim Thema Recycling Nachhaltigkeitsfragen auf. Im Erzgebirge werden dafür bereits heute Lösungen entwickelt. Im Rahmen des WIR!-Projektes SmartERZ ist das Verbundprojekt TRICYCLE entstanden. Mit dem Fokus auf den Strukturwandel im Erzgebirge haben sich acht ortsansässige Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft zusammengetan, um ein Recyclingkonzept aufzustellen und die Grobplanung für ein erzgebirgisches Recycling Center zu entwickeln. Das Ende des Produktlebenszyklus und die Nachnutzung bzw. Wiederaufbereitung stehen dabei im Mittelpunkt des Entwicklungsprozesses. Im Ergebnis sollen effektive und maßgeschneiderte Maßnahmen für eine möglichst hochwertige Wiederverwendung entstehen. Diese sollen dem steigenden Aufkommen an Abfällen aus diesem wachsenden Bereich der deutschen Industrie begegnen und anwendungsbereit sein.

Klassische Herausforderungen für die Projektbeteiligten sind die irreversiblen Verbindungstechniken (z. B. Kleben, Faser-Matrix-Haftung), die Integration vieler verschiedener Materialien in geringen Mengen sowie Form und Größe der Bauteile. Eigene Untersuchungen sowie Feedback von Partnerunternehmen bestätigen die Notwendigkeit sowie den Nutzen eines passgenauen Recyclingprozesses für Smart Composites und intelligente Multimaterialverbünde. Das Projekt soll dazu beitragen, den Wirtschaftsstandort Erzgebirge attraktiver und zukunftsfähiger zu gestalten.

Am 1. September 2021 gestartet, kann TRICYCLE erste Ergebnisse vorweisen. Zunächst wurden die Bedarfe bei mittelständischen Unternehmen in der Region Erzgebirge abgefragt, um die aktuellen Gegebenheiten und den Status quo in Bezug auf technologische Recyclingkonzepte bestmöglich abzubilden. Für ein fundiertes Recyclingkonzept hat das TRICYCLE-Team drei Referenzbauteile für den vorgesehenen Prozess ermittelt, die in der erzgebirgischen Wirtschaft Verwendung finden, und folgenden Bereichen zugeordnet: Automotive, Technische Textilien mit applizierter Zusatzfunktion und Technische Textilien mit integrierter Zusatzfunktion.

Basierend auf dieser Auswahl, analysiert das Projektteam momentan die Herstellungs- und bisherigen Recyclingprozesse der Referenzbauteile. Das beinhaltet auch die Planung praktischer Versuche zum Recycling. Dabei fokussieren sich die Projektpartner auf ihr Know-how in verschiedenen chemischen, thermischen und mechanischen Prozessen zur Separierung, Rückführung und Wiederverwendung der eingesetzten Materialien. Um die Produkte den Recyclingtechnologien zugänglich zu machen, wurde die Herangehensweise innerhalb des Projekts angepasst, da insbesondere Textil aufgrund von Form und Struktur (z. B. endlose Struktur) herausfordernd sein kann.

Obwohl die Materialien selbst recycelbar sind, müssen diese dennoch für den Prozess optimal vorbereitet bzw. fachgerecht aufbereitet werden. Die Expertise und die Technologiekompetenz, die hierfür benötigt werden, ist bei den beteiligten Projektpartnern durch jahrzehntelange Erfahrung und zahlreiche Innovationen vorhanden. Das Zusammenspiel aller Beteiligten im Projekt TRICYCLE stellt bereits jetzt die Weichen für das geplante Recycling Center, um dieses später zum Drehkreuz zwischen regionalen Produktionsunternehmen und dem Recycling weiterzuentwickeln. Dieses soll als „Open Factory“ aufgebaut werden, um den Unternehmen des SmartERZ-Bündnisses bzw. perspektivisch der Region Erzgebirge eine gemeinsame Nutzung zu ermöglichen.

„Die Wiederverwendung der eingesetzten Ressourcen ist sowohl aus ökonomischer als auch aus ökologischer Sicht zwingend geboten. Momentan gibt es weder Anlagenbauer noch Dienstleistungsanbieter mit den entsprechenden Kompetenzen zum Recycling von Smart Composites oder Multimaterialverbünden am Markt,“ stellt Johannes Leis, der Verbundkoordinator vom Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) in Chemnitz fest.Unter Leitung des STFI als Verbundkoordinator mit seiner über 30-jährigen Erfahrung in der Textilbranche und speziellem Know-how im Recycling von Carbonabfällen haben sich weitere Unternehmen und Forschungseinrichtungen zusammengefunden. Dazu zählen das Textilunternehmen Curt Bauer GmbH, die Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb der TU Chemnitz, das Ingenieurbüro Matthias Weißflog, der Hersteller für Faserverbundbauteile Cotesa GmbH, der Spezialvlieshersteller Norafin Industries (Germany) GmbH, das Recyclingunternehmen Becker Umweltdienste GmbH und die Hörmann Rawema Engineering & Consulting GmbH. Am Ende der Projektlaufzeit sollen ein einsatzfähiges, technologisches Recyclingkonzept für die zukünftigen entstehenden smarten Produkte sowie die in der Produktion entstehenden Abfälle (bspw. durch fehlerhafte Bauteile und Randbeschnitte) und ein Konzept für den Aufbau eines Recycling Centers vorliegen, das im Erzgebirge entstehen soll.

(c) P3N MARKETING GMBH
13.03.2022

BMBF verlängert Förderung für WIR!-Bündnis SmartERZ

SmartERZ wird bis Ende 2025 weiter durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Mit einer Fördersumme von 6 Mio. EUR startet das Bündnis mit seinen Partnern, den laufenden Vorhaben und den neu eingereichten Projekten in die zweite Phase der Umsetzung.

SmartERZ wird bis Ende 2025 weiter durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Mit einer Fördersumme von 6 Mio. EUR startet das Bündnis mit seinen Partnern, den laufenden Vorhaben und den neu eingereichten Projekten in die zweite Phase der Umsetzung.

Die Vorbereitungen für die zweite Förderphase des WIR!-Bündnisses „SmartERZ: Smart Composites Erzgebirge“ starteten im Juli 2021 mit dem Aufruf an alle 197 Bündnispartner (Stand: 01/2022) zur Einreichung von Onepagern. 22 dieser einseitigen Projektskizzen gingen insgesamt bis Ende August 2021 beim Verbundkoordinator Wirtschaftsförderung Erzgebirge GmbH (WFE) ein. Abgebildet wurden darin innovative Ideen und Projekte in den Bereichen Technologieentwicklung (z. B. Oberflächenfunktionalisierung), der Entwicklung von Applikationen (z. B. in den Bereichen Automotive und Bauwesen) sowie Innovationen bei der Organisations-, Fachkräfte- und Regionalentwicklung. Nach der Begutachtung durch den SmartERZ-Beirat wurden 13 innovative Projektideen für die Abgabe von vollständigen Projektskizzen ausgewählt. Diese ergänzen die Strategie des Bündnisses SmartERZ. Mit zahlreichen Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft soll das Erzgebirge durch Innovationen im Maschinenbau, der Elektrotechnik, Kunststoffverarbeitung, Oberflächentechnik und Textiltechnik zu einem zukunftsfähigen Wirtschaftsstandort entwickelt werden. Ziel ist die Transformation der Region Erzgebirge zu einem führenden Hightech-Standort für neuartige, funktionalisierte Verbundwerkstoffe, sogenannte Smart Composites. Diese Materialien haben ein großes Innovations- und Wachstumspotential. Sie gelten als Schlüsseltechnologie und ermöglichen langfristig eine hohe regionale Wertschöpfung.

Im Ergebnis der Forschungs- und Entwicklungsprojekte entstehen funktionalisierte Textilien, die mit Sensoren, Aktoren oder Leiterbahnen ausgestattet werden, um beispielsweise Körperfunktionen oder Transportschäden messen und melden zu können, oder funktionalisierte Matrizen, z. B. Formgedächtnispolymere, deren Form nach vorheriger „Programmierung“ thermoreversibel geändert werden kann, oder funktionalisierte Oberflächen mit Selbstheilungseigenschaften bzw. optischen und haptischen Effekten. Darauf aufbauend können funktionsintegrierte Leichtbauelemente (auch: Adaptronikleichtbau), wie Kunststoffräder mit erweiterten Funktionen, z. B. elektrische Radnabenmotoren, entwickelt werden.

Auf Basis des im Oktober 2021 beim Projektträger Jülich (PtJ) eingereichten Konzepts, der Präsentation am 25. Januar 2022 beim BMBF und der anschließenden Diskussion wurden der bisherige Fortschritt, die weitere Planung für die Umsetzungsphase und die Aussichten für eine Verstetigung des Bündnisses von der Expertenjury positiv mit folgendem Statement bewertet. „Das Bündnis ist wirtschaftsgetrieben und stark regional verwurzelt, was eine hohe Anwendungsorientierung und spätere Verwertbarkeit der Ergebnisse sowie konkrete Effekte in der Region erwarten lässt.“ In den kommenden Wochen wird sich der SmartERZ-Beirat erneut beraten, um die endgültige Entscheidung zu den eingereichten Projektskizzen zu treffen. Der Start in die zweite Förderphase, die konkrete Planung mit Timeline und das gemeinsame Ziel bis 2025hat die WFE bereits fest im Blick. Um auch die Bündnispartner und interessierte Unternehmen aus Wirtschaft und Wissenschaft mit einzubeziehen, gibt das SmartERZ-Managementteam am 7. April 2022 in der Online-Veranstaltung SmartCONNECT ein Update zu Neuerungen, Zeitplan und geplanten Projekten.

Als einwohnerstärkster Landkreis Ostdeutschlands hat das Erzgebirge eine solide Entwicklungsbasis. Mit der zweithöchsten Industrie- und Handwerkerdichte in Sachsen ist die Region in zahlreichen B2B-Zulieferketten etabliert und kann eine ausgeprägte Branchenvielfalt vorweisen. Auch die Arbeitslosenquote ist im Erzgebirge eine der niedrigsten in ganz Deutschland mit einem Höchststand an sozialversicherungspflichtigen Arbeitnehmern. Dem gegenüber stehen kleinteilige Firmenstrukturen mit geringer Produktivität, die Abhängigkeit vom Metall-Automotive-Sektor mit geringen Margen in Transformation und das niedrigste Lohnniveau auf Basis des Medianentgeltes. Hier setzt SmartERZ an: Das Netzwerk verbindet kleine und mittelständische Unternehmen und bezieht auch aktuelle Forschungsprojekte ein, so dass sich Kooperationen finden und die Innovationskraft der Region durch Wissenstransfer und Zusammenarbeit voll ausgeschöpft werden kann. Unter den 197 Bündnispartnern befinden sich 152 Wirtschaftsunternehmen, 30 wissenschaftliche und 15 gesellschaftliche Einrichtungen, die gemeinsam aktiv werden können. Der Fokus auf Smarte Composite verhilft dem Erzgebirge und der geballten Technologiekompetenz der ansässigen Unternehmen zu einer überregionalen Sichtbarkeit, was wiederum zu Aufträgen mit größerem Volumen beitragen soll. Basierend auf dieser erwünschten Entwicklung können Fachkräfte gehalten und neue Stellen zu besseren Konditionen geschaffen werden.

Die digitale Innovationsplattform innovERZ.hub wurde im Hinblick auf die projektübergreifende Innovationsentwicklung im Erzgebirge, den vorbereitenden Austausch und weitere Kooperationsvorhaben im November 2020 von der WFE ins Leben gerufen. Wirtschaftsunternehmen, öffentliche Institutionen und wissenschaftliche Einrichtungen können hier online Kooperations-, Umsetzungs- und Fertigungspartner suchen und finden.

 

Weitere Informationen:
SmartErz Composites Förderung
Quelle:

P3N MARKETING GMBH

Beirat SmartERZ, Foto (v.l.n.r.): Ivo Harzdorf, Bernhard Beck, Jana Dost, Dr. Michael Wegener, Sven Schulze (c) P3N MARKETING GMBH
Beirat SmartERZ, Foto (v.l.n.r.): Ivo Harzdorf, Bernhard Beck, Jana Dost, Dr. Michael Wegener, Sven Schulze
29.11.2019

SmartErz: Neue Generation von Werkstoffen und Systemkomponenten entsteht im Erzgebirge

 Ideen für erste Forschungsprojekte zum Aufbau des Technologie- und Wirtschaftsclusters Smart Composites eingereicht

Die Unternehmer des Erzgebirges sind aus Tradition visionär. Dieser Tradition verpflichtend hat sich ein Bündnis SmartERZ (Smart Composites Erzgebirge) von derzeit 160 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft auf den Weg gemacht, um in den nächsten fünf Jahren einen innovationsgetriebenen Strukturwandel in der Region Erzgebirge zu initiieren. Das daraus entstehende Technologie- und Wirtschaftscluster im Rahmen des Programms "WIR! – Wandel durch Innovation in der Region" wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die Führung des Projekts übernahm nach über zwei Jahren intensiver Vorbereitung im Sommer diesen Jahres die Wirtschaftsförderung Erzgebirge GmbH (WFE). Strategische Unterstützung erhält sie dabei vom Bündnisbeirat unter Leitung von Jana Dost, Geschäftsführerin der IHK Chemnitz, Regionalkammer Erzgebirge und der TU Chemnitz.

 Ideen für erste Forschungsprojekte zum Aufbau des Technologie- und Wirtschaftsclusters Smart Composites eingereicht

Die Unternehmer des Erzgebirges sind aus Tradition visionär. Dieser Tradition verpflichtend hat sich ein Bündnis SmartERZ (Smart Composites Erzgebirge) von derzeit 160 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft auf den Weg gemacht, um in den nächsten fünf Jahren einen innovationsgetriebenen Strukturwandel in der Region Erzgebirge zu initiieren. Das daraus entstehende Technologie- und Wirtschaftscluster im Rahmen des Programms "WIR! – Wandel durch Innovation in der Region" wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die Führung des Projekts übernahm nach über zwei Jahren intensiver Vorbereitung im Sommer diesen Jahres die Wirtschaftsförderung Erzgebirge GmbH (WFE). Strategische Unterstützung erhält sie dabei vom Bündnisbeirat unter Leitung von Jana Dost, Geschäftsführerin der IHK Chemnitz, Regionalkammer Erzgebirge und der TU Chemnitz.

Interdisziplinäre Forschung ist Prämisse
SmartERZ hat die Aufgabe, die Innovationsfähigkeit der regionalen Unternehmen im Bereich der Smart Composites nachhaltig zu formen und zu stärken. Smart Composites sind neuartige Verbundwerkstoffe wie z. B. textilverstärkte Kunststoffe mit smarten, also intelligenten, Funktionen. Diese entstehen durch das Einbringen von Sensoren, Aktoren und weiteren miniaturisierten Elektronikkomponenten in unterschiedliche Materialien. Smart Composites gelten als Schlüsseltechnologie und verzeichnen ein sehr dynamisches Wachstum. Sie gehören zu den entscheidenden Treibern bei der Entstehung neuer Produkte. Funktionsintegrierte Verbundwerkstoffe machen mit ihren multifunktionalen Eigenschaften z. B. Autos leichter, Brücken sicherer oder Prothesen flexibler. Die Einsatzfelder sind aber bei weitem noch nicht erschlossen und gehen über Massenmärkte auch in absolute High-Tech Nischen der Industrie wie z. B. der Luft- und Raumfahrt. Nach Expertenschätzungen basieren bis zu 70 Prozent aller neuen Erzeugnisse auf diesen Werkstoffen.