Aus der Branche

• ITA-Masterabsolvent gewinnt Hanns-Voith-Stiftungspreis 2023

Der Masterabsolvent Flávio André Marter Diniz des Instituts für Textiltechnik der RWTH Aachen (ITA) entwickelte in seiner Masterarbeit ultradünne Poly-Ethylen (PE)-Carbonfasern mit einem 2-3mal kleineren Filament-Durchmesser als üblich. Dazu kann mit dem Einsatz von PE-basierten Precursoren der Carbonfaser-Preis zukünftig um 50 Prozent gesenkt werden und eröffnet damit vielfältige weitere Anwendungsmöglichkeiten in Schlüsselbranchen wie Windkraft, Luft- und Raumfahrt und Automotive. Für diese bahnbrechende Entwicklung wurde Marter Diniz mit dem Hanns-Voith-Stiftungspreis in der Kategorie „Neue Werkstoffe“ ausgezeichnet. Der Preis ist mit 5.000 € Preisgeld dotiert.

Flávio André Marter Diniz gewann den Preis in der Kategorie „Neue Werkstoffe“ für seine Masterarbeit mit dem Titel „Untersuchung des Stabilisierungs- und Carbonisierungsprozesses für die Herstellung von ultra-dünnen polyethylenbasierten Carbonfasern“.

Der Einsatz von Carbonfasern in hochbeanspruchten Leichtbaulösungen wie z.B. den aktuellen Wachstumsanwendungen von Windkraftanlagen oder Drucktanks ist wegen hervorragender mechanischer Eigenschaften bei gleichzeitig geringer Dichte heute nicht mehr wegzudenken. Hohe Herstellkosten konventioneller PAN-Präkursor-basierter Carbonfasern machen den Werkstoff sehr kostenintensiv. Dazu ist er nicht ausreichend verfügbar. Neue Fertigungsansätze, die alternative Rohmaterialien und Herstellprozesse erarbeiten, können ein Schlüssel und Wachstumsmotor für weitere industrielle Composites Anwendungen sein.

Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines neuen und kostengünstigen Herstellprozesses für qualitativ hochwertige ultra-dünne Carbonfasern durch einen Polyethylen-Präkursor. Dazu sollte der heute zeitlich aufwändige Sulfonisierungsprozess deutlich verkürzt werden. Als Ergebnis stellte Marter Diniz neuartige ultra-dünne polyethylenbasierte Carbonfasern mit einem Filament-Durchmesser < 3 μm mit einer hervorragenden Oberflächenqualität der Fasern ohne erkennbare strukturelle Defekte her. Der Faserdurchmesser ist 2-3-mal kleiner als bei herkömmlichen PAN-basierten CF. Damit ist die Grundlage für mechanisch hochwertige Materialeigenschaften gegeben. Parallel konnte die Sulfonisierungsdauer um 25 Prozent gesenkt werden. Das entwickelte Material und die Technologie setzten wichtige Meilensteine auf dem Weg zu günstigeren Carbonfasern. Mit PE-basierten Precursoren kann der Preis von CF um 50 Prozent gesenkt werden, im Vergleich zu herkömmlichen PAN-basierten CF.

Insgesamt wurden fünf weitere Nachwuchswissenschaftler in sechs Kategorien (Antriebstechnik, Innovation & Technology/Künstliche Intelligenz, Neue Werkstoffe, Papier, Wasserkraft und Wirtschaftswissenschaften vergeben. Die Hanns-Voith-Stiftung hat in diesem Jahr zum 10. Mal herausragende Nachwuchswissenschaftler mit dem Hanns-Voith-Preis ausgezeichnet.

Was einst als deutscher Erfindungsgeist und deutsche Ingenieurskunst für Wohlstand und Wirtschaftswachstum sorgte, werde bald Geschichte sein. Grundlegende wirtschaftliche Rahmenbedingungen am Wirtschaftsstandort Deutschland seien nicht mehr gegeben: verbieten, abschalten, verlagern heiße die neue Maxime, mit der Brüssel und Berlin nicht nur dem Mittelstand die Luft zum Atmen nehmen.

Der Geschäftsführer der Industrievereinigung Chemiefaser e.V., Dr. Wilhelm Rauch, und der Ressortleiter Umwelt-& Chemikalienpolitik des Zentralverbandes Oberflächentechnik e.V., Dr. Malte M. Zimmer sind sich einig in der Beurteilung der aktuellen Situation und haben mit der Aussage „Deutschland verabschiedet sich aus der 1. Liga“ einen wirtschaftspolitischen Weckruf gestartet. Deutschland sei im Abstiegskampf – allerdings finde sich anscheinend weder auf der Trainerbank noch im Management irgendjemand, der ein Interesse hätte, das aufzuhalten. Wenn das Durchreichen in die „Vierte Welt-Liga“ nicht generell durch eine sofortige politische Richtungsänderung aufgehalten werde, verliere Deutschland nicht nur weiter im Klima- und Umweltschutz oder bei den Fachkräften, sondern die Gesellschaft als Ganzes die Grundlagen ihrer Existenz und damit auch ihren gesellschaftlichen Zusammenhalt.

Von der – noch – viertgrößten Wirtschaftsnation der Welt werde es künftig ein Hauptexportgut geben: neben dem bereits erfolgten technologischen Aderlass drehten zunehmend Unternehmen, Forschende und Fachkräfte Deutschland den Rücken und wanderten in Länder ab, die die dringend notwendigen Bedingungen für Innovationen und wettbewerbsorientiertes Wirtschaften böten. Während global agierende Konzerne diese Schritte öffentlich meist unbemerkt längst eingeleitet haben, bliebe vor allem inhabergeführten Familienunternehmen nur noch wenig Zeit. In der Chemiefaserindustrie produzieren seit 2021 mehr als ein Drittel der Unternehmen in Deutschland nicht mehr oder haben ihre Produktion für immer geschlossen.

Nach der Energiekrise im vergangenen Jahr und den Erfahrungen aus der Coronazeit, die drastisch die unmittelbare Gefahr von Abhängigkeiten illustriert haben, sollte zu erwarten gewesen sein, dass seitens der Politik entsprechende Vorkehrungen getroffen werden, um das künftig zu verhindern. Weit gefehlt: eine verbotsorientierte Chemikalienpolitik, die die Substitution chemischer Stoffe zum Dogma der europäischen Politik gemacht hat, erreicht mit dem Green Deal und der Revision von REACH neue und immer größere planwirtschaftliche Höhenflüge.

Großtechnische Anlagen zur Produktion erneuerbarer Energien wie grünem Wasserstoff und Biogas oder Windkraftflügel aus Carbonfasern würden zukünftig sicher irgendwo hergestellt - in Europa nicht. Die dafür benötigten Textilmembranen und Carbonfasergewirke stehen bald auf der REACH-Verbotsliste. Der deutsche Weg zur CO2-Neutralität werde ein steiniger sein, wenn die ältesten Kohlekraftwerke wieder angeschaltet würden und alsbald jede noch verbliebene CO₂-freie Technologie, von Windkraft, Solar über Wärmepumpen zu Biogas, in der Herstellung und im Betrieb über das EU-Chemikalien- und Stoffrecht in Deutschland verboten sein wird. Alsbald werde Deutschland nicht mehr im Stande sein, die Veredlungssubstanzen für Fasern bzw. textile Abluftfilter für den Umweltschutz herstellen zu dürfen, geschweige denn ein langzeithaltbares Kugellager für eine Windkraftturbine oberflächenzuveredeln.

Was mit der Photovoltaik (PV)-Technologie bereits hervorragend funktioniert habe, so Rauch und Zimmer, klappe jetzt auch bei anderen Technologien: Abhängigkeiten von Dritten. 2010/11 war Deutschland der Innovationstreiber in der PV-Technologie. Schon in den folgenden drei Jahren sank die Zahl der Arbeitsplätze von 150.000 auf rund 30.000. Im Jahr 2023 werden 80 % der Solarzellen und 98 % der weltweit verwendeten Wafer aus dem Weltmarktführer China kommen. Den von der EU geplanten “European Chips-Act“ zur Reduzierung der Abhängigkeit von Asien werde es allein deshalb nicht geben können, weil die dazu notwendigen Prozesse und Rohstoffe in Summe aller avisierten Verbote in der EU nicht mehr erlaubt sind.

Berücksichtigt man zusätzlich, dass China die zweitgrößte Volkswirtschaft der Welt, Exportweltmeister vor den USA und Deutschland sowie einer der wichtigsten Akteure auf den globalen Finanzmärkten ist, verwundert es doch, dass Deutschland an das offiziell weiter als Entwicklungsland eingestufte Land 2020 473,4 Millionen Euro an Entwicklungshilfe zahlte.

Die drei Kernforderungen beider Verbände lauten:

• Wir brauchen umgehend eine Wirtschaftspolitik für und nicht gegen die in Deutschland und Europa produzierenden Unternehmen, für die darin beschäftigten Menschen und für den Umwelt- und Klimaschutz.
• Wir brauchen wieder eine intensive technologie- und ergebnisoffene Diskussion zwischen Fachleuten, politisch Verantwortlichen und Behörden zum Erreichen wirtschaftlicher, sicherheitspolitischer und klimatischer Ziele - und damit die Abkehr von einem Ideologie-dominierten planwirtschaftlichen Gesellschaftsentwurf.
• Innovationsprozesse, die den Einklang zwischen Ökonomie und Ökologie mittels technischer Lösungen verbessern können, müssen wieder gangbar gemacht und die Rahmenbedingungen für erfolgreiches internationales Wirtschaften geschaffen werden.

„Es ist Zeit für weniger Ideologie und mehr Wissen in Deutschland und in Europa“, schließen die Verbandsvertreter ihr Statement.

Freudenberg Performance Materials (Freudenberg) präsentiert auf der JEC in Paris, Frankreich, Oberflächenvliesstoffe und Kernmaterialien für faserverstärkte Kunststoffe. Durchflussmedien und Abstandhalter von Enka® Solutions für effiziente Vakuuminfusions-, Harztransfer- und Schaumspritzguss-Prozesse erweitern das Produktportfolio des Herstellers technischer Textilien.

Die faserverstärkten Kunststoffe umfassen eine Vielzahl an Vliesstoffen aus Glas, PAN und PET sowie Kernmaterialien für die Herstellung von Leichtbaukonstruktionen. Die Materialien sind für verschiedene Anwendungsbereiche geeignet -  vom Aufbau einer Korrosionsschutzschicht im Rohr- und Behälterbau über die Erzeugung glatter, UV-beständiger Oberflächen bei Fassadenplatten bis hin zu speziellen Einsatzzwecken in diversen Endanwendungen. Für die Oberflächenvergütung faserverstärkter Kunststoffe bietet Freudenberg abriebfeste, korrosionsbeständige, optisch glatte und mechanisch belastbare Hightech-Vliesstoffe an.

Die Produkte von Enka® Solutions zeichnen sich durch ihre typischen 3D-Strukturen aus verschränkten Polymerfilamenten aus, durch die sie sich bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen besonders gut als Fließmedien und Abstandhalter eignen.

Der AVK-Arbeitskreis SMC/BMC und die European Alliance for SMC BMC organisieren gemeinsam die SMCCreate 2023 - eine Konferenz zum Thema Design mit SMC- und BMC-Verbundwerkstoffen. Die Veranstaltung, die Einblicke in den gesamten Produktdesignprozess von der Idee bis zur Herstellung der Teile bietet, richtet sich sowohl an erfahrene Designer als auch an jene, die neu in der Anwendung dieser Materialien sind.

Rund 60 Teilnehmer aus ganz Europa besuchten die erste SMCCreate Designkonferenz, die im Juni 2022 in Antwerpen stattfand. Die SMCCREATE 2023 findet vom 7. bis 8. November 2023 in Prag (Tschechische Republik) im Vienna House by Wyndham Diplomat Prague statt; Konferenzsprache ist Englisch. Nach dem erfolgreichen Start freuen sich die AVK und die European Alliance for SMC BMC auf die zweite Auflage der Veranstaltung und laden Referenten ein, sich bis zum 27. Februar mit ihren Präsentationsvorschlägen zu bewerben (Mailadresse: info@avk-tv.de).

Das Ziel der Konferenz ist die Unterstützung von Designern und Ingenieuren bei der Auswahl der besten Materiallösung für ihre Anwendungen. Der Schwerpunkt der Präsentationen liegt auf bewährten Verfahren und industriellen Lösungen, der Herstellung von SMC- und BMC-Komponenten, der Materialauswahl und der Produktentwicklung über den gesamten Produktlebenszyklus, vom Design bis zur Nachhaltigkeit.

Textilien für technische Verpackungen von Freudenberg Performance Materials (Freudenberg) haben einen um 35 Prozent reduzierten CO₂-Fußabdruck. Möglich macht das ein hoher Anteil an recycelten Rohstoffen. Eine unabhängige Studie zur Ökobilanz (LCA) von Evolon®-Materialien zeigte zusätzliche Vorteile wie Energieeinsparungen und geringeren Wasserverbrauch. Darüber hinaus verbessert die Haltbarkeit von Evolon® die Nachhaltigkeit der technischen Verpackungen über den gesamten Lebenszyklus.

Mit dem Ersatz von Virgin-PET durch recyceltes PET verringerte sich der CO₂-Fußabdruck von Evolon®-Verpackungstextilien um 35 Prozent. Dies ist das Ergebnis einer Studie eines unabhängigen Beratungsunternehmens für Ökobilanzen (Life Cycle Assessments, kurz LCA) und Ökodesign. Dabei handelt es sich um eine Cradle-to-Gate-Bewertung mehrerer Evolon®-Produkte, die Virgin-PET oder recyceltes PET enthalten. Die Studie erfolgte nach den Normen ISO 14040 / ISO 14044, wobei sie den Empfehlungen des „Product Environmental Footprint“ und der „Circular Footprint Formula“ der Europäischen Union folgt. Die Studie wurde 2022 abgeschlossen.

Evolon®-Mikrofilament-Textilien haben eine geringe CO2-Bilanz, da ihr Herstellungsprozess CO2-arme Energiequellen verwendet. Die Textilien sind leicht und können über die gesamte Produktionsdauer eines zu verpackenden Teils, z.B. in der Automobilindustrie, wiederverwendet werden.  Darüber hinaus enthalten die neuen Evolon® RE-Textilien bis zu 85 Prozent recyceltes PET. Dies wird im eigenen Haus aus Post-Consumer-PET-Flaschen hergestellt.

Durch die Verwendung von wiederverwendbaren Verpackungen aus Evolon®-Textilien werden Einwegverpackungen vermieden. Transportverpackungen aus Evolon®-Textilien bieten kratzfreien, fusselfreien und erstklassigen Oberflächenschutz für Kunststoffformteile, lackierte Teile und andere empfindliche Industrie- und Automobilteile. Dies trägt zur Senkung der Ausschussrate bei und führt sowohl zu finanziellen als auch ökologischen Vorteilen.

• Auszeichnung für endkonturnahe 3D Gewebe für den Einsatz in Faserkunststoffverbundbauteile verliehen

Im Rahmen des JEC FORUM DACH 2022 fand am 29. November die Verleihung der AVK-Innovationspreise in Augsburg statt. Der Innovationspreis in der Kategorie „Forschung/Wissenschaft“ (1. Platz) wurde für die Entwicklung sphärisch gekrümmte Faserkunststoffverbundbauteile (FKV) aus endkonturnah gefertigten Geweben an das Wissenschaftlerteam Dipl.-Ing. Dominik Nuss, Dr.-Ing. Cornelia Sennewald und Prof. Dr.-Ing. habil. Chokri Cherif verliehen.

Mit der Entwicklung der Technologie des abzugsfreien Jacquard-Webens sowie des seit vielen Jahren am ITM der TU Dresden fest etablierten technologischen Know-hows auf dem Gebiet hochkomplexer 2D- und 3D-Gewebegeometrien ist es Dominik Nuss gelungen, allein durch gezielte Variation der Gewebebindung lokal unterschiedliche Garnlängen in die Gewebestruktur einzuarbeiten. Dadurch lassen sich ohne zusätzliches Drapieren völlig neuartige Gewebe herstellen, insbesondere sphärisch gekrümmte Gewebe, aber auch großformatige Spiralgewebe oder Kurvengewebe.

Besonders hervorzuheben ist, dass mit deutlich reduzierten Preformingschritten die geforderte endkonturnahe Geometrie des zu verstärkenden Bauteils abgebildet werden kann. Ein durchgängiges simulations-gestütztes Engineering vom CAD-Entwurf bis zur integral gewebten 2D- und 3D-Preform mittels hochkomplexer Bindungsentwicklung für räumliche Konstruktionen ist ein Alleinstellungsmerkmal am ITM, welches unerlässlich für die Entwicklung dieser zukunftsträchtigen gewebten Hightech-Strukturen war. Diese Technologie ist völlig neuartig und wurde bisher so in keinster Weise durchgeführt. Die Gewebestrukturen zeichnen sich aufgrund ihrer Geometrievielfalt und den Einsatzmöglichkeiten durch einen hohen Innovationsgrad aus, können in zahlreichen Anwendungen eingesetzt werden und zur Erschließung völlig neuer Anwendungsfelder beitragen. Die Technologie ist auf allen Jacquard-Webmaschinen mit einer Zusatzvorrichtung umsetzbar und die Preformgeometrie wird lediglich durch die Ansteuerung der Jacquardmaschine bestimmt. Die Preformgeometrie kann die volle Arbeitsbreite der Webmaschine einnehmen.

Professor Chokri Cherif, Institutsdirektor des ITM freut sich mit seinem Team sehr über die kontinuierlichen Forschungserfolge auf dem stetig wachsenden Forschungsfeld der 3D-Webtechnik, die am ITM in enger Kooperation mit der Industrie und Anwendern erzielt werden. „Diese Auszeichnung ist für unser Institut eine besondere Ehre und bestätigt, dass unsere langjährigen exzellenten Forschungsleistungen auf dem Gebiet endkonturnahen 3D-Gewebe für den Faserkunststoffbereich eine bedeutende Rolle spielen und wir mit unserer Entwicklung einen wesentlichen Beitrag für eine nachhaltige und ressourceneffiziente Fertigung von Leichtbaustrukturen leisten“.

RecyOuest, Frankreich, hat in seinem Werk in Argentan die weltweit erste Recyclinganlage für Netze aus landwirtschaftlichen Kunststoffabfällen erfolgreich in Betrieb genommen. Die innovative Recycling-Anlage mit einem speziellen Trockenreinigungssystem wurde vom internationalen Technologiekonzern ANDRITZ geliefert, installiert und im August 2022 in Betrieb genommen.

Die Recyclinganlage von ANDRITZ kann bis zu 8.000 Tonnen Abfälle verarbeiten und Recycling-Fasern für Vliesstoffanwendungen sowie Pellets aus Abfällen von landwirtschaftlichen Einweg-Kunststoffnetzen und -Garnen herstellen. Diese Pellets werden dann in die Kunststoffindustrie zurückgeführt, indem recycelte und neue Rohstoffe gemischt werden, wodurch die Menge des verwendeten neuen Kunststoffs verringert wird.

Die Linie, die sich an den Techniken des Recyclings von Textilabfällen anlehnt, ist mit einem mechanischen Trockenreinigungssystem ausgestattet, das Ressourceneinsparungen ermöglicht, indem der Einsatz von Wasser und Chemikalien vermieden wird. Diese Anlage ermöglicht es RecyOuest, Recycling-Fasern für Vliesstoffanwendungen sowie Pellets für immer neue Öko-Netze und -Garne für die Landwirtschaft zu produzieren, und zwar mit der kleinstmöglichen Umweltbelastung.

• aus recycelten PET-Flakes hergestellt und erneut recycelbar
• geeignet auch für die Ausrüstung von recycelten Garnen und Geweben
• Feuchtigkeitsmanagement bei Sport- und Aktivbekleidung

Zur nachhaltigen Nutzung der Ressourcen hat die CHT Gruppe, nach dem Prinzipien der Kreislaufwirtschaft, das Produkt ARRISTAN rAIR entwickelt. Hierbei werden Kunststoffabfälle in ein wertvolles Textilveredelungsprodukt umgewandelt, um damit beispielsweise ein optimales Feuchtigkeitsmanagement bei Sport- und Aktivbekleidung zu erzielen. Weitere Anwendungsfelder sind Socken und Strumpfhosen im Bekleidungsbereich, Filtrationsmedien und Vliesstoffe im Bereich der technischen Textilen sowie Kissen und Vorhänge bei den Heimtextilien.

ARRISTAN rAIR wird aus recycelten PET-Flakes hergestellt und eignet sich für die Ausrüstung von recycelten Garnen und Geweben, die im Anschluss wieder recyclingfähig sind.

Zusätzlich zeichnet sich das Hydrophilierungsmittel ARRISTAN rAIR durch seine schnell trocknenden Eigenschaften in Verbindung mit einer hervorragenden Schmutzablösung und Thermoregulierung aus. Es bietet daher, vor allem im Bereich der funktionalen Textilien, optimale Funktionalitäten für hochwertige und langlebige Sportbekleidung.

Bauteile im Automobil müssen nicht mehr nur technologisch höchsten Ansprüchen genügen, sondern auch nachhaltig und rezyklierbar sein. Zukünftig müssen Ingenieurinnen und Ingenieure bei der Entwicklung nicht nur das fertige Produkt, sondern auch das Ende dessen Lebenszyklus im Blick haben. Künstliche Intelligenz soll helfen, in solchen Zyklen zu denken. dabei helfen. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) sind einer der Projektpartner im Forschungsprojekt CYCLOMETRIC, das durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut wird. Entwickelt wird ein Tool, das schon während der Produktplanung Verbesserungsvorschläge macht.

Recycling von Hochleistungsmaterialien scheitert häufig daran, dass sich die Werkstoffe nicht in ihre ursprünglichen Bestandteile trennen lassen. CYCLOMETRIC soll dafür sorgen, dass dieses Problem nicht erst am Ende des Lebenszyklus eines Produkts gelöst werden muss. Mit den derzeitigen Methoden und Werkzeugen werden Auswirkungen auf die Umwelt oft erst gegen Ende der Entwicklung oder sogar erst nach Produktionsbeginn untersucht – obwohl die relevantesten Entscheidungen über Produkteigenschaften deutlich früher getroffen werden. Das neue System hilft, während der Entwicklung die richtigen Entscheidungen zu treffen. Dazu werden Daten, Informationen, Wissen über alle Entwicklungsphasen und Schnittstellen hinweg analysiert und bewertet. Dabei kommen Forschungsansätze des Advanced Systems Engineerings und Model-based Systems Engineerings in Verbindung mit Methoden der Ökobilanzierung sowie die Geschäftsmodellanalyse zum Einsatz.

Produktentwicklung muss täglich komplexe Parameter wie Produzierbarkeit, Rezyklierfähigkeit, Wiederverwendbarkeit, CO2-Emissionen und Kosten im Blick behalten. Nicht zuletzt müssen die Erwartungen und Gewohnheiten der Kundinnen und Kunden mitgedacht werden. Das Tool berechnet die Auswirkungen bei der Auswahl des Materials ebenso wie bei der Planung von Produktionsschritten und macht Verbesserungsvorschläge.

Als Anwendungsbeispiel für das digitale Werkzeug dient im Projekt CYCOMETRIC eine Mittelkonsolenverkleidung. Sie besteht aus nachhaltigen Textilmaterialien und verfügt über in das Textil integrierte smarte Funktionen. Das fertige Tool ist dennoch nicht auf die Automobilbranche beschränkt. Es kann in allen Industriefeldern eingesetzt werden.

Aufgabe der DITF ist die Auswahl und Prüfung geeigneter Materialien. Das Team erarbeitet die passenden Fertigungs- und Verarbeitungsprozesse und erstellt einen Prototyp. An den Prüflaboren werden Testläufe zu Funktions-, Alltags-, Langzeit- und Extremtauglichkeit der textilen Strukturen und Faserverbundwerkstoffen durchgeführt, die bei der späteren Anwendung reproduzierbar sind. Für die smarten Funktionen der Konsole werden Konzepte für Sensoren und Aktoren entwickelt.

Die DITF bringen als Partner im Forschungscampus ARENA2036 umfangreiche Erfahrungen im Leichtbau durch Funktionsintegration bei Automobilen mit. Nach Abschluss des Projekts werden die Denkendorfer Forscherinnen und Forscher Unternehmen beraten, wie Textilien verstärkt im Fahrzeuginterieur eingesetzt werden können.

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.