Aus der Branche

• Sonderausstellung im LVR-Industriemuseum Tuchfabrik Müller

Geschmeidige Felle, exotische Federn, schillernde Perlen – die Pracht und Schönheit der Tierwelt hat Menschen seit jeher fasziniert und Sehnsüchte geweckt. Je seltener ein Pelz oder eine Perle, umso mehr wurden sie begehrt, um sich selbst damit zu schmücken. Dafür wurden Tiere in aller Welt gejagt, getötet und sogar ausgerottet. Ihre Häute, Panzer oder Zähne wurden zu lukrativer Handelsware für Kleidung und Mode. Sie erfüllten Frauen und Männern den Wunsch nach Luxus und nach Abgrenzung, sie dienten der Erotik und versprachen einer ganzen Industrie gute Geschäfte. Die Ausstellung „Modische Raubzüge - Von Luxus, Lust und Leid. 1800 bis heute“ widmet sich vom 5. März 2023 bis zum 7. Januar 2024 in der Tuchfabrik Müller in Euskirchen diesem Thema.

Die Ausstellung beleuchtet mehr als 200 Jahre dieses besonderen Ausschnitts der Kulturgeschichte der Mode und macht die unmittelbare Konfrontation von Mensch und Tier erlebbar. Zu sehen sind auf mehr als 500 Quadratmetern über 250 Objekte aus der museumseigenen Textilsammlung und von verschiedenen Leihgeber*innen. Hinzu kommen historische Bilder und Filme. Ergänzt wird die Ausstellung durch eine Präsentation von Arbeiten des Berliner Künstlers Oliver Mark aus der Serie „Natura Morta“. Sie zeigen Fotografien von illegal gehandelten und nach Deutschland geschmuggelten Objekten. Diese Tierpräparate, aus tierischen Materialien gefertigte Kleidungsstücke sowie Accessoires, wurden vom Zoll beschlagnahmt und sind seitdem in der Asservatenkammer des Bundesamts für Naturschutz in Bonn gelagert.

„Das Verhältnis von Mensch und Tier zu untersuchen – in unserem Falle anhand von Bekleidung und Mode – das geht nur, wenn man sowohl historische Zeugnisse als auch die gegenwärtige Gesellschaft in den Blick nimmt“ erklärt Dr. Dennis Niewerth, Leiter der Tuchfabrik Müller. „Daher ist das Publikum eingeladen, in die Vergangenheit einzutauchen, die Ausstellung bietet aber auch einen Blick auf die Gegenwart und regt an, über den eigenen Kleidungskonsum nachzudenken und mit anderen Besucher*innen ins Gespräch zu kommen“ ergänzt Niewerth.

Monatlich werden öffentliche Führungen angeboten und an verschiedenen Terminen sind Interessierte zu abendlichen Rundgängen eingeladen.

• Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Textil vernetzt planmäßig beendet
• Neues Mittelstand-Zentrum soll Unternehmen mit konkreten Ideen bei Digitalisierung und Nachhaltigkeit unterstützen

Das Mittelstand-Digital Zentrum Smarte Kreisläufe gehört zu Mittelstand-Digital. Mit dem Mittelstand-Digital Netzwerk unterstützt das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz die Digitalisierung in kleinen und mittleren Unternehmen und dem Handwerk.

Das Netzwerk bietet mit den Mittelstand-Digital Zentren, der Initiative IT-Sicherheit in der Wirtschaft und Digital Jetzt umfassende Unterstützung bei der Digitalisierung. Kleine und mittlere Unternehmen profitieren von konkreten Praxisbeispielen und passgenauen, anbieterneutralen Angeboten zur Qualifikation und IT-Sicherheit. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz ermöglicht die kostenfreie Nutzung und stellt finanzielle Zuschüsse bereit. Weitere Informationen finden Sie unter www.mittelstand-digital.de.

Unter der Federführung des Gesamtverbandes textil+mode werden gemeinsam mit den Partnern Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF), Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA), Sächsisches Textilforschungsinstitut (STFI) und DER MITTELSTANDSVERBUND – ZGV kleine und mittlere Unternehmen bei der Einführung zukunftsrelevanter digitaler Technologien begleitet. Themen sind u.a. hohe Energie- und Rohstoffkosten, neue gesetzliche Regelungen in den Bereichen Lieferketten und Kreislaufwirtschaft, Arbeiten auf digitalen Plattformen und eine bedarfsgerechte Qualifikation der Belegschaft

Geschäftsführerin Anja Merker sieht das Thema Digitalisierung in den Unternehmen angekommen. „Künstliche Intelligenz, Robotik oder Blockchain sind keine Fremdwörter mehr. Eingeschränkte Ressourcen und fehlendes Personal, das in diesem Bereich entsprechend ausgebildet ist, verzögern aber gerade in kleinen und mittleren Betrieben die konkrete Anwendung. Hier wollen wir Unternehmen in Zukunft unterstützen, betriebsinterne Abläufe effizienter zu gestalten und die Unternehmen fit für Digitalisierung und Nachhaltigkeit zu machen.“

Gemeinsam mit unseren Konsortialpartnern und den Partnern im Mittelstand-Digital Netzwerk werde man zusammen mit den Unternehmen passende Lösungen für nachhaltige, kreislauffähige Prozesse und neue digitale Geschäftsmodelle entwickeln, damit die aktuellen Herausforderungen gemeistert werden können. Dazu gehörten Machbarkeitsstudien zu potenziellen Lösungssystemen ebenso wie Prototypen für konkrete Anwendungsmöglichkeiten neuer Technologien oder Qualifizierungsangebote für Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.

Geplant ist darüber hinaus ein standortübergreifender Demonstrator, der beispielhaft einen transparenten Nachweis entlang der Lieferkette von der Faser bis zum Endkunden ermöglicht sowie ein Quick-Check-Tool, mit dem Mittelständler dabei unterstützt werden sollen, ihre Risiken in der Lieferkette schnell einzuschätzen und einen ersten Überblick über ihren ökologischen Fußabdruck zu gewinnen.

Sammlung, Aufbereitung und Wiedereinsatz von Sekundärrohstoffen funktionieren bei klassischen Rohstoffen wie Glas oder Stahl bereits sehr gut. Für einige Wertstoffströme müssen Recyclingtechnologien noch weiterer entwickelt werden, um eine ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft zu etablieren. Dazu gehören beispielsweise Kunststoffe oder Batterien. Die neue Informationssammlung des VDI Zentrums Ressourceneffizienz (VDI ZRE) „Innovative Recyclingtechnologien“ informiert u.a. über Abläufe, neue Entwicklungen in der Entsorgungs- bzw. Recyclingbranche und Förderprogramme für ausgewählte Rohstoffe.
 
Höhere Recyclingquoten sind notwendig, um mehr Wertstoffe im Kreislauf zu führen. Jedoch stellen heterogene Stoffströme, zersplitterte Lieferketten, aufwändige gesetzliche Vorgaben und weitere Faktoren eine effiziente Kreislaufführung vor Herausforderungen. Lösungen gibt es bereits. Einige innovative Recyclingtechnologien werden schon erfolgreich in der Praxis umgesetzt. Weitere sind im Forschungsstadium oder als Pilotprojekte in der Erprobung. Hier setzt die Online-Sammlung „Innovative Recyclingtechnologien“ des VDI ZRE an.

Mit innovativen Technologien Ressourcen sparen
In der Online-Sammlung werden für die Kategorien Kunststoffe, Batterien und Akkumulatoren, Elektrogeräte sowie PV-Module zunächst das Recyclingpotenzial und die Besonderheiten für eine Kreislaufführung aufgeführt. Ein Blick auf den Stand der Technik zeigt aktuelle Möglichkeiten und die Herausforderungen beim Recycling.

Die Vorstellung innovativer Recyclingtechnologien beleuchtet, wie Kreislaufwirtschaft für diese Stoffe ermöglicht, bzw. ressourceneffizient gestaltet werden kann. Viele konstruktive Ansätze sind jedoch noch im Forschungs- und Pilotstadium. Der Handlungsbedarf ist weiterhin hoch. Hier unterstützen weiterführende Informationsangebote z.B. bei der Suche z.B. Fördermöglichkeiten und Netzwerken.

Erstellt wurde die Online-Sammlung „Innovative Recyclingtechnologien“ im Auftrag des Bundesumweltministeriums. Sie wird regelmäßig erweitert. Abrufbar ist sie unter: www.ressource-deutschland.de/themen/kreislaufwirtschaft/innovative-recyclingtechnologien/

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.

Die AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. sucht die besten Innovationen im Bereich Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) / Composites in folgenden Kategorien:

• Innovative Produkte/Bauteile bzw. Anwendungen
• Innovative Prozesse bzw. Verfahren
• Forschung und Wissenschaft

Ziel des Innovationspreises ist die Förderung neuer Produkte/Bauteile bzw. Anwendungen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) sowie neuer Verfahren bzw. Prozesse zur Herstellung dieser FVK-Produkte.
Ein weiterer Preis geht an Universitäten, Hochschulen und Institute für herausragende wissenschaftliche Arbeiten in Forschung und Wissenschaft.

In allen Kategorien wird besonderer Wert auf das Thema „Nachhaltigkeit“ gelegt. Innovationen und die entsprechenden Firmen und Institutionen sollen ausgezeichnet werden, um so die Leistungsfähigkeit der gesamten Composites-Industrie öffentlichkeitswirksam darzustellen. Bewertet werden die Einreichungen von Experten aus dem Composites-Bereich. Die Preisverleihung findet am 24. Oktober 2023 während des JEC Forum DACH in Salzburg (24.-25.10.2023) statt.

Einsendeschluss für die Bewerbungsunterlagen ist der 14. April 2023. Nähere Angaben und Bewertungskriterien online.

Anlässlich des fünfzehnjährigen Jubiläums der Stiftung widmet sich die ZERO foundation in Düsseldorf in einer Ausstellung dem Verhältnis von ZERO und Mode. Gezeigt werden neben Werken der Sammlung auch Modekreationen und Designentwürfe von ZERO-Künstler*innen, wie ein von Yves Klein gestaltetes Abendkleid.

Im Zusammenspiel von Ausstellung, Performance und Design wirft Ein Kleid, monochrom einen neuen Blick auf die ZERO-Bewegung und lässt junge Künstler*innen aus den Disziplinen Mode, Musik und Szenographie eine intensive Auseinandersetzung mit der berühmten Avantgarde erfahren. Darunter eine Präsentation der jungen Modedesignerin Viktoria Lorenz am 16. und 22. April, die ganz im Zeichen der innovativen Arbeiten von ZERO-Künstler*innen wie Mack, Piene und Uecker steht.

Laufzeit Ausstellung: 16. April - 2. Juli 2023
Fashion Show in der Ausstellung: 16. und 22. April 2023

Zum dritten Mal verleiht das nova-Institut im Rahmen der „Cellulose Fibres Conference 2023“ (8.-9. März 2023) die Auszeichnung „Cellulose Fibre Innovation of the Year“. Der Konferenzbeirat hat sechs Innovationen nominiert, darunter Cellulosefasern aus Altkleidern, Bananenproduktionsabfällen und bakteriellen Zellstoffen sowie eine neuartige Technologie zur Herstellung von Lyocellgarnen und ein Hygieneprodukt. Die Innovationen werden dem Konferenzpublikum am Nachmittag des ersten Veranstaltungstags zur Abstimmung vorgelegt, die Preisverleihung findet anschließend am Abend statt. Der Innovationspreis „Cellulose Fibre Innovation of the Year 2023“ wird von GIG Karasek aus Österreich gesponsert.

Die sechs Nominierten
Vybrana – Die Bananenfaser der neuen Generation – GenCrest Bioproducts (Indien)
Vybrana ist eine nachhaltige, aus Agrarabfällen gewonnene Cellulosefaser von Gencrest. Die Rohfasern werden aus dem Pseudostamm der Banane am Ende des Lebenszyklus der Pflanze extrahiert. Die Biomasseabfälle werden anschließend mit der von Gencrest patentierten Fiberzyme-Technologie behandelt. Mithilfe von Cocktail-Enzymformulierungen werden hierbei der hohe Ligningehalt und andere Verunreinigungen entfernt und die Faserfibrillierung unterstützt. Das firmeneigene Kotonisierung liefert feine, spinnbare Zellulosestapelfasern, die sich zum Mischen mit anderen Stapelfasern eignen und auf allen herkömmlichen
Spinnsystemen zu Garnen für nachhaltige Bekleidung versponnen werden können. Vybrana wird ohne den Einsatz schädlicher Chemikalien und mit minimalem Wasserverbrauch in einem abfallfreien Verfahren hergestellt, bei dem die Restbiomasse in die Bio-Stimulanzien Agrosatva und Bio-Dünger sowie organischen Dünger umgewandelt werden.

HeiQ AeoniQ™ – Technologie für mehr Nachhaltigkeit bei Textilien – HeiQ (Österreich)
HeiQ AeoniQ™ ist die Technologie und Schlüsselinitiative von HeiQ mit dem Potenzial, die Nachhaltigkeit von Textilien zu verändern. Es ist das erste klimapositive Endlos-Zellulose-Filamentgarn, dass in einem geschützten Herstellungsprozess hergestellt wird und das erste, das die Eigenschaften von Polyester- und Nylongarnen in einer zellulosehaltigen, biologisch abbaubaren und endlos recycelbaren Faser reproduziert.
HeiQ AeoniQ™ kann aus verschiedenen zellulosehaltigen Rohstoffen wie Pre- und Post-Consumer-Textilabfällen, Biotech-Zellulose und nicht-valorisierten landwirtschaftlichen Abfällen wie beispielsweise gemahlenen Kaffeeabfällen oder Bananenschalen hergestellt werden. Im Boden baut es sich nach nur 12 Wochen auf natürliche Weise ab. Jede Tonne HeiQ AeoniQ™ spart 5 Tonnen an CO2-Emissionen. Erste mit dieser innovativen Zellulosefaser hergestellten Kleidungsstücke, sind ab Januar 2023 auf dem Markt erhältlich.

TENCEL™ LUXE – Lyocell-Filamentgarn – Lenzing (Österreich)
TENCEL™ LUXE ist das neue vielseitige Lyocellgarn von LENZING, das eine dringend benötigte nachhaltige Filamentlösung für die Textil- und Modeindustrie bietet. TENCEL™ LUXE ist eine mögliche pflanzliche Alternative zu Seide, Langstapel-Baumwolle und synthetischen Filamenten auf Erdölbasis. Es wird aus Holz aus erneuerbarer, nachhaltiger Forstwirtschaft gewonnen und in einem umweltfreundlichen, geschlossenen Kreislaufprozess hergestellt, bei dem Wasser recycelt und mehr als 99 % der organischen Lösungsmittel wiederverwendet werden. Es ist von der Vegan Society zertifiziert und eignet sich für eine breite Palette an Anwendungen und Stoffentwicklungen, von feineren High-Fashion-Vorschlägen über Denim-Konstruktionen, nahtlose und Activewear-Innovationen bis hin zu landwirtschaftlichen und technischen Lösungen.

Nullarbor™ – Nanollose & Birla Cellulose (Australien/Indien)
Im Jahr 2020 begannen Nanollose & Birla Cellulose eine Reise zur Entwicklung und Vermarktung von baumfreiem Lyocell aus bakterieller Cellulose, genannt Nullarbor™. Der Name leitet sich vom lateinischen „nulla arbor“ ab, was „keine Bäume“ bedeutet. Erste Laborforschungen auf beiden Seiten führten zu einer gemeinsamen Patentanmeldung des Patents „Herstellung von hochfesten Lyocellfasern aus bakterieller Cellulose“.
Nullarbor ist deutlich fester als Lyocell aus holzbasiertem Zellstoff; selbst die Zugabe geringer Mengen von Bakterienzellulose zu Holzzellstoff erhöht die Faserzähigkeit. Im Jahr 2022 wurde die erste Pilotcharge von 260 kg mit einem Anteil von 20 % Bakterienzellstoff hergestellt. Mit dieser Faser wurden mehrere hochwertige Stoffe und Kleidungsstücke hergestellt. Die Zusammenarbeit zwischen Nanollose und Birla Cellulose konzentriert sich nun auf eine Steigerung des Produktionsumfangs und des Anteils an bakterieller Zellulose in der Faser.

Circulose® – macht Mode rund – Renewcell (Schweden)
Circulose® von Renewcell ist ein Markenzellstoff, der zu 100 % aus Textilabfällen wie Altkleidern und Produktionsabfällen hergestellt wird. Es handelt sich um ein einzigartiges Material für Mode, das zu 100 % recycelt, wiederverwertbar, biologisch abbaubar und von gleichwertiger Qualität wie Neuware ist. Es wird von Faserherstellern zur Herstellung von Stapelfasern oder Filamenten wie Viskose, Lyocell, Modal, Acetat oder anderen Arten von cellulosischen Chemiefasern verwendet. Im Jahr 2022 eröffnete Renewcell in Sundsvall, Schweden, die weltweit erste Anlage für das chemische Recycling von Textilien zu Textilien – Renewcell 1. Die Anlage wird eine jährliche Kapazität von 120.000 Tonnen erreichen.

Sparkle sustainable sanitary pads – Sparkle Innovations (Vereinigte Staaten)
Sparkle hat nachhaltige, plastikfreie, biologisch abbaubare und kompostierbare Sparkle Damenbinden entwickelt. Vom Produkt bis zur Verpackung bestehen sie zu rund 90 % aus zellulosebasierten Materialien, wobei das Deckblatt, der saugfähige Kern, das Trennpapier, das Einschlagpapier und die Verpackung aus zellulosebasierten Fasern bestehen. Unabhängig davon, ob Sparkle-Binden in einer Kompostgrube, bei der Verbrennung oder auf einer Mülldeponie landen, sind sie eine nachhaltigere Alternative im Vergleich zu herkömmlichen Binden, die große Mengen an Kunststoffen, komplexen petrochemischen Inhaltsstoffen und künstlichen Duftstoffen enthalten. Bei Tests gemäß der ISO 14855-1 durch ein führendes unabhängiges Labor in Europa, erreichten Sparkle-Einlagen unter kommerziellen Kompostierungsbedingungen innerhalb von 90 Tagen einen absoluten biologischen Abbau von über 90 %.

Die AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e. V. hat gemeinsam mit dem IKK, Institut für Kunststoff und Kreislaufwirtschaft der Leibniz-Universität Hannover, eine umfassende Studie zum Composites-Recycling erarbeitet.

Sie bietet eine systematische und umfassende Übersicht über die anfallenden Abfallmengen und die aktuellen sowie zukünftig verfüg- und umsetzbaren Lösungen zum hochwertigen Recycling. Dabei werden die Vor- und Nachteile zu den verschiedenen Verfahren bewertet sowie relevante gesetzliche Vorgaben und Normen betrachtet.

Das Thema Nachhaltigkeit und Recycling ist auch in der Kunststoffindustrie immer wichtiger geworden. Gerade im Bereich Leichtbau haben Composites enorme Vorteile. Darüber hinaus können die Materialien aber auch in Bezug auf Nachhaltigkeit einen hohen Mehrwert liefern. Warum Composites vorteilhaft sind, wurde bislang wenig systematisch oder eher punktuell untersucht. Mit der jetzt veröffentlichten Composites-Recycling-Studie, die vom IKK-Institutsleiter Professor Hans-Josef Endres und Dr. Madina Shamsuyeva mit Unterstützung von Industrievertretern aus dem AVK-Expertenarbeitskreis erarbeitet wurde, liegt die erste große Untersuchung zum Thema Recycling von Composites vor.

„Für Composites gibt es ein hohes Potential, auch wenn viele glauben, Faserverbundkunststoffe lassen sich schwer recyclen. Trotzdem darf man nicht vergessen, dass nicht alles, was beim Recycling möglich ist, auch wirtschaftlich oder nachhaltig ist. Hier gilt es genau hinzusehen. Diese Studie ist deshalb so wichtig, um herauszufinden, wie der aktuelle Stand ist, wohin sich der Markt entwickeln kann und wo noch Potential schlummert“, stellt AVK-Geschäftsführer Dr. Elmar Witten fest.

Prof. Hans-Josef Endres ergänzt: „Die Studie zeigt, dass in einigen Bereichen mehr recycelt wird, z. B. bei den Thermoplasten, in anderen Bereichen jedoch noch nicht. Gerade beim chemischen Recycling ist der Reifegrad der Technologien noch nicht sehr fortgeschritten und manchmal sind auch Anlagekapazitäten noch nicht ausgelastet. Hier muss noch Pionierarbeit geleistet werden, um z. B. interdisziplinäre Geschäftsmodelle auszuarbeiten. Gleichzeitig gibt es Anwendungen für Composites, die schon heute aus technischer Sicht einfach zu recyceln wären und es ‚nur‘ an der Logistik und dem Willen fehlt. Aber auch eine Harmonisierung von Gesetzen und Normen sowie der Rechtsprechung wäre wünschenswert, um das Composites-Recycling weiter voranzubringen.“

Die Studie ist zum Preis von 799,- Euro (zzgl. MwSt.) bei der AVK im PDF-Format erhältlich (ermäßigter Preis für AVK-Mitglieder: 399,- Euro zzgl. MwSt.).

Zahlreiche Menschen weltweit sind von Bettlägerigkeit betroffen – sei es durch Krankheit, Unfall oder Alter. Da sie sich oftmals nicht von allein bewegen oder drehen können, kann es zu einem sehr schmerzhaften Wundliegen kommen. Mit Materialien, deren Form und mechanische Eigenschaften sich an jeder Stelle programmierbar ändern lassen, soll das Wundliegen künftig vermieden werden. Beispielsweise könnte die Härte und Steifigkeit von Matratzen, die aus programmierbaren Materialien hergestellt wurden, in jedem beliebigen Bereich per Knopfdruck eingestellt werden. Darüber hinaus verformt sich die Unterlage selbstständig so, dass ein hoher Druck an einer Stelle auf eine größere Fläche verteilt wird. Das Bett wird dort, wo es drückt, automatisch weicher und elastischer. Zusätzlich können Pflegekräfte gezielt ein ergonomisches Liegen patientenspezifisch einstellen.

Material plus Mikrostrukturierung
Materialien für Anwendungen, die eine gezielte Änderung der Steifigkeit oder Form benötigen, entwickeln Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer CPM, das durch sechs Kerninstitute geprägt wird und zum Ziel hat Programmierbare Materialien zu konzipieren und produzieren. Doch wie lassen sich Materialien überhaupt programmieren? »Wir haben grundsätzlich zwei Stellschrauben: Das Grundmaterial – im Falle der Matratzen thermoplastische Kunststoffe, für andere Anwendungen metallische Legierungen, auch Formgedächtnislegierungen – und insbesondere die Mikrostruktur«, erläutert Dr. Heiko Andrä, Themenfokussprecher am Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, einem der Kerninstitute des Fraunhofer CPM. »Die Mikrostruktur der sogenannten Metamaterialien setzt sich aus einzelnen Zellen zusammen, die wiederum aus Strukturelementen wie kleinen Balken und dünnen Schalen bestehen.« Während die Größe der einzelnen Zellen und ihrer Strukturelemente bei herkömmlichen zellulären Materialien wie Schäumen zufällig variiert, ist sie bei den programmierbaren Materialien zwar auch variabel, jedoch genau festgelegt – sprich programmiert. Diese Programmierung erfolgt beispielsweise so, dass Druck an einer bestimmten Position zu gewünschten Formänderungen an anderen Stellen der Matratze führt, um etwa die Auflagefläche zu vergrößern und die Körperzonen optimal zu stützen.

Materialien können auch auf Wärme oder Feuchte reagieren
Welche Formänderung das Material aufweisen soll und auf welche Reize es reagiert – mechanische Belastung, Wärme, Feuchte oder auch ein elektrisches oder magnetisches Feld – lässt sich ebenfalls über die Wahl des Materials sowie seine Mikrostruktur bestimmen.

Der Weg in die Anwendung
Ein einzelnes Material kann komplette Systeme aus Sensoren, Reglern und Aktuatoren ersetzen. Das Ziel des Fraunhofer CPM ist durch Integration der Funktionen in das Material die Komplexität von Systemen zu senken und den Einsatz von Ressourcen zu reduzieren. »Wir haben bei der Entwicklung der programmierbaren Materialien stets das industrielle Produkt mit im Blick, so berücksichtigen wir unter anderem die Serienfertigung und die Materialermüdung«, sagt Franziska Wenz, stellvertretende Themenfokussprecherin am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, ebenfalls eines der Kerninstitute des Fraunhofer CPM. Auch laufen bereits erste konkrete Pilotprojekte mit Industriepartnern. Das Forscherteam erwartet, dass die programmierbaren Materialien zunächst einzelne Komponenten in bereits bestehenden Systemen ersetzen werden oder in speziellen Anwendungen genutzt werden – etwa bei medizinischen Matratzen, Sitzen, Schuhsohlen und Schutzbekleidung. »Schrittweise könnte sich dann der Anteil an programmierbaren Materialien erhöhen«, schätzt Andrä. Schließlich lassen sich diese überall einsetzen – sowohl in Medizin- und Sportartikeln, in der Softrobotik wie auch in der Weltraumforschung.

Kurz vor Weihnachten übergab Wirtschaftsminister Wolfgang Tiefensee an das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. in Rudolstadt einen Förderbescheid über gut eine Million Euro. Das Geld stammt aus REACT-EU-Mitteln und dient dem Ausbau der forschungsbezogenen Infrastruktur. Das TITK kann mit dieser Förderung eine neue Extruderlinie zur Aufbereitung von Kunststoffen und Rezyklatmaterialien sowie eine Faseranlage für thermoplastische, unidirektional verstärkte Tapes realisieren.

Die geförderten Projekte ordnen sich in das Spezialisierungsfeld „Nachhaltige Energie und Ressourcenverwendung“ der RIS32 Thüringen ein. „Die wirtschaftsnahen Forschungseinrichtungen sind das Scharnier zwischen Forschung und marktfähiger Anwendung“, sagte Wirtschaftsminister Wolfgang Tiefensee. „Beide Vorhaben erlauben es dem TITK, künftig weitere Forschungs- und Entwicklungsvorhaben einzuwerben und in diesem Rahmen neue, verbesserte Produkte und Verfahren für die Wirtschaft zu entwickeln.“

Im Bereich Kunststoff-Forschung kann das TITK nun eine „Mehrwellen-Extruderlinie zur Aufbereitung von Kunststoffen und Rezyklatmaterialien im Technikumsmaßstab“ installieren. Als Prozesstechnik für Multimaterialsysteme wird sie besonders dazu genutzt werden, maßgeschneiderte und hochwertige Kunststoffmischungen auf Basis von Rezyklaten und aus natürlichen und nachwachsenden Ressourcen zu erforschen und zu entwickeln.

Mit der neuen Extruderlinie soll beispielsweise die Forschung an biobasierten und bioabbaubaren Klebstoffen und Schäumen auf ein neues Level gehoben werden. „Es genügt nicht, wenn neue, nachhaltige Lösungen im Labor funktionieren. Als wirtschaftsnahe Forschungseinrichtung müssen wir Unternehmen die Sicherheit bieten, dass sich innovative Produkte und Verfahren aus unserem Haus auch verlässlich in industrietaugliche Prozesse implementieren lassen“, erläutert TITK-Direktor Benjamin Redlingshöfer und geht davon aus, dass das Know-how in diesem Bereich zu einer Stärkung der Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit der Kunststoffbranche, insbesondere in Thüringen, beitragen wird.

Die zweite Investition – eine „Faserbereitstellungs- und Spreizanlage für thermoplastische unidirektional verstärkte Tapes (FAST UD)“ – ergänzt die Technik des Bereichs Textil- und Werkstoff-Forschung hervorragend. Gleichzeitig komplettiert sie die gesamte Forschungswertschöpfungskette zum Thema Leichtbau, die das TITK und das Thüringer Innovationszentrum Mobilität (ThIMo) sowie das Fachgebiet Kunststofftechnik der TU Ilmenau (KTI) gemeinsam etabliert haben.

Als UD-Tapes bezeichnet man Bänder, die mit gleich ausgerichteten (unidirektionalen) Endlosfasern – z.B. Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern – verstärkt sind und in eine Kunststoffmatrix eingebettet werden. Damit ergibt sich bereits bei geringer Dicke und wenig Gewicht eine hohe Stabilität an genau definierten Stellen des späteren Bauteils. Somit eignen sich UD-Tapes sehr gut für anspruchsvolle Anwendungen in Bezug auf Steifigkeit und Festigkeit. Gleichzeitig lassen sich diese thermoplastischen Verbundwerkstoffe besser recyceln als vergleichbare duroplastische Lösungen.

Am TITK sollen unter anderem UD-Tapes für faserverstärkte Druckbehälter und Rohre entwickelt werden, die in der Wasserstoffwirtschaft zum Einsatz kommen. Ein weiterer Fokus liegt traditionell auf innovativen Leichtbaulösungen für Automobilzulieferer, aber auch die Luft- und Raumfahrtbranche. Redlingshöfer: „Damit treiben wir die Ressourceneffizienz und senken material- und prozessbezogene CO₂-Emissionen über den gesamten Produktlebenszyklus.“

Beide Vorhaben sollen bis Ende September 2023 verwirklicht sein.