From the Sector

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.

In der Provence stehen Lavendelfelder in voller Blüte. Diese Farbenpracht kann bald auch in Baden-Württemberg zu sehen sein. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt prüfen die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF), die Universität Hohenheim und die Firma naturamus geeignete Lavendelsorten und entwickeln energieeffiziente Methoden, daraus ätherisches Öl herzustellen. Auch für die Verwertung der großen Mengen an Reststoffen, die bei der Produktion anfallen, gibt es Ideen: Die DITF erforschen, wie daraus Fasern für klassische Textilien und Faserverbundwerkstoffe hergestellt werden können.

Bei Firma naturamus am Fuße der der Schwäbischen Alb besteht eine hohe Nachfrage an hochwertigen ätherischen Ölen für Arzneimittel und Naturkosmetik. Viel spricht dafür, Lavendel vor Ort anzubauen. Die ökologische Bewirtschaftung der Lavendelfelder würde dazu beitragen, den Anteil an ökologischem Landbau im Land zu erhöhen und Transportkosten einzusparen.

Der Anbau von Lavendel auf der Alb bedeutet Neuland. Die Universität Hohenheim testet deswegen an vier Standorten fünf verschiedene Sorten, zum Beispiel auf dem Sonnenhof bei Bad Boll. Ende des Jahres werden die ersten Ergebnisse erwartet.

Bei der Gewinnung der ätherischen Öle fällt eine große Menge an Reststoffen an, die bisher noch nicht verwertet wird. Aus dem Lavendelstängel können Fasern für Textilien gewonnen werden. An den DITF laufen bereits Entwicklungen und Analysen mit diesem nachwachsenden Rohstoff. Um Lavendel-Destillationsreste zu verwerten, müssen die pflanzlichen Stängel mit ihren Faserbündeln aufgeschlossen, das heißt, in ihre Bestandteile zerlegt werden. Innerhalb eines Faserbündels sind die verholzten (lignifizierten) Einzelfasern fest durch pflanzlichen Zucker, dem Pektin, verbunden. Diese Verbindung soll beispielsweise mit Bakterien oder mit Enzymen aufgelöst werden.

DITF-Wissenschaftler Jamal Sarsour untersucht verschiedene Vorbereitungstechniken und Methoden, um aus dem Material Lang- und Kurzfasern herzustellen. „Wir sind gespannt, wie hoch die Ausbeute an Fasern sein wird und welche Eigenschaften diese Fasern haben“. Projektleiter Thomas Stegmaier ergänzt: „Die Länge, die Feinheit als auch die Festigkeit der Faserbündel entscheiden über die Verwendungsmöglichkeiten. Feine Fasern sind für Bekleidung geeignet, gröbere Faserbündel für technische Anwendungen“.

Die Chancen auf dem Markt sind gut. Regionale Wertschöpfung und ökologisch und fair erzeugte Textilien sind im Trend. Dabei geht es nicht in erster Linie um Bekleidung, sondern um technische Textilien. Die für den Leichtbau so wichtigen Faserbundwerkstoffe können auch mit nachwachsenden Naturfasern hergestellt werden, wie zum Beispiel bereits mit Hanf oder Flachs. Selbst aus Hopfen-Gärresten wurde an den DITF bereits Faserverbundmaterial hergestellt. Fasern aus den Reststoffen von Lavendel könnten ein weiterer natürlicher Baustein für Hightech-Anwendungen sein.

Im Mittelpunkt des Messeauftritts des Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) stehen im Jahr 2022 aktuelle Entwicklungen, die sich dem Recycling und der Nachhaltigkeit von Leichtbauwerkstoffen widmen. Der Einsatz von rezyklierten Hochleistungsfasern wird an diversen Anwendungsbeispielen aus den Bereichen Sport und Freizeit sowie Mobilität erlebbar gemacht. Beispielsweise werden die Ergebnisse des zum 30.03.2022 beendeten IGF-Vorhabens „VliesSMC“ präsentiert. Gemeinsam mit dem Forschungspartner Fraunhofer ICT, Pfinztal, wurde im Rahmen des Projektes der Einsatz von rezyklierten Carbonfasern in der SMC-Prozesskette detailliert untersucht. Hierzu wurden zunächst Vliesstoffe entwickelt, die es ermöglichen, die rezyklierten Carbonfasern der SMC-Anlage zuzuführen. Die hergestellten SMC-Halbzeuge konnten anschließend sowohl im Form- als auch Fließpressverfahren verarbeitet werden. Der Benchmark mit konventionellen SMC-Produkten zeigte, dass bei niedrigerem Faservolumengehalt vergleichbare Kennwerte erzielt werden konnten.

Zukunftsweisende Materialien bieten zudem die Entwicklungen aus dem Bereich nachwachsender Rohstoffe in Kombination mit biobasierten Harzsystemen. Das Projekt Gro-Coce verfolgte das Ziel, durch die Verbindung nachhaltiger Bauprodukte und -weisen ein innovatives Deckensystem zu entwickeln, welches auf Grundlage der Holz-Beton-Verbundbauweise (HBV-Bauweise) als ökonomische und ökologisch vorteilhafte Alternative zu den momentan vorherrschenden, energie- und ressourcenintensiven Deckenkonstruktionen aus Stahlbeton funktioniert. Das Deckensystem besteht aus Holzstegen, deren Zugzone durch hochleistungsfähige hanffaserbasierte Armierungstextilien verstärkt wird. Dadurch gelingt eine deutliche Reduktion des notwendigen Holzquerschnittes und eine anforderungsgerechtere sowie verantwortungsvollere Nutzung des Querschnitts für alle üblichen Spannweiten des Hoch- und Geschossbaus. Ziel war die Verwirklichung hoher mechanischer Kennwerte der Fasern, bei gleichzeitig geringer Streuung der Materialeigenschaften, um ein im Vergleich zu industriell gefertigten Fasern konkurrenzfähiges und nachhaltiges Produkt aufbieten zu können.

Zudem stellt das STFI neueste Möglichkeiten zur kontinuierlichen Herstellung von Organoblechen vor. Unter Einsatz einer Intervallheißpresse wurden in den letzten Jahren Organobleche auf Basis unterschiedlichster Verstärkungsstrukturen in Kombination mit thermoplastischen Matrixsystemen entwickelt. Die Palette reicht dabei vom industrieüblichen PP und PA bis hin zu hochtemperaturbeständigen Polymeren wie PPS oder PEI.

Mit ihren Forschungsergebnissen zur Herstellung von Kohlenstofffasern aus Holz bewarben sich die DITF erfolgreich um den ersten Preis der „Cellulose Fibre Innovation of the Year“. Nominiert wurden die DITF im Rahmen der „International Conference on Cellulose Fibres 2022“, die vom 2. bis 3. Januar in Köln stattgefunden hat.

Zum zweiten Mal kürte das nova-Institut für Ökologie und Innovation im Rahmen der „International Conference on Cellulose Fibres 2022“ herausragende wissenschaftliche Forschung, die nachhaltige Lösungen für die Wertschöpfungskette von Zellulosefasern liefert. Die DITF Denkendorf präsentierten sich mit dem Thema „Kohlenstofffasern aus Holz“ inmitten eines aktuellen Forschungsfeldes, das ressourcenschonende Alternativen zu Fasern auf fossiler Basis liefert.

Das Kompetenzzentrum Biopolymerwerkstoffe der DITF Denkendorf erhielt bei der Nominierung den ersten Platz mit der Präsentation von Kohlenstofffasern (Carbonfasern), die in einem neuartigen und nachhaltigen Verfahren aus dem Rohstoff Holz gewonnen werden. Die HighPerCellCarbon®-Technologie beschreibt ein patentiertes Verfahren, das unter der Federführung von Dr. Frank Hermanutz weiterentwickelt worden ist: In Folge dessen können in einem nachhaltigen und besonders umweltschonenden Prozess Carbonfasern auf der Basis von Biopolymeren erzeugt werden.

Das HighPerCellCarbon®-Verfahren umfasst das Nassspinnen von Zellulosefasern unter Verwendung ionischer Flüssigkeiten (IL) als Direktlösungsmittel. Das Filamentspinnverfahren stellt den zentralen technischen Teil. Es erfolgt in einem umweltfreundlichen und geschlossenen System. Das Lösungsmittel (IL) wird dabei vollständig rezykliert. Die auf diesem Wege erzeugten Zellulosefasern werden in einem weiteren Entwicklungsschritt durch einen Niederdruck-Stabilisierungsprozess direkt in Carbonfasern umgewandelt, gefolgt von einem geeigneten Carbonisierungsprozess. Während des gesamten Verfahrensablaufs entstehen keine Abgase oder giftigen Nebenprodukte.

Neben der Rezyklierfähigkeit des verwendeten Lösungsmittels steht besonders die Verwendung des Rohstoffs Holz für Ressourcenschutz. Erdölbasierte Ausgangsstoffe, die üblicherweise in der industriellen Herstellung von Carbonfasern Verwendung finden, werden durch nachwachsende Biopolymere substituiert.

• Textiler Dauerlauf oder wie Geokunststoffe durch eine hohe Nutzungsdauer nachhaltig werden
• STFI lädt ein zum Bautextilien-Symposium mit den Schwerpunkten Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit (online)

Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit – Verzicht oder Wachstumschance? Diese Frage begegnet uns immer häufiger, auch beim Thema Bauen mit Textil. Auswirkungen und Konsequenzen einer Entscheidung für mehr Nachhaltigkeit müssen wir dabei jedoch immer hinterfragen. Denken wir beispielsweise an die zweifelsfrei notwendige Infrastruktur, auf die eine moderne, industriell geprägte Gesellschaft angewiesen ist, müssen hier andere Lösungen als bloßer Verzicht gefunden werden.

Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit durch Geokunststoffe - Unter diesem Leitthema lädt das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. zusammen mit seinen Mitveranstaltern ein zum 15. Symposium „BAUTEX – Bauen mit Textilien“ am 26. und 27. Januar 2022.

Marian Hierhammer, Leiter der Prüfstelle am STFI, sagt dazu: „Geokunststoffe, die unsichtbaren Arbeiter im Untergrund, haben sich über die letzten Jahrzehnte zu einem bedeutenden Element bei innovativen Bauweisen im Erd- und Grundbau entwickelt. Dies ist nicht nur in den vielen Funktionen wie z. B. Filtern, Bewehren, Trennen, Dichten begründet, die sie bei den unterschiedlichsten Anwendungen übernehmen. Positive Praxiserfahrungen beim Einsatz von Geokunststoffen, ihre stetige Weiterentwicklung und ‚Ausstattung‘ mit neuen Funktionen tragen ebenso dazu bei. Mit dem Nachweis einer hohen Dauerhaftigkeit und damit verbundenen längeren Nutzungsdauer bieten die Geokunststoffe im Grunde ein perfektes Beispiel für Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit.“

Das Symposium richtet sich an Akteure aus Industrie, Forschung und Bildung, aber auch an Vertreter aus Verwaltung und regelsetzenden Bereichen. Die BAUTEX wird – anders als zunächst geplant – als Onlineveranstaltung durchgeführt.

• Session "Recycling and Other Alternative Feedstocks"

Cellulose fibres are a true material miracle as they offer a steadily expanding, broad range of applications. Meanwhile markets are driven by technological developments and policy frameworks, especially bans and restrictions on plastics, as well as an increasing number of sustainability requirements. The  presentations will provide valuable information on the various use-opportunities for cellulosic fibres through a policy overview, a special session on sustainability, recycling and alternative feedstocks, as well as the latest developments in pulp, cellulosic fibres and yarns. In addition, examples of non-wovens,  packaging and composites will offer a look beyond the horizon of conventional application fields.

The fourth session, "Recycling and other alternative raw materials", will cover topics ranging from textile recycling - both cotton and regenerated cellulose fibres - to the use of hemp shives as raw material. Self-initiated cooperation and waste management pave the way to a fully closed European material loop where textile waste is collected, recycled and reprocessed into new raw materials.

The speakers will demonstrate the importance of cooperation in recycling fabrics already in circulation, perfectly following the topics and discussions of the previous conference day.

• Heikki Hassi - SciTech-Service (FI):  Textile Recycling and MMCFs; Systemic Challenges, Market Opportunities and Advancing Technologies
• Valerie Langer - Canopy (CA): The Perfect Storm – A Five Year Feedstock Shift Forecast
• Helena Claesson - Södra (SE): Two is better than one – Lenzing and Södra together Face the Challenge of Recycling of Textiles
• Marina Crnoja-Cosic - Kelheim Fibres (DE) and Harald Cavalli-Björkman - re:newcell (SE): Sustainable Cellulosic Fibres from Recycled Raw Materials – A Solution for Europe
• Frank Meister - Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (DE): Lyohemp Fibres Made of Dissolving Pulp Based on Hemp Shives
• Miguel Sanchis-Sebastiá - ShareTex (SE): Expanding Textile Recycling Beyond Cotton: Innovations to Recycle Regenerated Cellulose Fibers

Im Rahmen eines Workshops der „RUDOLSTÄDTER KUNSTSTOFFTAGE“ stellte das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. (TITK) am 4. November 2021 eine wichtige Neuinvestition vor: eine Anlage für den pulverbasierten 3D-Druck. Damit können die Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Additiven Fertigung deutlich ausgebaut werden. Das Druckzentrum kostete knapp 250.000 Euro und wurde dank des Thüringer Corona-Sonderförderprogramms „FuE-Schub“ für wirtschaftsnahe Forschungseinrichtungen möglich.

Das am TITK ansässige 3D-Druck-Kompetenzzentrum Rudolstadt arbeitete bisher nur mit dem sogenannten FDM- bzw. FFF-Verfahren. Die Abkürzungen stehen für Fused Deposition Modeling bzw. Fused Filament Fabrication und beschreiben die schichtweise Herstellung eines Werkstücks aus einem schmelzfähigen Kunststoff. Dieser wird als Endlosfaden zugeführt. „Ausgehend von unserer Historie und der langjährigen textilen Kompetenz unseres Hauses haben wir zunächst nur Filamente für den 3D-Druck genutzt und erforscht“, erläutert Patrick Rhein, Leiter der Forschungsgruppe Additive Fertigung. „Mit der Anlage zum selektiven Lasersintern ist es uns jetzt möglich, auch thermoplastische Pulver einzusetzen und weiterzuentwickeln.“

Im Gegensatz zum filamentbasierten 3D-Druck nach FDM- bzw. FFF-Verfahren wird beim selektiven Lasersintern (SLS) ein Pulverbett angelegt und erhitzt. Laserstrahlen verschmelzen bzw. sintern das Material dann hochgenau und ebenfalls Schicht für Schicht. Da immer wieder ein neues Pulverbett darüber aufgetragen wird, sind hierbei keine zusätzlichen Stützmaterialien nötig, die man anschließend wieder herauslösen müsste. „Außerdem ist die Festigkeit der Produkte deutlich höher, sie können gleichmäßig Zugkräfte in alle Richtungen aufnehmen“, sagt Projektingenieur Henning Austmann.

In Sachen 3D-Druck kehrt damit endgültig Industriestandard am TITK ein, der sich nicht nur zur Prototypenentwicklung, sondern auch für den Nachweis einer Prozessfähigkeit eignet. Mit der SLS-Anlage lassen sich Teile mit einer Kantenlänge von bis zu 45 Zentimetern herstellen. Zudem werden technisch relevantere Werkstoffe verarbeitet, so etwa Polypropylen (PP), Polyamid (PA) oder Thermoplastische Polyurethane (TPU), während man vom filamentbasierten Druck vor allem amorphe Werkstoffe wie ABS und PLA kennt.

„Mit der neuen SLS-Anlage können wir unsere Arbeit nun thematisch erweitern“, sagt Teamleiter Patrick Rhein. Das Pulverdruck-Verfahren brauche zwar in der Regel eine längere Vorbereitung, sei aber letztlich deutlich schneller. Zudem handele es sich beim Druckzentrum am TITK um eine offene Anlage, das heißt sämtliche Parameter können selbst bestimmt und voreingestellt werden. „So haben wir alle Möglichkeiten, um gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft neue Materialien zu entwickeln und zu erproben“, freut sich Rhein. Denn das Angebot an Ausgangsstoffen für das Pulverdruckverfahren sei aktuell noch recht überschaubar. In Forschungskooperationen sollen nun beispielsweise Zusatzstoffe für Pulverisierungsverfahren getestet werden, um bei der additiven Fertigung etwa eine höhere Wärme- oder elektrische Leitfähigkeit sowie Flammschutz oder verbesserte Steifigkeit zu erzielen.

Passend zu den neuen technischen Möglichkeiten am TITK stellte am 4. November auch der Workshop die Vor- und Nachteile von filamentbasiertem und pulverbasiertem 3D-Druck gegenüber. Mit an Bord waren diesmal renommierte Maschinenhersteller, Materialanbieter, Forschungseinrichtungen sowie Anwender aus der Industrie, die in acht Vorträgen die neuesten Entwicklungen aus der Branche vermittelten.

• Delegationen der GRÜNEN aus sächsischem Landtag und Europaparlament besuchen Sächsisches Textilforschungsinstitut

Die Bundestagswahl 2021 rückt näher und Politiker:innen aus Bund und Ländern sind aktiv in ihrem Wahlkampf unterwegs. Schlagworte wie Nachhaltigkeit, Ressourcen- und Umweltschonung, Kreislaufwirtschaft und Innovation finden sich in den Programmen vieler Parteien wieder und sind wichtiger Bestandteil so mancher Zukunftsvision. Das Thema Forschung spielt dabei oft eine tragende Rolle.

Das Sächsische Textilforschungsinstitut e. V. (STFI) empfing in dieser Woche gleich zwei Mal politischen Besuch. Am 07.09. stattete die Europa-Parlaments-Abgeordnete Anna Cavazzini (DIE GRÜNEN/EFA) dem renommierten Forschungsinstitut einen Besuch ab. Als Vorsitzende des Binnenmarktausschusses des Europäischen Parlaments wirkt Sie an Gesetzesvorschlägen zum Europäischen Green Deal mit. Dafür sucht Sie den Austausch mit Expert:innen und Stakeholdern. Zudem wollte Cavazzini, welche selbst in Chemnitz studierte, mit dem Termin auch Sichtbarkeit für die innovative Arbeit in Sachsen erzeugen. Am STFI konnte Sie sich einen Überblick zu den Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in der Textilbranche verschaffen. Bei der Präsentation des Institutes wurde der Fokus auf erfolgreiche, zum Teil internationale, nachhaltige und „grüne“ Projekte gelegt. Themen rund um alternative Rohstoffquellen und nachwachsende Rohstoffe für Hochleistungs- und Chemiefasern waren ebenso Gegenstand der Vorstellung. Ob Fassaden-, Dach- und Gleisbettbegrünungen oder Pflanzeninseln: in diesen Bereichen hat das Sächsische Textilforschungsinstitut seit vielen Jahren immer wieder innovative Projekte initiiert, die durch den Transfer von Forschungsergebnissen zum Teil auch den Weg auf den Markt gefunden haben. Im Anschluss fand in der „Textilfabrik der Zukunft“, einem der Forschungs- und Versuchsfelder am STFI, eine angeregte Diskussion über Urban Farming, CE-Zertifizierung, Energieeffizienz und Verbraucherschutz zwischen der Abgeordneten Anna Cavazzini und der zukünftigen Geschäftsführenden Direktorin, Dr. Heike Illing-Günther sowie weiteren Mitarbeitern des STFI statt.

Einen Tag darauf, am 08.09., empfing das STFI eine Delegation der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN des sächsischen Landtages. Als Abschluss einer Klausurtagung am 7. und 8. September besuchten die Abgeordneten in kleinen Gruppen lokale Einrichtungen, Initiativen und Institutionen aus den Bereichen Zivilgesellschaft, Forschung und Wirtschaft. Das Sächsische Textilforschungsinstitut durfte sich dabei auf die Fraktionsvorsitzende Franziska Schubert und den Wirtschaftspolitischen Sprecher Gerhard Liebscher freuen. Wie schon am Vortag konnten hier interessante Gespräche zu den Themen Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung, Prüfung, Zertifizierung und Innovation in der Forschung geführt werden. Zu Beginn wurde das Institut vorgestellt, im Anschluss daran fand ein kleiner Rundgang durch ausgewählte Technika des STFI statt.

In der vergangenen Woche konnte auch der Oberbürgermeister der Stadt Chemnitz, Sven Schulze, welcher bereits seit Oktober 2020 im Amt ist, seinen Antrittsbesuch am Sächsischen Textilforschungsinstitut durchführen. Coronabedingt musste dieser immer wieder verschoben werden. Bei einem Rundgang am 02.09. lernte er die Arbeiten des Institutes im Bereich technischer Textilien, Vliesstoffe, textiler Leichtbau Veredlung und Digitalisierung kennen und zeigte sich beeindruckt von der Vielseitigkeit der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten am STFI. Die gute Kooperation der Forschungseinrichtung mit der Stadt soll auch unter Sven Schulze fortgeführt werden.

• automotive thüringen startet Innovationscluster „IZZI“ mit 16 Partnern aus Forschung und Industrie

Der Branchenverband automotive thüringen (at) initiiert gemeinsam mit den beiden wirtschaftsnahen Forschungseinrichtungen TITK - Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Rudolstadt und TITV - Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V. Greiz einen neuen Innovationscluster „Interieur der Zukunft aus der Zulieferindustrie“ (IZZI). Zum Auftakt sind weitere 14 regionale Unternehmen und Forschungsinstitute als Partner dabei. So vereint der Cluster weitreichende Kompetenzen im Innovationsfeld des automobilen Interieurs.

Als Mitinitiator und Gastgeber der Kick-off-Veranstaltung am 29. Juli 2021 unterstützt das TITK Rudolstadt den Innovationscluster IZZI mit zahlreichen Ideen, langjähriger Erfahrung in der Auto- und Zuliefererindustrie sowie vielfältigen technischen Möglichkeiten.

Der neue Innovationscluster greift speziell Trends für automobile Interieur-Lösungen auf und entwickelt sie in konkreten Projekten mit den Unternehmen und Instituten der Region weiter zu neuen, nachhaltigen Lösungen. So soll ein Rahmen geschaffen werden, um dem anstehenden technologischen Wandel in der Automobilindustrie mit innovativen Ideen zu begegnen. Neue Funktionalitäten, nachhaltige Materialien und eine neue Innenraum-Architektur – diesen und weiteren Themen wird sich das Netzwerk widmen.

Der Innovationscluster steht offen für weitere Partner. Interessierte Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen können sich an den Verband automotive thüringen wenden.