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Dr. Dietmar Hietel, Fraunhofer ITWM, Giovanni Di Lorenzo, Siriotek, und Giovanni Bettarini, bematic © Fraunhofer ITWM
Dr. Dietmar Hietel, Fraunhofer ITWM, Giovanni Di Lorenzo, Siriotek, und Giovanni Bettarini, bematic
05.06.2023

Fraunhofer ITWM, Siriotek und bematic bündeln Vliesstoff-Expertise

Vliesstoffe spielen in verschiednen Branchen eine zentrale Rolle, so in der Automobilindustrie, dem Gesundheitswesen, der Medizin, dem Bauwesen oder der Filtration. Da die Nachfrage nach diesen Materialien weiter steigt, schließen sich Bettarini & Serafini S.r.l bematic, Siriotek und das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM zusammen, um die Air-Lay-Technologie weiterzuentwickeln. Auf der ITMA, der Fachmesse für Textilien, Bekleidung und Innovation, stellen die drei Partner erstmals gemeinsam das Projekt vor.

Vliesstoffe spielen in verschiednen Branchen eine zentrale Rolle, so in der Automobilindustrie, dem Gesundheitswesen, der Medizin, dem Bauwesen oder der Filtration. Da die Nachfrage nach diesen Materialien weiter steigt, schließen sich Bettarini & Serafini S.r.l bematic, Siriotek und das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM zusammen, um die Air-Lay-Technologie weiterzuentwickeln. Auf der ITMA, der Fachmesse für Textilien, Bekleidung und Innovation, stellen die drei Partner erstmals gemeinsam das Projekt vor.

Seit fast 50 Jahren ist die italienische Firma bematic in der Vliesstoffproduktion tätig. Die Entwicklung von fortschrittlicher Air-Lay-Produktionsprozesse steht bei dem Unternehmen im Fokus sowie die Konstruktion, Herstellung und Prüfung von Hochleistungskardieranlagen für Vliesstoffe. Die Ingenieure des Schweizer Unternehmens Siriotek konzentrieren sich auf Simulationen und Tests, die die praktische Problemlösung unterstützen. Das Fraunhofer ITWM bringt sowohl Wissen als auch Erfahrung in der Textiltechnik und der Prozessoptimierung ein und steuert Know-how in der mathematischen Modellierung sowie Charakterisierung von Air-Lay-Prozessen für Stapelfasern bei.

Die drei Partner wollen gemeinsam die nächste Generation von Krempelmaschinen entwickeln, die Leistung und Qualität bei der Air-Lay-Verarbeitung mit Stapelfasern gewährleisten und gleichzeitig Energieverbrauch, Abfallerzeugung und Kohlenstoffemissionen reduzieren. Die Zusammenarbeit bündelt das Fachwissen und die Innovationskraft der Dreien in ihren jeweiligen Bereichen.
 
Schneller, dichter, effizienter
Air-Lay-Technologien sorgen für die thermische, mechanische und chemische Vliesverfestigung. Hierbei wird das Rohmaterial geöffnet und mit einer Walze in einen Luftstrom eingebracht. Dieses Luft-Faser-Gemisch landet auf einem Band und wird dort durch Absaugung verdichtet. »Durch einen gemeinschaftlichen Ansatz erweitern wir die Grenzen der Air-Lay-Technologie, um höhere Produktionsgeschwindigkeiten, eine bessere Gleichmäßigkeit des Vlieses und eine bessere Faserausnutzung zu erreichen sowie letztendlich Lösungen zu liefern, die vollständig auf die individuellen Produktionsanforderungen zugeschnitten sind«, erklärt Giovanni Di Lorenzo, Gründer und Chefingenieur von Siriotek.
 
Zusätzlich minimiert das Projekt so den ökologischen Fußabdruck, ohne dabei die Leistung zu beeinträchtigen. »Wir treiben den Fortschritt voran, verbessern die Produktionsqualität und tragen zu einem nachhaltigeren sowie effizienteren Ökosystem in der Textilindustrie bei«, ergänzt Dietmar Hietel, Leiter der Abteilung »Transportprozesse« am Fraunhofer ITWM. Auch Giovanni Bettarini, Partner und kaufmännischer Leiter bei bematic, ist vom Projekt überzeugt: »Durch diese Zusammenarbeit werden wir in der Lage sein, unseren Kunden Fertigungslösungen für verschiedene Anwendungen in den Bereichen Automobil, Bau, Filtration und Geotextilien anzubieten.«

Source:

Fraunhofer ITWM

(c) Fraunhofer ICT
06.01.2023

Fraunhofer CPM develop programmable material for ergonomic lying position

Many people across the world are bedridden – be it due to illness, an accident or old age. Because those affected often cannot move or turn over by themselves, they often end up with very painful bedsores. In the future, it should be possible to avoid bedsores with the help of materials that can be programmed to entirely adapt their form and mechanical properties. For example, the body support of mattresses made from programmable materials can be adjusted in any given area at the push of a button. Furthermore, the support layer is formed in such a way that strong pressure on one point can be distributed across a wider area. Areas of the bed where pressure is placed are automatically made softer and more elastic. Caregivers can also adjust the ergonomic lying position to best fit their patient.

Many people across the world are bedridden – be it due to illness, an accident or old age. Because those affected often cannot move or turn over by themselves, they often end up with very painful bedsores. In the future, it should be possible to avoid bedsores with the help of materials that can be programmed to entirely adapt their form and mechanical properties. For example, the body support of mattresses made from programmable materials can be adjusted in any given area at the push of a button. Furthermore, the support layer is formed in such a way that strong pressure on one point can be distributed across a wider area. Areas of the bed where pressure is placed are automatically made softer and more elastic. Caregivers can also adjust the ergonomic lying position to best fit their patient.

Materials and microstructuring
Materials for applications requiring specific changes to stiffness or shape are being developed by researchers from Fraunhofer CPM, which is formed of six core institutes with the aim of designing and producing programmable materials. So, how can we program materials? “Essentially, there are two key areas where adjustments can be made: the base material – thermoplastic polymers in the case of mattresses and metallic alloys for other applications, including shape memory alloys – and, more specifically, the microstructure,” explains Dr. Heiko Andrä, spokesperson on the topic at the Fraunhofer Institute for Industrial Mathematics ITWM, one of the Fraunhofer CPM core institutes. “The microstructure of these metamaterials is made up of unit cells that consist of structural elements such as small beams and thin shells.” While the size of each unit cell and its structural elements in conventional cellular materials, like foams, vary randomly, the cells in the programmable materials are also variable – but can be precisely defined, i.e., programmed. This programming can be made, for example, in such a way that pressure on a particular position will result in specific changes at other regions of the mattress, i.e., increase the size of the contact surface and provide optimal support to certain areas of the body.

Materials can also react to temperature or humidity
The change in shape that the material should exhibit and the stimuli to which it reacts - mechanical stress, heat, moisture or even an electric or magnetic field - can be determined by the choice of material and its microstructure.

The journey to application
A single piece of material can take the place of entire systems of sensors, regulators and actuators. The goal of Fraunhofer CPM is to reduce the complexity of systems by integrating their functionalities into the material and reducing material diversity. We always have industrial products in mind when developing the programmable materials. As such, we take mass production processes and material fatigue into account, among other things,” says Franziska Wenz, deputy spokesperson on the topic at the Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM, another core institute of Fraunhofer CPM. The initial pilot projects with industry partners are also already underway. The research team expects that initially, programmable materials will act as replacements for components in existing systems or be used in special applications such as medical mattresses, comfortable chairs, variable damping shoe soles and protective clothing. “Gradually, the proportion of programmable materials used will increase,” says Andrä. Ultimately, they can be used everywhere – from medicine and sporting goods to soft robotics and even space research.

Source:

Fraunhofer ITWM