Aus der Branche

Das STFI bietet unter dem Namen „STFI Akademie“ Module und Kurse zur Fachkräftequalifizierung und -weiterbildung an. Einige der Kurse sind in Grund- und Intensivkurse unterteilt.

Geleitet wird die Akademie von den langjährigen Instituts-Mitarbeiter Jens Stopp und Denise Braun. Die Akademiedozenten sind ausgebildete Fachleute in den verschiedenen technologischen Gebieten.

Die Verbundausbildung, die sich Unternehmen zum Teil durch die Sächsische Aufbaubank (SAB) fördern lassen können, richtet sich an Firmen, die Teile des Rahmenlehrplanes nicht allein abdecken können und so fachliche Unterstützung benötigen. Die Weiterbildung und Qualifizierung richten sich an Facharbeiter, die in ihrem Bereich eine Vertiefung ihres fachlichen Wissens anstreben bzw. ihren beruflichen Horizont erweitern möchten. Darüber hinaus sollen auch Berufs- und Quereinsteiger angesprochen werden, Fachwissen zu erlangen.

Gemeinsam mit der Stadt Mönchengladbach veranstalteten der Digital Innovation Hub Düsseldorf/Rheinland (digihub) und die WFMG – Wirtschaftsförderung Mönchengladbach am 11. Januar 2023 die erste „TexTech Start-up Night“ in der Textilakademie NRW. Rund 150 Teilnehmer aus der Textiltechnikbranche kürten den Gewinner aus fünf vorgestellten Produkt- und Geschäftsmodellinnovation für den Textilmarkt. Den Preis, ein Aussteller-Ticket für den Digital Demo Day am 17. August 2023, nahm Gründer und Gesellschafter der eco-softfibre GmbH & Co. KG Bernd Wacker entgegen.

Das 2020 gegründete Görlitzer Start-up-Unternehmen, das 2022 bereits Gewinner des Deutschen Rohstoffeffizenz-Preis 2022 des BMWK war, überzeugte mit einem offenporigen und atmungsaktiven Bioschaumstoff, der beispielsweise als Schallabsorber in Innenräumen oder zur Polsterung genutzt wird.

Weichschaumstoffe werden seit 70 Jahren als Polsterung in vielen Branchen wie Möbel, Bettwaren, Bekleidung, Taschen oder für Schallabsorption eingesetzt. Sie werden petrochemisch hergestellt und sind nicht recyclebar. eco-softfibre ist es gelungen, einen naturfaserbasierten Weichschaumstoff upgecycelt, recyclebar und biodegradierbar skalierbar herzustellen.

Weitere Start-up-Ideen auf der TexTech Start-up Night:

• Michael Fraede, Gründer der Robotextile GmbH, erzählte, wie er mit einer neuen und resilienten Greifertechnologie für biegeschlaffe Teile die Textilindustrie automatisieren will.
• Janina Szczesnowicz zeigte, wie Fibrecoat Hochleistungsmaterialien für den Massenmarkt produziert.
• Prof. Nate Robinson stellte das schwedische Start-up LunaMicro vor, das eine aktive Feuchtigkeitsmanagement-Technologie für die nächste Generation intelligenter Textilien entwickelt.
• Michael Pfeifer, Co-Gründer und CEO des Upcycling-Unternehmens MOOT, zeigte, wie MOOT das Upcycling von Textilien skalierbar macht.

„Textiltechnik-Unternehmen stehen vor großen Herausforderungen aufgrund des Strukturwandels und der digitalen Transformation. Neue Technologien können ihnen dabei helfen, ihr Geschäftsmodell wettbewerbsfähig zu machen. Dabei nehmen die Themen Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft eine zentrale Rolle ein“, betonte David Bongartz, Prokurist bei der Wirtschaftsförderung Mönchengladbach, die Wichtigkeit des Themas. Das Ziel der TexTech Start-up Night sei, das Ökosystem zu diesen Fokusthemen für die Zusammenarbeit zu vernetzen. „Wir freuen uns sehr, dass dieses Event der erfolgreiche Startschuss für wiederkehrende, überregionale Netzwerktreffen von Textiltechnik-Startups, -Unternehmen, -Hochschulen und -Forschungseinrichtungen ist“, fügte digihub-Geschäftsführer Dr. Klemens Gaida hinzu.

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.).

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.

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.

Unter dem Motto „Der Mensch zählt“ steht die A+A 2023 für persönlichen Schutz, betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit ganz im Zeichen der wichtigsten Trends unserer Zeit: Nachhaltigkeit und Digitalisierung. Ergonomie-Werkzeuge der Zukunft wie Exoskelette sind dabei ein wichtiges Thema. Eine bedeutende Konferenz auf diesem Gebiet ist die WearRAcon Europe, die erstmalig vom 25.-26.10.2023 auf der A+A stattfindet.

Veranstalter ist das Fraunhofer-Institut IPA mit der Universität Stuttgart und der Wearable Robotics Association (WearRA). Der 38. A+A Kongress, der von der Bundesarbeitsgemeinschaft für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit (Basi) durchgeführt wird, ist mit der WearRAcon Europe Konferenz thematisch-inhaltlich eng vernetzt.

Trotz einer schweren Verletzung wieder gehen können, ohne fremde Hilfe mit schweren Teilen hantieren oder einfach nur komfortabel und auf Dauer Über-Kopf-Arbeiten erledigen – die Vorteile der Exoskelette haben zahlreiche Branchen bereits überzeugt. Exoskelette und Wearables werden mittlerweile in der Industrie und im Gewerbe schon erfolgreich eingesetzt, und große Maschinenbauer und Autohersteller sowie der medizinische Sektor experimentieren weiter an der Vernetzung von Mensch und Maschine. Aktuell wird das globale Marktvolumen für Exoskelette von führenden Analysten auf über 20 Milliarden US-Dollar bis 2030 bewertet.¹

Die WearRAcon Europe Konferenz 2023 gibt neue Einblicke in die vielversprechende Welt der Exoskelett-Systeme aus verschiedenen Perspektiven und setzt gemeinsam mit dem A+A Kongress zukunftsorientierte Impulse. Vorträge von renommierten Exoskelett-Pionieren, kombiniert mit Erfahrungsberichten von Anwendenden aus verschiedenen Branchen, sowie Impulse von Expertinnen und Experten runden das Programm ab. Außerdem  wird wie bei der letzten A+A wieder ein Self-Experience Space aufgebaut, damit die Exoskelett-Systeme verschiedener Hersteller an realitätsnahen Arbeitsszenarien getestet werden können.

Parallel zum Self-Experience Space findet auch wieder eine Live-Studie Exoworkathlon statt. Auszubildende von verschiedenen mechatronischen Ausbildungsgängen durchlaufen Parcours mit Aufgaben zum Halten, Heben und Montieren, die speziell mit der Industrie entwickelt wurden. Mit unterschiedlicher Mess-Sensorik werden prospektiv Daten erhoben, um Effekte von Exoskeletten zu messen. Im Exoworkathlon setzt das IPA den Fokus insbesondere auf die Prävention für junge Mitarbeitende, um auf das Thema aufmerksam zu machen und Beschwerden frühzeitig entgegenzuwirken.

¹ (Interview Trans.INFO mit Armin G. Schmidt, CEO von German Bionic (01/2021).

• 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.

Ansmann AG hat eine neuartige, überhitzungssichere Heizfolie auf der COMPAMED 2022 in Düsseldorf vorgestellt. Diese erste drahtlose Heizfolie mit völlig konstanter Wärmeverteilung war, der medizintechnischen Veranstaltung entsprechend, zu einem beheizbaren Rollstuhlpolster verarbeitet. Doch auch eine Vielzahl weiterer Anwendungen sind mit der Kunststofffolie umsetzbar: Beispiele sind beheizbare Fahrradsättel, Smart Clothing, oder sonstige wärmende Flächen und Elemente in Automotive oder E-Mobility Anwendungen vom Autositz bis zur beheizten Lastenradkabine.

Im Unterschied zu bisherigen Heizlösungen kann sie in eine beliebige Form zugeschnitten und auch geknickt oder gefaltet werden. Zudem kann sie aufgrund ihrer Materialeigenschaften nicht überhitzen. Die Wärmeverteilung in der Fläche ist dabei völlig gleichmäßig und dadurch sehr angenehm für den Nutzer.

Jedes Produkt mit bis zu 1×1m großer Fläche in beliebiger Form, kann an eine Niedervolt-Stromversorgung angeschlossen werden und für gleichmäßige Wärme mit einer solchen Heizfolie bestückt werden.

• 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.