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Erste Versuche mit gedruckten Freiformkacheln aus Holzkurzfaserfilament. (Foto: LZH) Foto: LZH. Erste Versuche mit gedruckten Freiformkacheln aus Holzkurzfaserfilament.
19.09.2022

Nachhaltiger 3D-Druck: Bauelemente aus Naturfasern

Der 3D-Druck ist in der Architektur längst angekommen, jetzt soll er auch ökologisch nachhaltig werden: Das LZH forscht zusammen mit Partnern daran, wie man individuelle Bauelemente aus Naturfasern mittels Additiver Fertigung herstellen kann.

Im Projekt 3DNaturDruck sollen aus naturfaserverstärkten Biopolymeren im 3D-Druck architektonische Bauteile, wie etwa Fassadenelemente entstehen. Dafür werden die Wissenschaftler:innen die entsprechenden Kompositmaterialien aus Biopolymeren sowohl mit Naturkurzfasern, als auch mit Naturendlosfasern entwickeln und für die Verarbeitung mit dem additiven Fertigungsverfahren FDM (Fused Deposition Modeling) optimieren. Das Ziel der Projektpartner: Smarte und innovative Designs ermöglichen, die gleichzeitig ökologisch und nachhaltig sind.

Der 3D-Druck ist in der Architektur längst angekommen, jetzt soll er auch ökologisch nachhaltig werden: Das LZH forscht zusammen mit Partnern daran, wie man individuelle Bauelemente aus Naturfasern mittels Additiver Fertigung herstellen kann.

Im Projekt 3DNaturDruck sollen aus naturfaserverstärkten Biopolymeren im 3D-Druck architektonische Bauteile, wie etwa Fassadenelemente entstehen. Dafür werden die Wissenschaftler:innen die entsprechenden Kompositmaterialien aus Biopolymeren sowohl mit Naturkurzfasern, als auch mit Naturendlosfasern entwickeln und für die Verarbeitung mit dem additiven Fertigungsverfahren FDM (Fused Deposition Modeling) optimieren. Das Ziel der Projektpartner: Smarte und innovative Designs ermöglichen, die gleichzeitig ökologisch und nachhaltig sind.

Das Ziel: Hochentwickelte Bauteile aus nachhaltigen Materialien
Innerhalb des Projektes werden unterschiedliche naturfaserverstärkte Biopolymer-Komposite untersucht. Die Partner forschen sowohl an Verarbeitungsverfahren mit sehr kurzen Naturfasern, etwa aus Holz und Stroh, als auch an einem Verfahren für den Druck von Endlosfasern aus Hanf und Flachs in Kombination mit Biopolymeren. Das LZH entwickelt dann Prozesse für diese neuen Materialien und passt Werkzeuge und Düsengeometrien des FDM-Druckers an. Als Demonstrator soll ein Pavillon mit den 3D-gedruckten Fassadenelementen auf dem Campus der Universität Stuttgart entstehen.
 
Die Projektpartner wollen erforschen, wie mit der Additiven Fertigung Herstellungsverfahren für architektonische Bauteile vereinfacht werden können. Naturfaserverstärkte Biopolymere sind dabei besonders geeignet, um Bauteile mit komplexen Geometrien mit wenigen Arbeitsschritten und geringem Material- und Kostenaufwand zu realisieren. Mit ihrer Forschung arbeiten die Partner außerdem an gänzlich neuen Ausgangsbedingungen für die Fabrikation von neu entwickelten architektonischen Bauteilen: So lässt sich etwa die Topologieoptimierung von Bauteilen entsprechend ihrer tragwerkstechnischen Beanspruchung mit der Additiven Fertigung gut umsetzen.

Naturfaser-Trend in der Architektur auch mittels Additiver Fertigung ermöglichen
Interesse am Einsatz von Naturfasern in strukturellen Bauteilen in Architektur und Bauwesen ist groß, denn Naturfasern haben gleich mehrere Vorteile. Sie verfügen über gute mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig geringem Gewicht und sind in hohem Maß verfügbar. Als nachwachsende Ressource mit teilweise sehr kurzen Erneuerungszyklen sind sie außerdem ökologisch klar die bessere Alternative als synthetische Fasern.

In der Additiven Fertigung werden großformatige Elemente für den Architekturbereich bisher meist mit Polymeren auf Basis fossiler Rohstoffe gefertigt. Die Forschung im Projekt 3DNaturDruck soll die Verwendung von Naturfasern in der Architektur nun auch für die Additive Fertigung möglich machen.

Über 3DNaturDruck
Im Projekt 3DNaturDruck geht es um das Design und die Fabrikation von 3D-gedruckten Bauteilen aus Biokompositen unter Verwendung von Filamenten mit Endlos- und Kurznaturfasern.

Koordiniert wird das Projekt von der Abteilung Biobasierte Materialien und Stoffkreisläufe in der Architektur (BioMat) am Institut für Tragkonstruktion und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart. Projektpartner sind neben dem LZH das Fraunhofer-Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) sowie die Industrieunternehmen Rapid Prototyping Technologie GmbH (Gifhorn), ETS Extrusionstechnik (Mücheln), 3dk.berlin (Berlin) und ATMAT Sp. Z o.o. (Krakau, Polen).

Das Projekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. unter dem Förderkennzeichen 2220NR295C gefördert.

Quelle:

Laser Zentrum Hannover e.V.

ISPO TREND REPORT (c) Messe München GmbH
28.01.2020

ISPO: SPORT WIRD ZUM SYNONYM FÜR GESUNDHEIT

 TRENDBERICHT

  • Die Trends im Wintersport 2020/2021 für Jung und Alt
  • Wintersportindustrie setzt verstärkt auf Nachhaltigkeit
  • ISPO Munich (26.-29. Januar) zeigt Produkte der kommenden Saison

Zu den Megatrends des kommenden Jahrzehnts zählt unter anderem Gesundheit. Die Sportbranche ihrerseits zählt zu den Wachstumstreibern, nicht zuletzt, weil in der Gesellschaft mittlerweile Fitness als Synonym für Gesundheit steht. Sportlichkeit wird zukünftig noch mehr Einfluss auf das Alltagsleben haben.

 TRENDBERICHT

  • Die Trends im Wintersport 2020/2021 für Jung und Alt
  • Wintersportindustrie setzt verstärkt auf Nachhaltigkeit
  • ISPO Munich (26.-29. Januar) zeigt Produkte der kommenden Saison

Zu den Megatrends des kommenden Jahrzehnts zählt unter anderem Gesundheit. Die Sportbranche ihrerseits zählt zu den Wachstumstreibern, nicht zuletzt, weil in der Gesellschaft mittlerweile Fitness als Synonym für Gesundheit steht. Sportlichkeit wird zukünftig noch mehr Einfluss auf das Alltagsleben haben.

Eine neue Begrifflichkeit lautet hier Medical Fitness, sprich die Verschmelzung von einer individuellen, sportlichen Lebensweise mit perfekter medizinischer Versorgung. Auch der Wintersport übernimmt eine künftig eine herausfordernde Aufgabe, indem er zum Wertevermittler für die Gesellschaft wird. Dazu Professor Veit Senner, Professur für Sportgeräte und Sportmaterialien an der Technischen Universität TU München: „Sport muss künftig als emotionales trojanisches Pferd genutzt werden, für die Vermittlung von Kompetenzen und vor allem für die Vermittlung von Werten.“

Weitere Herausforderungen der kommenden Jahre: Kinder und Jugendliche wieder verstärkt in Bewegung bringen und die immer älter werdende Gesellschaft möglichst lange sportlich mobil halten. Professor Senner sieht für Kinder und Jugendliche vor allem im Wintersport große Potenziale: „Man muss aufzeigen, welche Bildungsinhalte und Werte über den Sport vermittelt werden können.“ Dafür gilt es attraktive Angebote für die Kinder zu kreieren. Aktuelle Trends und Produkte im Wintersport werden von 26. bis 29. Januar auf der ISPO Munich präsentiert.

Die Textilhersteller werden zum Öko-Booster der Wintersportbranche
Das schwedische Label Klättermusen konnte die ISPO Award-Jury mit ihrer ersten komplett kompostierbaren Daunenjacke Farbaute überzeugen. Sie ist Gold Winner in der Kategorie Outdoor und ebenfalls Winner des ISPO Sustainability Awards.

Die erste zu 100 Prozent biologisch abbaubare Daunenjacke ist, bis auf die Reißverschlüsse und einige Druckknöpfe, die entfernt und wiederverwendet werden können, auf dem Komposthaufen nach rund drei Monaten biologisch abgebaut. 

Bei Waschvorgängen gibt sie keine Mikroplastik-Partikel in die Umwelt ab. Der norwegische Bekleidungshersteller Helly Hansen präsentiert für Winter 2020/21 eine neue Membrantechnologie, die ohne zusätzliche Chemikalien produziert wird. Die mikroporöse Lifa Infinity Membran wird in einem lösungsmittelfreien Prozess hergestellt und gewährleistet zusammen mit einem wasserabweisenden Lifa-Außenmaterial leistungsstarken Wetterschutz. Zudem setzt Helly Hansen auf das Verfahren der Spinndüsenfärbung: Die Farbpigmente werden bereits während der Faserproduktion injiziert. Damit werden 75 Prozent Wasser eingespart und kein schädliches Abwasser produziert.

Wintersportindustrie setzt verstärkt auf Nachhaltigkeit
„Der ganz große Trend“, erklärt Professor Senner, „liegt in den biopolymeren Werkstoffen und Materialien. Hier geht es darum, die vielen Kunststoffe, die im Sportbereich zugegen sind, durch Biopolymere zu ersetzen.“ In beiden Bereichen forschen er und sein Team mit Hochdruck. Ein Trend, den auch der französische Skihersteller Rossignol erkannt hat. Er legt bei der Produktion der neuen BlackopsFreeride-Skimodelle sein Augenmerk auf die Rohstoffe und setzt verstärkt auf recycelte Materialien. Der Blackops Sender TI wurde von der ISPO Award-Jury mit dem Titel Winner ausgezeichnet.

Ebenfalls neue ökologische Wege geht Alpina Sports und stellt einen komplett nachhaltigen Rückenprotektor aus 100 Prozent Schafwolle vor. Die drei Lagen gepresste Schafwolle sind so stabil, dass sie die Normen der Schutzklasse 1 erfüllen und vereinen alle guten Eigenschaften des Naturprodukts: Er bleibt bei eisigen Temperaturen geschmeidig, wärmt oder kühlt und ist geruchsneutral. Die Wolle wird ausschließlich von Schafen aus der Schweiz und Norwegen bezogen. Die ISPO Award Jury wählte die Prolan Vest von Alpina Sports zum Product of the Year im Bereich Snowsports Hardware. 

Das schwedische Label Spektrum setzt bei seine Ski- und Snowboardbrillen auf Polymeren auf pflanzlicher Basis, die aus Rizinus- und Ricinöl sowie Mais und recyceltem Polyester hergestellt werden. Die ISPO Award-Jury war sowohl vom ökologischen Aspekt als auch der Umsetzung überzeugt und kürte das Modell Östra Medium zum Gold Winner.   

(c) Messe Frankfurt Exhibition GmbH
30.04.2019

NACHHALTIGKEIT IST WICHTIGES THEMA AUF DER TECHTEXTIL UND TEXPROCESS

Mit „Sustainability at Techtextil“ und „Sustainability at Texprocess“ stellen die internationalen Leitmessen für technische Textilien und Vliesstoffe sowie für die Verarbeitung textiler und flexibler Materialien erstmals die Nachhaltigkeitsansätze ihrer Aussteller explizit in den Fokus. Hinzu kommt ein umfangreiches Rahmenprogramm zu dem Thema. Dabei sprechen unter anderem Branchengrößen wie Kering, Lenzing oder Zalando.

Mit „Sustainability at Techtextil“ und „Sustainability at Texprocess“ stellen die internationalen Leitmessen für technische Textilien und Vliesstoffe sowie für die Verarbeitung textiler und flexibler Materialien erstmals die Nachhaltigkeitsansätze ihrer Aussteller explizit in den Fokus. Hinzu kommt ein umfangreiches Rahmenprogramm zu dem Thema. Dabei sprechen unter anderem Branchengrößen wie Kering, Lenzing oder Zalando.

Fasern aus recyceltem Polyester, biobasierte Hightech-Textilien, wassersparende Färbe- und Finishingverfahren, Funktions- und Arbeitskleidung, die mit weniger bis keinen Lösungs- und Bindemitteln auskommt: Im Bereich der technischen Textilien und in der Verarbeitung textiler und flexibler Materialien setzen immer mehr Unternehmen auf Ansätze für mehr Nachhaltigkeit. Mit „Sustainability at Techtextil“ und „Sustainability at Texprocess“ machen die internationalen Leitmessen vom 14. bis 17. Mai 2019 entsprechende Ansätze ihrer Aussteller sichtbar. Zusätzlich greifen zahlreiche Eventformate das Thema Nachhaltigkeit auf beiden Messen auf.

Messeguide für ausgewählte Aussteller
Im Vorfeld der Techtextil und Texprocess konnten Aussteller beider Messen ihre Ansätze und entsprechende Nachweise für Aktivitäten rund um Nachhaltigkeit bei den Messeorganisatoren einreichen. Eine unabhängige, internationale Jury aus Nachhaltigkeitsexperten bewertete die Einreichungen individuell auf Basis gängiger nationaler und internationaler Nachhaltigkeitssiegel, darunter aktuell vor allem Bluesign, Cradle-to-Cradle, EU Eco Label, ISO 14001, GOTS, GRS sowie SteP by Oeko-Tex.

Insgesamt wurden 47 Unternehmen, davon 44 Aussteller der Techtextil, und drei der Texprocess ausgewählt. Interessierte Besucher finden die kuratierten Unternehmen in einem eigenen Messe-Guide, der auf der Messe ausliegt, per Filterfunktion unter „Sustainability“ in der Online-Ausstellersuche und in den Apps beider Messen. Zudem weisen die ausgewählten Aussteller an ihren Messeständen auf ihre Teilnahme hin.
Mitglieder der internationalen Expertenjury: Vorsitzender: Max Gilgenmann, Consulting Service International Ltd. (Deutschland/China); Claudia Som, Empa (Schweiz); Jan Laperre, Centexbel (Belgien); Heike Illing-Günther, Sächsisches Textilinstitut e.V. (Deutschland); Karla Magruder, Fabrikology (USA); Lauren Zahringer, SAC Social Apparel Coalition (Niederlande).

Techtextil Forum mit Themenblock zu Nachhaltigkeit
Unter dem Motto „Towards Sustainability“ bietet das Techtextil Forum am 14. Mai zwischen 11 und 15 Uhr eine Reihe an Beiträgen, die sich ausschließlich um nachhaltige Textilinnovationen drehen. Moderiert von Braz Costa, Geschäftsführer des portugiesischen Technologiezentrums CITEVE, stehen unter anderem diese Themen auf dem Programm:
Textilrecycling (TWD Fibres, Velener Textil), nachhaltiges Bauen mit Wolle (Minet S.A.; Rumänien), nachhaltige Textilbeschichtungen (Centexbel), Biopolymere (RWTH Aachen), die Nachverfolgbarkeit gentechnikfreier Baumwolle (Hohenstein Institute) sowie biobasierte kostengünstige Karbonfasern (Textilforschungsinstitute Jules Verne, Frankreich).

Techtextil Innovation Award
Erstmals prämiert der Techtextil Innovation Award zwei Unternehmen mit einem Award in der Kategorie Nachhaltigkeit. Die Gewinner werden am ersten Messetag während der feierlichen Eröffnung der Messe bekannt gegeben und ausgezeichnet. Messebesucher können sich zusätzlich während der gesamten Dauer der Messe auf dem Ausstellungsareal des Techtextil Innovation Award in der Halle 4.2 über die Preisträger und deren ausgezeichnete Projekte informieren.

Texprocess Forum mit Ableger der Fashionsustain-Konferenz
Mit einem Ableger der Fashionsustain Berlin, der Konferenz der Messe Frankfurt rund um nachhaltige Textilinnovationen, bietet das Texprocess Forum am 14. Mai Vormittags einen Themenblock ausschließlich rund um Nachhaltigkeit in der Textil- und Modebranche. Die erste Keynote “Sustainable innovation – a matter of survival” kommt von Mick Magnusson, Co-Gründer des schwedischen Start-Ups We are Spindye.
Unter der Fragestellung „Is Sustainability the Key to Textile Innovations?“ diskutieren anschließend Branchenführer wie Clariant Plastics and Coatings, Indorama, Lenzing, Perpetual Global, Procalçado S.A. sowie Kering und Zalando. Moderiert wird die Fashionsustain unter anderem von Karla Magruder, Gründerin von Fabrikology International.

Innovation Roadshow zu nachhaltiger Schuhproduktion
Im Fortgang der Fashionsustain-Konferenz präsentieren der Faserhersteller Lenzing, der Strickmaschinenproduzent Santoni und Schuhkomponenten-Fabrikant Procalçado S.A. die Innovation Roadshow mit dem Titel „The Future of Eco-Conscious Footwear Manufacturing“. Die Roadshow wird unterstützt vom Texpertise Network der Messe Frankfurt. Sie stellt exemplarisch den nachhaltigen Produktionsprozess eines Schuhs dar und zeigt so, wie ein Nachhaltigkeitswandel der Mode- und Textilindustrie bereits heute Realität sein kann. Moderiert wird das Panel von Marte Hentschel, Gründerin des B2B-Netzwerks für die Modebranche Sourcebook.