Aus der Branche

Das indonesische Epson-Werk wurde von der Responsible Business Alliance (RBA) mit dem Platin-Status zertifiziert. Es erhält damit die Bestätigung für den höchsten Standard im Bereich soziale Verantwortung und Nachhaltigkeit. Die Responsible Business Alliance (RBA) ist die weltweit größte Industrievereinigung, die sich für die Einhaltung von Nachhaltigkeitszielen in globalen Lieferketten engagiert und sich global für die Rechte von Arbeitnehmer*innen einsetzt.

Das Werk produziert Tintenstrahldrucker für Unternehmenskunden und private Anwender, darunter unter anderem die Epson EcoTank Modelle, die ohne Tintenpatronen und stattdessen mit einem Tintentanksystem arbeiten. Die Epson EcoTanks sind umweltfreundlich und erfreuen sich einer großen Beliebtheit. Bis heute konnte Epson weltweit über 50 Millionen EcoTank Drucker verkaufen.

„Wir unterstützen die Entwicklung hin zu einer nachhaltig arbeitenden Gesellschaft durch unsere Produkte und Dienstleistungen genau wie durch die Organisation unserer Fabrik- und Bürobetriebe“, bestätigt Tatsuaki Seki, Chief Sustainability Officer von Epson. „Dies bedeutet nicht nur, die Umweltauswirkungen von allem was wir tun zu berücksichtigen, sondern auch, sozial verantwortlich zu handeln. Wir freuen uns sehr über die Erreichung des Platin-Status. Es ist uns sehr wichtig, diesen hohen Standard auch in Zukunft beizubehalten und unsere Maßnahmen für einen nachhaltigen Betrieb weiter auszubauen.“

• Nachhaltigkeit Technischer Textilien – Von rezyklierten Carbonfasern und faserschonender Verarbeitung im Projekt futureTEX
• Dr. Hagen Hohmuth, Leiter Forschung und Entwicklung bei der Tenowo GmbH, im Interview mit Diana Walther und Dr. Ina Meinelt von der P3N MARKETING GMBH

Nicht nur der Name veränderte sich im Laufe der Jahre – auch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Produktpalette durch eigene Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten stellt als entscheidender Wachstumstreiber den langfristigen Erfolg der Tenowo GmbH sicher. Das ursprünglich auf gewebte Einlagen und Taschenfutterstoffe sowie Vliesstoffe für die Bekleidungsindustrie spezialisierte Unternehmen gehört im Bereich der technischen Anwendungen mittlerweile zu den weltweit führenden Unternehmen in der Vliesstoffbranche.

Mit ca. 690 Mitarbeitern an Standorten in Europa, Nordamerika, China und Mexiko nimmt Tenowo eine wegweisende Stellung in der Entwicklung und Herstellung innovativer technischer Textilprodukte und Vliesstoffe ein. Bereits seit mehreren Jahren ist Dr. Hagen Hohmuth der Leiter für Forschung und Entwicklung bei der Tenowo GmbH. In dieser Zeit hat er entscheidend zur Weiterentwicklung des Unternehmens beigetragen. In futureTEX war das Unternehmen im abgeschlossenen Vorhaben RecyCarb involviert und arbeitet jetzt im Vorhaben HPF-Garnitur mit.

Drei Fragen an Dr. Hagen Hohmuth, Leiter Forschung und Entwicklung bei der Tenowo GmbH

• Welche Ziele verfolgen Sie mit Ihrer Arbeit im Projekt futureTEX?

Die Tenowo GmbH befasst sich seit 2010 mit der Verarbeitung von rezyklierten Carbonfasern (rCF) zu einem Vliesstoff. Vliesstoffe sind günstige Alternativen zu etablierten Textilien wie z. B. Geweben und Gelegen, welche neue Eigenschaften in faserverstärkten Strukturen realisieren können. Daher war es uns wichtig das Thema rCF maßgeblich mitzugestalten. Die Ergebnisse aus dem Vorhaben RecyCarb sprechen für sich. Wir haben viele wertvolle Erkenntnisse für die zukünftige Arbeit mit Carbonfasern aus dem Recycling gewonnen. Als Vliesstoffhersteller stehen wir zudem vor der Herausforderung, dass bei der Verarbeitung von Hochleistungsfasern, wie z. B. Carbon, vor allem an den metallischen Arbeitselementen, beispielsweise Garnituren der Krempel, eine erhöhte Abrasion (Abschabung) auftritt. Diese führt zu vorzeitigem Verschleiß der Garnituren und erhöhten Prozesskosten. Gemeinsam mit unseren Partnern haben wir es uns zur Aufgabe gemacht, durch optimierte Krempelgarnituren und angepasste Online-Überwachung eine verbesserte Qualität für Vliesstoffe aus Hochleistungsfasern bei längerer Standzeit zu erzielen.

•  In welchem Vorhaben arbeiten Sie aktiv mit? Was sind Ihre Aufgaben?

Tenowo war im abgeschlossenen Umsetzungsvorhaben RecyCarb aktiv. Als Industriepartner haben wir die Verschnittabfälle sowie die zurückgewonnenen Carbonfasern der anderen Partner aufbereitet und zu verschiedenartigen Vliesstoffen weiterverarbeitet. Nach ausgiebigen Tests im Technikumsmaßstab am STFI mittels Krempelverfahren und anschließender Verfestigung durch Vernadelung sowie mittels Malimoverfahren zu Vliesstoffen konnten wir die Verarbeitung im Industriemaßstab erfolgreich in unserer Fertigung demonstrieren. Aktuell arbeiten wir mit weiteren Partnern im Umsetzungsvorhaben HPF-Garnitur. Im Umsetzungsvorhaben wird sowohl die Krempelgarnitur hinsichtlich ihrer Materialoberfläche und Zahnung optimiert als auch ein digitales Monitoringsystem zur Überwachung des Abnutzungsgrades entwickelt. Durch die optimierten Garnituren wird eine schonendere Verarbeitung der Fasern und somit eine höhere Vliesstoffqualität erzielt. Wir werden hier als Industriepartner vor allem die Anpassung, Validierung und Verifizierung der Verschleißanalyse gewährleisten sowie die optimierte Krempelgarnitur auf unseren Anlagen testen und einsetzen.

• Welchen Mehrwert möchte Ihr Unternehmen aus der Arbeit in futureTEX ziehen?

Generell ist der rCF-Markt global und zielt noch auf Nischen, in denen Faktoren wie z. B. Leichtbaupotenzial oder Leitfähigkeit wichtig sind. Tenowo zählt zu den ersten kommerziellen Anbietern, die sowohl selbst rCF-Vliesstoffe produzieren und vermarkten als auch mit kundeneigenen rCF-Langfasern im Lohn individuelle Vliesstoffe anbieten können. Dies sind nicht mehr ausschließlich Produktionsreste, die als Rezyklat in dieselben Produkte zurückgeführt werden, sondern auch Rezyklatströme aus der Entsorgung, die in neuen Produkten Verwendung finden. Mit den Erkenntnissen aus den beiden Vorhaben möchten wir unsere Produktpalette stärken und gleichzeitig deren Qualität optimieren.

Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) sind einer von fünf Gewinnern des „Ideenwettbewerbs Bioökonomie - Innovationen für den Ländlichen Raum“, der vom Ministerium für Landwirtschaft und Verbraucherschutz Baden-Württemberg erstmals ausgerufen wurde. Ausgezeichnet wurden Beiträge zum Klimaschutz, zur Ressourceneffizienz, zum Schutz der Umwelt und der Biodiversität sowie zur Entwicklung des ländlichen Raums. Am 25. November 2020 wurde der Preis von Ministerialdirektorin Grit Puchan während des 5. Bioökonomietags überreicht. Die DITF erhalten den Preis für ihre Forschung an nachhaltigen Carbonfasern. Der Pitch-Vortrag von Dr. Frank Hermanutz und Dr. Antje Ota erhielt zudem auch noch den Publikumspreis.

Ionische Flüssigkeiten (ionic liquids, IL) sind der Schlüssel zu nachhaltigen biobasierten Fasern für vielfältige Anwendungen in der Industrie. 2003 hat Dr. Frank Hermanutz mit seinem Team gemeinsam mit der BASF SE ein innovatives Lösungsmittel für Biopolymere, also Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen, entdeckt. Auf dieser Basis wurden mit der patentierten HighPerCell®-Technologie Cellulosefilamentfasern entwickelt, die aufgrund ihrer spezifischen Fasereigenschaften als technische Fasern eingesetzt werden können. Sie sind zum Beispiel Ausgangsprodukt für cellulosebasierte Carbonfasern.

Carbonfasern werden vor allem im Fahrzeugbau eingesetzt, gewinnen aber auch im Bauwesen an Bedeutung. Sie sind äußerst hitzebeständig und belastbar. Herkömmliche, nicht auf Biopolymeren basierende Carbonfasern sind allerdings derzeit noch sehr teuer und ihre Herstellung belastet die Umwelt. Die Carbonfaserherstellung auf der Basis von Cellulose würde nicht nur die Umwelt schonen, sondern auch die Energiekosten senken. Für die Gewinnung von Zellstoff bietet sich zum Beispiel die heimische Buche an. Wissenschaftler des Kompetenzzentrums Biopolymerwerkstoffe der DITF bringen dieses neue Verfahren in das im April 2020 vom Land Baden-Württemberg gegründete Technikum Laubholz (TLH) ein. Dort wird die Technologie in enger Zusammenarbeit mit beteiligten Industriefirmen praktisch umgesetzt.

Hochleistungsfasern aus Cellulose sind für viele weitere Anwendungen geeignet, wie zum als Verstärkungsfasern im Beton oder als Bestandteil von sortenreinen Verbundwerkstoffe.

„Schon bald könnten biopolymerbasierte Werkstoffe die gleichen Eigenschaften aufweisen wie erdölbasierte Materialien. Das wäre ein enormer Beitrag zum Ressourcenschutz und zur Umweltverträglichkeit“ erklärt Frank Hermanutz.

Die Jury des Ideenwettbewerbs würdigt diese Forschungsleistung für Umweltschutz und Nachhaltigkeit mit dem Bioökonomie-Innovationspreis.

Feineres Regulieren der Fadenabzugskraft, weniger Luftverbrauch bei gleicher Fadenspannung, leichtgängiges und ergonomisches Druckluftventil – das verspricht die Modernisierung der Fadenabsaug-Geräte AS H 32 und AS H 38.

Handinjektoren, wie die Fadenabsauggeräte auch genannt werden, gehören bei jeder Spinnposition zur Standardausrüstung. Die leistungsfähigen Handinjektoren der Baureihen AS H 32 und AS H 38 überzeugen vor allem mit weniger Luftverbrauch bei gleicher Fadenspannung. Möglich wird das durch höhere Fadenabzugskräfte speziell der Baureihe AS H 38. Bei einigen Anwendungen ist darüber hinaus das Anlegen ohne ‚Ramp-Up‘ möglich. Neu ist ebenfalls ein leichtgängigeres und ergonomischeres Druckluftregelventil, was die Handhabung der Fadenabsauggeräte für den Anwender angenehmer macht. Zudem lässt sich die Einstellung der benötigten Fadenabzugskraft feiner regulieren.

Die neuen ‚Hochleistungsgeräte‘ sind für Anwendungen konzipiert, die besonders hohe Saugleistungen erfordern. Als Pilotprojekte sind sie bereits seit Monaten erfolgreich zum Beispiel auch in einer BCF Garnanwendung in Europa und einer Bändchengarn-Anlage in den USA im Einsatz.

Mit Relive-1 lanciert Autoneum einen innovativen Tuftingteppich, der höchsten Ansprüchen an nachhaltige Mobilität gerecht wird. Die mit dem «Autoneum Pure.»-Label für besondere Umweltfreundlichkeit ausgezeichnete Tuftingtechnologie für die Kompaktbis Premiumklasse ist gegenüber dem in diesen Fahrzeugsegmenten üblichen Teppichstandard zudem langlebiger und überzeugt mit einer exzellenten Reinigungsfähigkeit.

Die globale Nachfrage nach innovativen Fahrzeugen der Zukunft und nachhaltigen Mobilitätsformen steigt. Automobilhersteller und Zulieferer fokussieren sich in der Fahrzeugentwicklung entsprechend verstärkt auf ressourcenschonende Leichtbaukomponenten und Produktionsprozesse. Darüber hinaus sind Optik und Haptik der Passagierkabine ausschlaggebend für die Kaufentscheidung, da das Auto in Zukunft verstärkt für Arbeit und Erholung genutzt wird. Hier beeinflussen Teppichsysteme durch ihre Grösse die Qualitätswahrnehmung entscheidend. Mit Relive-1 bietet Autoneum neu eine Premiumtechnologie für Fahrzeugteppiche an, die nicht nur mit ihrem ästhetischen Erscheinungsbild punktet, sondern auch eine überdurchschnittliche Umweltbilanz aufweist. Unter anderem überzeugen Teppiche aus Relive-1 durch einen besonders nachhaltigen Einsatz von Rohmaterialien: So werden für die Herstellung der Teppichfasern nur rezyklierte PET-Flaschen verwendet. Autoneum verwertet diesen Rohstoff wieder, schont so natürliche Ressourcen und verringert Plastikmüll – und sorgt gleichzeitig dafür, dass aus ausgedienten PET-Flaschen neue, hochwertige Teppichsysteme für kommende Fahrzeuggenerationen kosteneffizient produziert werden können. Darüber hinaus stellt Relive-1 einen bedeutenden Schritt zu Monomaterial-Konstruktionen und somit zu einer abfallfreien Fertigung von Tuftingteppichen dar.

Gleichzeitig steht Relive-1 einmal mehr für die überdurchschnittliche Produktqualität von Autoneum: Im Vergleich zu Standardteppichen der Kompakt- bis Oberklasse sind Relive-1-Teppiche dank signifikant höherer Abriebfestigkeit robuster und durch die vertikale Ausrichtung der Fasern sowie wasserabweisende Wirkung des Polyesters leicht zu reinigen. So können kleine Partikel wie Holzsplitter, Staub oder Steine, aber auch Flüssigkeiten problemlos und ohne Rückstände entfernt werden, was ein entscheidender Vorteil bei häufig in der Freizeit genutzten Fahrzeugen wie SUVs ist. Die Verbindung von herausragender Leistung und Nachhaltigkeit definiert heute bei Fahrzeugen der Premiumklasse den neuen Luxusstandard.

Der bayerische Viskosespezialfaserhersteller Kelheim Fibres ist Partner der European Technology Platform for the Future of Textiles and Clothing (ETP) in zwei strategischen Programmen: „Bio-Based Fibres“ und „Circular Economy“.

Im Sinne der immer wichtigeren Nachhaltigkeitsdiskussion vollziehen sich gerade fundamentale Veränderungen innerhalb der textilen Kette. Dem tragen die jeweils dreijährigen Programme „Bio-Based Fibres“ und „Circular Economy“ des ETP Rechnung. Es geht darum, Schlüsselfiguren aus Industrie und Forschung zusammenzubringen und gemeinsam eine Langzeitstrategie zu entwickeln, um die nachhaltige Neuausrichtung der Europäischen Textilindustrie aktiv zu gestalten.

„Wir stellen seit beinahe 85 Jahren bio-basierte Fasern her – sie bestehen aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz und sind am Ende ihres Lebenszyklus vollständig biologisch abbaubar. Als Alternative zu erdölbasierten Materialien finden diese Fasern mehr und mehr Anklang in den verschiedensten Einsatzgebieten. Das liegt auch daran, dass wir unsere Spezialfasern während des Produktionsprozesses ganz gezielt mit den jeweils geforderten Eigenschaften funktionalisieren können. Im Hinblick auf die Performance müssen sie sich nicht hinter synthetischen Materialien verstecken“, erklärt Dr. Marina Crnoja-Cosic, Leiterin der Abteilung New Business Development bei Kelheim Fibres.

Zu Kelheims Nachhaltigkeitsanspruch gehört aber auch, den gesamten Lebenszyklus der Produkte zu betrachten. Wenn aus einem Textil am Ende seines Gebrauchs der Rohstoff für neue Fasern und neue Produkte entstehen kann, ist das für Crnoja-Cosic ein großes Plus in Puncto Nachhaltigkeit. „Wir wollen das Bestmögliche – biobasierte Fasern UND Kreislaufwirtschaft sind der Weg dahin.“

Die AVK - Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. hat wieder die renommierten Innovationspreise vergeben. Innovative und vor allem auch nachhaltige Innovationen aus den drei Kategorien „Produkte und Anwendungen“, „Prozesse und Verfahren“ sowie „Forschung und Wissenschaft“ wurden dabei von der Experten-Jury ausgezeichnet.

Übersicht aller Preisträger in den drei Kategorien:

Kategorie „Innovative Produkte und Anwendungen“
1. Platz: „Direktgekühlter Elektromotor mit integralem Leichtbaugehäuse aus faserverstärktem Kunststoff - DEmiL“ – Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, Pfinztal mit Karlsruher Institut für Technologie, Sumitomo Bakelite Co., Ltd.*

2. Platz: „Wiederaufbereitbare, reparierbare und recyclingfähige (3R) duroplastische Verbundwerkstoffe für wettbewerbsfähigere und nachhaltigere Industrien“ – cidetec, Donostia-San Sebastian, Spanien*

3. Platz: „Brandsichere Composite Metall Hybridstruktur LEO® Brandschutzsandwich mit integriertem Hyconnect Stahl-Glasshybridverbinder“ – SAERTEX GmbH & Co. KG mit Hyconnect GmbH*

Kategorie „Innovative Prozesse und Verfahren“
1. Platz: “ Robotised Injection Moulding (ROBIN)” – Robin, Dresden mit Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden*

2. Platz: „Omega Stringer völlig von der Rolle“ – Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Braunschweig*

3. Platz: „Hybridguss – Herstellung intrinsischer CFK-Aluminium Verbundstrukturen im Aluminiumdruckgießverfahren“ – Faserinstitut Bremen e. V. mit Fraunhofer IFAM, Bremen*

Kategorie „Forschung und Wissenschaft“
1. Platz: „Untersuchung und Zähmodifizierung neuer hochtemperaturbeständiger ungesättigter Polyesterharze und ihrer Duromere“ – FH Münster, Labor für Kunststofftechnologie und Makromolekulare Chemie, mit BASF SE Global New Business Development, Leibniz-Institut für Polymerforschung e. V., Saertex multicom GmbH*

2. Platz: „Wissenschaftliche Grundlagen zur industriellen Anwendung des thermoplastischen Resin Transfer Molding-Verfahrens (T-RTM)“ – Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, Pfinztal*

3. Platz: „Die material- und energieeffiziente Herstellung von Turbinen Struts durch die integrative Kombination duroplastischer faserverstärkter Werkstoffe“ – Lehrstuhl für Kunststofftechnik, Uni Erlangen-Nürnberg mit Deutschem Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Gubesch Group, Schmidt WFT, Siebenwurst, Raschig.*

Preisverleihung erstmals im Internet
Die Preisverleihung erfolgte wegen der Covid-19-Pandemie erstmals als Online-Event am 12. November 2020. Viele Innovationen der Preisträger werden dieses Jahr erneut in der AVK-Innovationspreisbroschüre präsentiert.
Diese wird online zur Verfügung gestellt: https://www.avk-tv.de/innovationaward.php

*Weitere Informationen finden Sie im Anhang.

• Lizenzvertrag für zukunftsträchtige Technologie abgeschlossen
• Integration in die digitale Spinnereiplattform ESSENTIAL
• Umsetzung der Digitalstrategie weiter vorangetrieben

Der Rieter-Konzern schliesst per 05. November 2020 mit WW Systems einen Lizenzvertrag ab und integriert das zukunftsträchtige Produkt des brasilianischen Unternehmens in die digitale Spinnereiplattform ESSENTIAL. WW Systems bietet mit «OptCotton» weltweit das einzige Softwaresystem an, das eine gleichmässige Mischung von Baumwolle für den Spinnprozess ermöglicht. Mit dieser Zusammenarbeit macht Rieter einen wichtigen Schritt in der Umsetzung seiner Digitalstrategie und bietet seinen Kunden einen weiteren Mehrwert in der Garnproduktion.

«OptCotton» eliminiert Qualitätsschwankungen zwischen Baumwollmischungen, die für den Spinnprozess vorbereitet werden. So kann im Spinnprozess ein Garn mit standardisierter Qualität effizient erzeugt werden. Von der Ankunft der Ballen im Lager bis zu ihrem Verbrauch in der Putzereilinie verwaltet «OptCotton» den gesamten Mischprozess, ohne dass eine Kategorisierung erforderlich ist. Dies hat eine Effizienzsteigerung in der Lagerhaltung und Logistik sowie in der Maschinenleistung zur Folge.

Integration in die digitale Spinnereiplattform ESSENTIAL
Mit der Integration dieser Lösung stärkt Rieter seine digitale Spinnereiplattform ESSENTIAL. Durch den Zugang zu ballenbezogenen Faserdaten und Rohmaterial-informationen eröffnen sich neue Möglichkeiten für die Steuerung der Spinnerei. Die Kombination mit den bereits bestehenden Modulen ESSENTIALbasic, ESSENTIALmonitor, ESSENTIALmaintain und ESSENTIALpredict optimiert den gesamten Spinnprozess und hebt die digitale Intelligenz auf ein neues Level.

Eine typische Chemiefaseranlage produziert gut 600 Tonnen Garn am Tag. Dazu werden in der Filamentgarn Produktion rund 700 Wickler benötigt, oder in der Stapelfaser Produktion 3 Anlagen. Diese Zahlen zeigen, wie wesentlich ein reibungsloser Produktionsprozess ist.

Schleicht sich irgendwo im Prozess ein Fehler ein, erhöht sich der tagesübliche Abfall dramatisch. Klar, dass das jeder Garnhersteller im Sinne einer wirtschaftlichen Produktion vermeiden muss. Hier leistet Digitalisierung wertvolle Unterstützung. Eine intelligente Fabrik, die sämtliche Schritte der Produktionskette inklusive aller Nebenprozesse miteinander vernetzt, meldet frühzeitig Qualitätsabweichungen. Der Garnhersteller kann schnell in den Produktionsprozess eingreifen und so die Produktion von Abfall vermeiden.

Digitale Lösungen sorgen für höhere mehr Prozesssicherheit
Die intelligente Fabrik steht auch bei Oerlikon Manmade Fibers im Fokus. Dabei umfasst sie deutlich mehr als das seit Jahren im Markt etablierte Plant Operation Center. „Es geht um absolute Transparenz und Nachverfolgbarkeit. Am Ende kann der Garnhersteller nachvollziehen, auf welcher Position seine verpackte texturierte Garnspule gesponnen wurde, sogar Informationen zum verarbeiteten Granulat und den spezifischen Produktionsbedingungen liegen vor“, weiß Ivan Gallo, bei Oerlikon Manmade Fibers verantwortlich für Digitale Produkte. So sorgt die intelligente Fabrik vor allem auch für Prozesssicherheit. An jeder Station des Garnes, an der Werte und Daten erfasst werden – wie zum Beispiel bei der visuellen Inspektion oder beim Wiegen –, werden die Daten automatisch ins System eingegeben und das Produkt bewertet. So kann der Garnproduzent jederzeit bei Auffälligkeiten in den zwischengeschalteten Labor- und Qualitätsprüfungen korrektiv in den Produktionsprozess eingreifen.

Informationen zum Chipsfeeding, zur Trocknung oder auch zum Masterbatch sind ebenso verfügbar wie Daten zur Klimatisierung, Druckluftversorgung und zu weiteren Nebenanlagen. Damit hat der Garnhersteller jederzeit den vollständigen Überblick über die laufende Produktion inklusive sämtlicher Informationen über Qualität und Produktionskosten.

• Kohlenstoff mit mehreren Leben

Geht es um die Zukunft der motorisierten Mobilität, reden alle vom Antrieb: Wie viel E-Auto, wie viel Verbrenner verträgt die Umwelt und braucht der Mensch? Zugleich stellen neue Antriebe erhöhte Anforderungen nicht nur an den Motor, sondern auch an dessen Gehäuse und die Karosse: Für solch anspruchsvolle Anwendungen kommen häufig Carbonfasern zum Einsatz. Wie der Antrieb der Zukunft, sollten auch die Werkstoffe am Fahrzeug umweltfreundlich sein. Deshalb ist Recycling von Carbonfasern gefragt. Lösungen dafür haben Institute der Zuse-Gemeinschaft entwickelt.

Carbonfasern, auch als Kohlenstofffasern oder verkürzt als Kohlefasern bekannt, bestehen fast vollständig aus reinem Kohlenstoff. Sehr energieaufwändig wird er bei 1.300 Grad Celsius aus dem Kunststoff Polyacrylnitril gewonnen. Die Vorteile der Carbonfasern: Sie haben kaum Eigengewicht, sind enorm bruchfest und stabil. Solche Eigenschaften benötigt man z.B. am Batteriekasten von E-Mobilen oder in Strukturbauteilen der Karosserie. So arbeitet das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) aktuell gemeinsam mit Industriepartnern daran, statisch-mechanische Stärken der Carbonfasern mit Eigenschaften zur Schwingungsdämpfung zu verknüpfen, um die Gehäuse von E-Motoren im Auto zu verbessern. Angedacht ist in dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt die Entwicklung sogenannter Hybridvliesstoffe, die neben der Carbonfaser als Verstärkung weitere Faserstoffe enthalten. „Wir wollen, die Vorteile unterschiedlicher Faserstoffe verbinden und so ein optimal auf die Anforderungen abgestimmtes Produkt entwickeln“, erläutert Marcel Hofmann, STFI-Abteilungsleiter Textiler Leichtbau.

Damit würden die Chemnitzer Forschenden bisherige Vliesstoff-Lösungen ergänzen. Sie blicken auf eine 15-jährige Geschichte in der Arbeit mit recycelten Carbonfasern zurück. Der globale Jahresbedarf der hochwertigen Fasern hat sich im vergangenen Jahrzehnt fast vervierfacht, laut Angaben der Industrievereinigung AVK auf zuletzt rd. 142.000 t. „Die steigende Nachfrage hat das Recycling immer stärker in den Fokus gerückt“, betont Hofmann. Carbonfaserabfälle sind ihm zufolge für etwa ein Zehntel bis ein Fünftel des Preises von Primärfasern erhältlich, müssen aber noch aufbereitet werden. Dreh- und Angelpunkt für den Forschungserfolg der recycelten Fasern sind konkurrenzfähige Anwendungen. Die hat das STFI nicht nur am Auto, sondern auch im Sport-Freizeitsektor sowie in der Medizintechnik gefunden, so in Komponenten für Computertomographen. "Während Metalle oder Glasfasern als potenzielle Konkurrenzprodukte Schatten werfen, stört Carbon die Bilddarstellung nicht und kann seine Vorteile voll ausspielen“, erläutert Hofmann.

Papier-Knowhow nutzen
Können recycelte Carbonfasern nochmals den Produktkreislauf durchlaufen, verbessert das ihre CO2-Bilanz deutlich. Zugleich gilt: Je kürzer die Carbonfasern, desto unattraktiver sind sie für die weitere Verwertung. Vor diesem Hintergrund entwickelten das Forschungsinstitut Cetex und die Papiertechnische Stiftung (PTS), beide Mitglieder der Zuse-Gemeinschaft, im Rahmen eines Forschungsvorhabens ein neues Verfahren, das bislang wenig geeignet erscheinende Recycling-Carbonfasern ein zweites Produktleben gibt. „Während klassische Textilverfahren die ohnehin sehr spröden Recycling-Carbonfasern in Faserlängen von mind. 80 mm trocken verarbeiten, beschäftigten wir uns mit einem Verfahren aus der Papierindustrie, welches die Materialien nass verarbeitet. Am Ende des Prozesses erhielten wir, stark vereinfacht gesprochen, eine flächige Matte aus recycelten Carbonfasern und Kunststofffasern“, erläutert Cetex-Projektingenieur Johannes Tietze das Verfahren, mit dem auch 40 mm kurze Carbonfasern zu attraktiven Zwischenprodukten recycelt werden können. Das danach in einem Heißpressprozess entstandene Erzeugnis dient als Grundmaterial für hochbelastbare Strukturbauteile. Zusätzlich wurden die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge durch die Kombination mit endlosfaserverstärkten Tapes verbessert. Das Recyclingprodukt soll, so die Erwartung der Forschenden, glasfaserverstärkten Kunststoffen, Konkurrenz machen, z.B. bei Anwendungen im Schienen- und Fahrzeugbau. Die Ergebnisse fließen nun in weiterführende Forschung und Entwicklung im Kooperationsnetzwerk Ressourcetex ein, einem geförderten Verbund von 18 Partnern aus Industrie und Wissenschaft.

Erfolgreiche Umsetzung in der Autoindustrie
Industriereife Lösungen für die Verwertung von Carbonfaser-Produktionsabfällen werden im Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) entwickelt. Mehrere dieser Entwicklungen wurden mit Partnern beim Unternehmen SGL Composites in Wackersdorf industriell umgesetzt. Die Aufbereitung der so genannten trockenen Abfälle, hauptsächlich aus Verschnittresten, erfolgt nach einem eigenen Verfahren. „Dabei führen wir die geöffneten Fasern verschiedenen Prozessen zur Vliesherstellung zu“, sagt die zuständige Abteilungsleiterin im TITK, Dr. Renate Lützkendorf. Neben den Entwicklungen für den Einsatz z.B. im BMW i3 in Dach oder Hintersitzschale wurden im TITK spezielle Vliesstoffe und Verfahren für die Herstellung von Sheet Molding Compounds (SMC) etabliert, das sind duroplastische Werkstoffe, die aus Reaktionsharzen und Verstärkungsfasern bestehen und zum Pressen von Faser-Kunststoff-Verbunden verwendet werden. Eingang fand dies z.B. in einem Bauteil für die C-Säule des 7er BMW. „In seinen Projekten setzt das TITK vor allem auf die Entwicklung leistungsfähigerer Prozesse und kombinierter Verfahren, um den Carbonfaser-Recyclingmaterialien auch von den Kosten her bessere Chancen in Leichtbauanwendungen einzuräumen“, betont Lützkendorf. So liege der Fokus gegenwärtig auf dem Einsatz von CF-Recyclingfasern in thermoplastischen Prozessen zur Platten- und Profilextrusion. „Ziel ist es, die Kombination von Kurz- und Endlosfaserverstärkung in einem einzigen, leistungsfähigen Prozess-Schritt zu realisieren.“