Aus der Branche

Aufgrund ihrer ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und ihrem geringen Eigengewicht werden in Leichtbauanwendungen, bei denen eine hohe Festigkeit und Steifigkeit bei zugleich minimalem Gewicht entscheidend sind, zunehmend carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) eingesetzt. Jedoch gehen mit dem wachsenden Einsatz an CFK auch große Mengen an Carbonfaserabfällen einher. Für diese haben sich bisher nur Verarbeitungsrouten etablieren können, die eine signifikante Verringerung der CFK-Eigenschaften und somit eine Einschränkung der Einsatzbereiche aufweisen. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) haben hochorientierte Tapes aus recycelten Carbonfasern (rCF) entwickelt, die auch für Hochleistungsanwendungen wie Strukturbauteile im Automobil wiedereingesetzt werden können.

Carbonfasern werden in der Regel aus erdölbasierten Rohstoffen in einem energieintensiven Prozess hergestellt, wobei große Mengen CO₂ ausgestoßen werden. Das verwendete Material entspricht einem Treibhauspotential von ungefähr 20 – 65 Kilogramm CO₂-Äquivalenten pro Kilogramm. Trotzdem steigt die Produktion von CFK weiterhin und mit ihr auch die Menge an CFK-Abfällen. Denn je nach Verarbeitungsverfahren fällt in der Produktion bis zu 50 Prozent Verschnitt an. Hinzu kommen große Mengen CFK-Abfälle in Form von Bauteilen, die das Ende ihrer Lebenszeit erreicht haben. Allein in Europa werden bis 2030 voraussichtlich etwa 8.000 Passagierflugzeuge mit erheblichen Anteilen an CFK aus dem Betrieb genommen.

Aktuell werden lediglich 15 Prozent der CFK-Abfälle rezykliert. Die übrigen über 85 Prozent dieser CFK-Bauteile landen am Ende ihrer Lebensdauer in Müllverbrennungsanlagen oder Deponien. Durch die Verbrennung kann zwar Energie in Form von Wärme oder Strom gewonnen werden. Ein Recycling der Carbonfasern würde jedoch weit mehr für den Klima- und Ressourcenschutz beitragen.

In den letzten Jahren wurden deshalb verschiedene Recyclingverfahren für CFK, wie die Pyrolyse oder Solvolyse, weiterentwickelt, um Carbonfasern in hoher Qualität zurückzugewinnen.

Im Vergleich zu Neufasern sind die Einsatzmöglichkeiten von recycelten Carbonfasern deutlich eingeschränkt. In einem Neufaserprodukt liegen Carbonfasern üblicherweise in Filamentsträngen von technisch unbegrenzter Länge und zudem in Lastrichtung orientiert vor. Auf diese Weise entfaltet die Carbonfaser ihr volles Potential, da sie ihre maximale Festigkeit in Faserrichtung aufweist. Durch das Recycling kommt es zwangsläufig zu einer Einkürzung der Carbonfasern auf Längen im Mikrometer- bis Zentimeterbereich. Zusätzlich geht die Lastrichtungsorientierung der Carbonfasern verloren, die Fasern liegen zunächst in Wirrlage vor.

Die DITF befassen sich nun bereits seit ca. 15 Jahren erfolgreich damit, die klassischen Spinnereiprozesse an das neuartige Fasermaterial rCF anzupassen. Ziel ist es dabei, eine neue Kategorie von rCF-Tape-Halbzeugen zu entwickeln und in ihren mechanischen Eigenschaften so zu verbessern, dass sie Neufasermaterial in strukturellen Anwendungen tatsächlich ersetzen kann. Nur dann sind carbonfaserbasierte Verbundwerkstoffe wirklich kreislauffähig.

Um ein orientiertes Halbzeug ähnlich eines Carbonprodukts aus Neufasern herzustellen, ist es entscheidend, die Wirrlage der rCF aufzuheben und die Fasern wieder parallel zueinander auszurichten. Eine vielversprechende Möglichkeit dies zu erreichen, stellt die Herstellung von hochorientierten Tapes dar.

Hierbei werden die Carbonfasern in einem ersten Schritt geöffnet und mit thermoplastischen Matrixfasern (Polyamid 6) gemischt. Im Anschluss wird die Fasermischung in einem für die Verarbeitung von Carbonfasern modifizierten Krempelprozess weiter separiert und orientiert. Am Auslauf der Krempel wird das im Krempelprozess entstehende Faserflor zu einem Faserband zusammengefasst und in eine Kanne abgelegt. Dieses rCF/PA6-Faserband stellt das Ausgangsmaterial für den folgenden Tapebildungs-Prozess dar und weist bereits eine Vororientierung der Carbonfasern auf. Im nachfolgenden Verstreckprozess kann die Orientierung der Fasern noch gesteigert werden. Durch das Verziehen des Faserbandes werden die Fasern in Verzugsrichtung bewegt und längs ausgerichtet. Der letzte Prozessschritt ist die Tapebildung, bei der das Faserband unter Spannung in die gewünschte Form gebracht und anschließend in eine endlose Tapestruktur fixiert wird. Bei der Fixierung schmelzen die Thermoplastfasern teilweise oder komplett auf und erstarren anschließend.

Diese an den DITF entwickelte Technologie zur Herstellung von hochorientierten rCF-Tapes wurde im Rahmen des Forschungsprojektes „Infinity“ (03LB3006) eingesetzt, um einen nachhaltigen und faserschonenden Recyclingkreislauf für CFK nachzuweisen. Auf Basis der „Infinity“-Tapes wurde ein Verbundwerkstoff entwickelt, der 88 Prozent der Zugfestigkeit und des Zugmoduls eines vergleichbaren Neufaserprodukts erzielte. Zudem ergab eine Lebenszyklusanalyse, dass sich das Treibhauspotenzial bei Einsatz von Pyrolysefasern um ca. 49 Prozent und für rCF aus Produktionsabfällen um ca. 66 Prozent reduziert.

Die Ergebnisse weisen somit den Weg zur echten Substitution von Neufaser-CFK durch Recycling-CFK anstelle des Downcyclings zu schwach orientierten Materialien und dem damit verbundenen Verlust an mechanischen Eigenschaften.

Die Cleanzone, die Messe für Reinraum- und Reinheitstechnik, Hygiene und Kontaminationskontrolle, fand am 25. und 26. September 2024 in Frankfurt am Main stattfand. Mit dem Cleanzone Award werden auf der Messe wegweisende Fortschritte in Bezug auf Innovation, Automatisierung, Nachhaltigkeit und Effizienz im Bereich der Rein- und Sauberraumtechnologie ausgezeichnet. Dieses Jahr ging der Award an die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) und die Dastex Group GmbH für die gemeinsame Entwicklung einer Testmethode für Reinraumkleidung – die ReBa².

Mit der Realitätsnahen Bakterienbarriere (ReBa²)-Prüfmethode bieten die DITF ein neues biologisches Verfahren zur Bestimmung des Keimdurchgangs für Reinraumbekleidungstextilien an. Besonders bei der Herstellung steriler Arzneimittel stellen Bakterien, Hautschuppen und Faserteilchen, die von Personen und deren Bekleidung ausgehen können, eine Gefahr für die im Reinraum hergestellten Produkte dar. Die Reinraumbekleidung soll dieses Risiko minimieren. Zur Beurteilung der Barrierefunktion wird unter anderem der „Keimdurchgang” ermittelt. Er gibt Auskunft, wie viele Keime der menschlichen Hautflora durch die Reinraumbekleidung beim Tragen nach außen gelangen.

Die ReBa²-Prüfmethode bildet die Situation beim Tragen von Reinraumbekleidung weitgehend ab und ermöglicht so eine aussagekräftige Bestimmung des Keimdurchgangs. Darüber hinaus ist die Betrachtung zahlreicher Prüfszenarien möglich. Neben dem Einfluss unter der Reinraumbekleidung getragener Zwischenbekleidung kann auch der Schwitzvorgang oder das Benetzen der Reinraumbekleidung durch Flüssigkeitsspritzer im Herstellungsprozess oder durch Desinfektionsmittel getestet werden.

Schutzhandschuhe, wie sie bei der Arbeit, im Sport oder im Alltag bei der Gartenarbeit eingesetzt werden, erhalten ihre schützende Funktion durch eine spezielle Beschichtung. Diese sorgt für Abriebbeständigkeit, macht das Material wasserdicht und beständig gegen Chemikalien oder Öl oder schützt sogar vor Schnitten und Stichen. Bislang werden vornehmlich Beschichtungen aus ölbasierten Polymeren, Nitrilkautschuk oder Latex eingesetzt. Es gelang Wissenschaftlern an den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) mit umweltfreundlichem Lignin in einem 3D-Druckverfahren eine robuste und dennoch flexible Handschuhbeschichtung zu entwickeln.

Beschichtungen, die mechanischer Belastung unterworfen sind, verursachen immer einen gewissen Abrieb, der sich im Umfeld verteilt. Dies ist auch bei beschichteten Schutzhandschuhen der Fall. Um eine langfristige Verschmutzung der Umwelt zu vermeiden, sollen Materialien eingesetzt werden, deren Abriebpartikel abbaubar sind. Ziel des Forschungsprojekts war es, herkömmliche Schutzausrüstungen zu verbessern und nachhaltigere Materialien zu integrieren.

Das Biopolymer Lignin ist ein natürlicher Bestandteil von Pflanzenzellen, das als Nebenprodukt in großen Mengen bei der Papierherstellung anfällt. Aufgrund seiner Eigenschaften stellt es eine umweltfreundliche Alternative zu ölbasierten Beschichtungspolymeren dar.

Die Wissenschaftler entwickelten ligninhaltige Biopolymercompounds, aus denen thermoplastische Werkstoffe hergestellt wurden, die sich im 3D-Druckverfahren verarbeiten lassen.

Lignin besitzt wenige polare Gruppen, wodurch Lignine hydrophob und damit in Wasser unlöslich sind. Aus diesem Grund bauen sie sich langsam biologisch ab. Dadurch sind sie für dauerhaft haltbare Beschichtungsmaterialien besonders geeignet.

Trotz dieser Haltbarkeit bauen sich Lignin Partikel, die durch Abrieb in die Umwelt gelangen, schneller biologisch ab als der Abrieb herkömmlicher Beschichtungen. Das liegt dann am viel höheren Oberflächen/Volumen-Verhältnis.

Die Verwendung des 3D-Drucks ermöglicht es dabei, die Beschichtung präzise und effizient herzustellen. Der 3D-Druckprozess erlaubt es darüber hinaus, den Handschuh an die individuellen Bedürfnisse von Trägerin und Träger anzupassen. Dies steigert den Tragekomfort und fördert die Bewegungsfreiheit.

Das Forschungsprojekt zeigt, dass die Verwendung von Lignin nicht nur ökologische Vorteile bietet, sondern dass damit beschichtete Schutzhandschuhe auch besonders langlebig und widerstandsfähig sind. Sie erfüllen die Sicherheitsstandards und leisten gleichzeitig einen Beitrag zur Nachhaltigkeit in der Arbeitswelt.

Dass angewandte Forschung an textilen Produkten und deren Ausgangsmaterialien ganz entschieden zur Verbesserung unserer Lebensverhältnisse beiträgt, davon konnten die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) die Öffentlichkeit beim Tag der offenen Tür am 14. Juli 2024 überzeugen. An 29 Forschungsstationen und mit einem Vortragsprogramm gewährten die DITF dem Publikum Einblick in ihre Labore und Technika und informierten zu aktuellen Forschungsthemen. Rund 2000 Besucherinnen und Besucher nutzten die Gelegenheit für einen Blick hinter die Kulissen.

Fasern und Textilien stecken in vielen Produkten des täglichen Bedarfs und leisten auch als technische Textilien wertvolle Dienste in fast allen industriellen Bereichen. Produkte, neue Verfahren, Prüftechniken und Laborversuche - an 29 Stationen wurde eindrucksvoll vermittelt, an welchen Themen die Forscherinnen und Forscher in Denkendorf aktuell arbeiten. Die Textilforschung bildet unseren gesamten Lebensalltag ab - das zeigte die große Themenvielfalt der Veranstaltung nachdrücklich. Zu allen relevanten Zukunftsthemen wie Medizin, Mobilität, Architektur, Umwelt und Energie wird in Denkendorf geforscht, werden textile Erzeugnisse und Fertigungsverfahren verbessert oder neu geschaffen.

Die Exponate, experimentellen Vorführungen und Themen waren so aufbereitet, dass jeder auch ohne Vorkenntnisse einfach erfassen konnte, welche Hintergründe aktuelle Forschungsthemen haben und wie moderne Textilforschung Problemstellungen löst.

Die Nachhaltigkeit textiler Produkte ist dabei ein dringliches Thema, das mit mehreren Themen aufgegriffen wurde. So konnte man sich darüber informieren, wie natürliche Materialien zu Hochleistungsfasern versponnen werden, wie Kleidung regional und mit geringer Umweltbelastung hergestellt wird oder unter welchen Bedingungen Fasern biologisch abbaubar sind.

Die Bildung textiler Flächen durch Stricken, Flechten und Weben gehören zu den klassischen Fertigkeiten der Textilindustrie. In den Technika führte das DITF-Team vor, wie ein moderner Maschinenpark diese Aufgaben schnell und präzise ausführt. Die Besucherinnen und Besucher erlangten Kenntnis darüber, wofür man diese Techniken in der Forschung benötigt – etwa für die Konstruktion neuer 3D-Gewirke, um neue Fasermaterialien für die textile Fertigung vorzubereiten oder um die zugrundeliegende Verfahrenstechnik zu optimieren.

Hochleistungsfasern, Medizinprodukte und Smart Textiles bildeten weitere Schwerpunkte an den Forschungsstationen. Wie man hochfeste Fasern für Luft- und Raumfahrt produziert, unter welchen Bedingungen textile Medizinprodukte ihren Weg in den Operationssaal finden und wie es möglich ist, immer mehr digitale Funktionen in Textilien zu integrieren, all das sind Beispiele für Forschung, die praktische Anwendung im Alltag findet.

Moderne Analytik und Messtechnik sind notwendig, um die Entwicklung neuer Materialien zu begleiten. Die Prüflabore der DITF stellten hier beispielhaft dar, wie vielfältig diese sein muss, um neue Materialien zu entwickeln. So wurde zum Beispiel die textile Durchstoßprüfung für den Fechtschutz demonstriert oder im Schallmessraum die akustische Absorption textiler Vorhänge gemessen.

Neben den Forschungsstationen, die sich in Rundgängen zur eigenen Erkundung anboten, stellten die Forscherinnen und Forscher in 13 Vorträgen zu ausgewählten Forschungsthemen ihre Arbeitsergebnisse dem Publikum vor. Im Mittelpunkt aller Vortragsthemen: Der praktische Bezug zum Alltag. Denn Forschung an den DITF ist angewandt und soll immer Resultate liefern, die in der Praxis umgesetzt werden. Dass das gelingt, davon konnten die Referentinnen und Referenten zu Themen wie z.B. Bionik, Faserverbundwerkstoffen und nachhaltiger Faserherstellung überzeugen.

Als weiteres Highlight boten Mitmachstationen die Gelegenheit, selbst Experimente durchzuführen und dabei wissenschaftliche Zusammenhänge zu verstehen. Familien versuchten sich an Experimenten aus der Chemie, nutzten Pflanzenvliese für Aussaatversuche und erkundeten selbständig mit dem Stereomikroskop textile Materialien.

Ein neuartiges sortenreines Kunstleder erfüllt die Anforderungen der europäischen Ökodesignverordnung. Hergestellt aus einem biobasierten Kunststoff ist es biologisch abbaubar und erfüllt die Voraussetzungen für einen geschlossenen Recyclingprozess.

Viele Kunstleder bestehen aus einem textilen Trägermaterial, auf das eine Polymerschicht aufgebracht wird. Die Polymerschicht besteht meist aus einem Haft- und einem Deckstrich, der in der Regel noch mit einer typischen Prägung versehen wird. Gewöhnlich handelt es sich beim Textilträger und der Beschichtung um völlig unterschiedliche Materialien. Als Textilträger dienen häufig Gewebe, Gewirke oder Vliesstoffe aus PET, PET/Baumwolle oder auch Polyamid. Für die Beschichtungen kommen zumeist PVC sowie diverse Polyurethane zum Einsatz. Die Verwendung dieser etablierten Verbundmaterialien genügt nicht den heutigen Nachhaltigkeitskriterien. Sie sortenrein zu rezyklieren ist sehr aufwendig oder sogar unmöglich. Eine biologische Abbaubarkeit ist nicht gegeben. Die Suche nach alternativen Materialien für die Herstellung von Kunstleder ist daher dringlich. 2022 wurde seitens der EU die sogenannte Sustainable Products Inititiative (SPI) verabschiedet („Green Deal“). Sie enthält eine Ökodesignverordnung, die im Ressourcenschutz den Lebenszyklus eines Produktes mit einbezieht. Für das Textil- bzw. Produktdesign bedeutet das, die Kreislaufschließung bzw. den "end-of-life"-Fall in die Produktentwicklung mit einzubeziehen.

In einem AiF-Vorhaben, das in enger Kooperation der DITF und dem Freiberg Institute gGmbH (FILK) durchgeführt wurde, ist es nun gelungen, ein Kunstleder zu entwickeln, bei dem sowohl das Fasermaterial als auch das Beschichtungspolymer identisch sind. Die Sortenreinheit ist Voraussetzung für ein industrielles Recyclingkonzept.

Als Grundmaterial empfahl sich aufgrund seiner Eigenschaften der aliphatische Polyester Polybutylensuccinat (PBS). PBS ist aus biogenen Quellen herstellbar und mittlerweile in mehreren Qualitäten und größeren Mengen am Markt verfügbar. Dessen biologische Abbaubarkeit konnte in Versuchen nachgewiesen werden. Das Material kann thermoplastisch verarbeitet werden. Das gilt sowohl für das Fasermaterial wie auch die Beschichtung. Ein späteres Produktrecycling wird durch die thermoplastischen Eigenschaften vereinfacht.

Um einen erfolgreichen Primärspinnprozess zu realisieren und um PBS-Filamente mit guten textilmechanischen Eigenschaften zu erhalten, mussten an den DITF verfahrenstechnische Anpassungen im Abkühlschacht vorgenommen werden. Dadurch ließen sich schließlich bei relativ hohen Geschwindigkeiten von bis zu 3.000 m/min POY-Garne ausspinnen, die verstreckt eine Festigkeit von knapp 30 cN/tex aufwiesen. Die Garne ließen sich problemlos zu Geweben aus reinem PBS verarbeiten. Diese wiederum dienten am FILK als textiles Grundsubstrat für die anschließende Extrusionsbeschichtung, wobei hierbei gleichfalls PBS als Thermoplast zum Einsatz kam.

Unter optimierten Fertigungsschritten ließen sich so PBS-Verbundmaterialien mit dem typischen Aufbau für Kunstleder herstellen. Sortenreinheit und biologische Abbaubarkeit erfüllen die Voraussetzung für einen geschlossenen Recyclingprozess.

Gemeinsam mit internationalen Partnern aus Industrie und Forschung präsentieren die DITF auf dem touchpoint textile der drupa die Digital Textile Micro Factory. Vorgestellt wird eine voll vernetzte On-Demand Produktion von sportiven Produkten – vom virtuellen Design bis zum fertigen Produkt.

Ein Highlight ist der Materialpuffer zwischen Drucker und Cutter, der den fortlaufenden Prozess des Druckens mit dem schrittweise erfolgenden Zuschnitt verknüpft. Am Ende der Fertigungskette sortiert ein Roboterarm die zu einem Produkt gehörenden Zuschnitte wie etwa Vorder- und Rückenteil sowie Ärmel und Kragenblende eines T-Shirts in entsprechende Boxen. Händisches Eingreifen ist nur noch in Ausnahmefällen nötig. Auf der Messe wird ebenfalls der Carbon Footprint von der virtuellen Entwicklung bis zum fertigen Produkt ermittelt und anhand eines Modells erklärt.

Digital vernetzte Design- und Produktionsketten machen es in Zukunft möglich, schnell und gezielt auf Kundenwünsche und Trends zu reagieren und so Umwelt und Ressourcen zu schonen, indem Produkte auf den Bedarf abgestimmt werden.

Die drupa ist die weltweit führende Messe für die Druckindustrie und Treffpunkt der internationalen Print & Packaging-Branche. Sie findet vom 28. Mai bis 7. Juni 2024 auf der Messe Düsseldorf statt.
Der touchpoint textile befindet sich in Halle 4.

Mit dem touchpoint textile hat die drupa ein Sonderforum geschaffen, das sich mit zukunftsweisenden Anwendungen im digitalen Textildruck beschäftigt. Highlight ist die Digital Textile Micro Factory - eine voll vernetzte, integrierte Prozesskette vom Kundenwunsch über das Design bis hin zum großformatigen digitalen Textildruck.

Der touchpoint textile repräsentiert die zunehmende Etablierung der drupa in neuen Märkten, die neben Textildruck Bereiche wie Verpackungsproduktion, Großformat- oder Industrie- und Funktionsdruck umfassen. Das Sonderforum beschäftigt sich mit den Chancen und Herausforderungen des digitalen Textildrucks, bringt Aussteller, Industriepartner und Brandowner zusammen und bietet Raum für branchenübergreifende Zusammenarbeit, neue Projekte sowie Produkt- und Fertigungsideen. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF), als Europas größtes Textilforschungszentrum, sowie der europäische Verband ESMA (European Specialist Printing Manufacturers Association) sind die operativen Content Partner des touchpoint textile.

Digital Textile Micro Factory: On-Demand und virtuelle Produkte – auf dem Weg zu einer nachhaltigen Produktion
Gemeinsam mit 12 Partnern aus Industrie und Forschung zeigt das DITF live auf der drupa eine Digital Textile Micro Factory und damit eine voll vernetzte integrierte Prozesskette vom Design bis zum fertigen Produkt. Diese präsentiert neue Möglichkeiten der Digitalisierung und direkten Kundeneinbindung, etwa in Form von 3D-Bekleidungssimulationen mit Vernetzung zu Design-Netzwerken für den kreativen Input. Digitale Workflows und virtuelle Produkte werden direkt in den Produktionsprozess integriert. Die Technologiepartner zeigen in der Microfactory eine automatisierte on-demand Fertigung, Textildruck, Zuschnitt und Absortieren – ohne manuelle Interaktion. Solche verteilten und digital vernetzten Design- und Produktionsketten werden es der Textilindustrie ermöglichen, in Zukunft gezielter auf Kundenwünsche und Trends zu reagieren: eine Zukunft ohne Ladenhüter. Für den gesamten Prozess von der virtuellen Entwicklung bis zum fertigen Produkt wird zudem der Carbon Footprint erstellt und auf der Messe dargestellt.

Erstmals wird 2024 der Design-Wettbewerb "drupa - textile design talents" stattfinden. Dieser wurde vom DITF konzipiert und durch den Partner Mitwill umgesetzt. Angehenden Textildesignern und Newcomern bietet sich dadurch die Chance, Ideen und Visionen einem professionellen Publikum zu präsentieren.

Unterstützung aus der Branche
Partner der Microfactory sind die Firmen Assyst/Deutschland (3-D Simulation digitaler Zwilling Bekleidung), Mitwill Textiles Europe/Frankreich (Kreatives Design-Netzwerk), D.G.I. Digital Graphics Incorporation/Südkorea, Multi-Plot Europe/Deutschland (großformatiger Textildruck), LEONHARD KURZ Stiftung/Deutschland, Zünd/Schweiz (digitaler Zuschnitt)/, robotfactory/Dänemark, Asco/Niederlande (mit einer innovativen Pufferlösung als Verbindung zwischen Digitaldruck und Zuschnitt, automatisiertes Absortieren der Zuschnittteile vom Cutter durch robotfactory) sowie Brother/Japan (für kleinformatigen Textildruck und Klebetechnologie). Als Sponsoren unterstützen Vaude und berger textiles den touchpoint. Weiterer wichtiger Partner ist die Hochschule Albstadt-Sigmaringen, die das Projekt konzeptionell unterstützt und sich den klaren Auftrag gegeben hat, diese neuen Themen in den Lehrplan zu integrieren. So werden die Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen von morgen auf die neuen Herausforderungen vorbereitet.

Als weiterer Partner des touchpoint textile ist die European Specialist Printing Manufacturers Association (ESMA) für das Vortragsprogramm verantwortlich. ESMA vertritt den industriellen, funktionellen und Spezialdruck und organisiert Bildungsveranstaltungen im Bereich Textildruck. Auf der drupa behandeln Referentinnen und Referenten aus Forschung, Entwicklung und Industrie unter anderem Fragen zu Druck- und Veredelungstechnologien, Workflows, Marktentwicklungen oder Nachhaltigkeit. Im Fokus stehen auch Trends und Anwendungen, die durch das Zusammenspiel von Digitaldruck und textilen Bedruckstoffen immer neue Potenziale erschließen. Die Vorträge gliedern sich in die Themenbereiche Research, Finishing, Print Systems & Hardware, Substrates, Inks & Chemistry und Software & Electronics. So hält zum Beispiel Assyst Vorträge über virtuelle Entwicklung von Bekleidung sowie das Forschungsprojekt ECOShoring, das durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt – DBU gefördert wird, mit dem Schwerpunkt auf On Demand und individualisierte und nachhaltige Fertigung. Adobe, Balta Group, Barbieri Electronic, Brother, Centexbel, CST, DITF, Fujifilm Speciality Ink Systems, HS Albsig, Kornit Digital, Meteor Inkjet, Mimaki, Mitwill, Multiplot, Print-Rite, RWTH Aachen, Seiko Instruments, Tiger Coatings, Xaar und Zünd stellen ebenfalls hochkarätige Speaker für das Konferenzprogramm. Die Liste wird fortlaufend ergänzt.

Die drupa findet vom 28. Mai bis 7. Juni 2024 auf dem Düsseldorfer Messegelände statt.

Die Gewinner der diesjährigen Innovation Awards der internationalen Leitmessen Techtextil und Texprocess stehen fest. 15 Preisträger in acht Kategorien erhalten die Auszeichnung für wegweisende Forschung, neue Produkte, Verfahren oder Technologien. Die prämierten Innovationen zeigen textile Lösungen als essenzielle Treiber für Weiterentwicklungen in zahlreichen Branchen wie Luftfahrt, Automobil, Medizin oder Bau.

Gewinner Techtextil Innovation Award

Flugzeuge besser recyceln
Leichter als viele Metalle und flexibel im Design: Faserverbundwerkstoffe sind aus der modernen Luft- und Raumfahrt nicht mehr wegzudenken. Die textilverstärkten Leichtbaumaterialien, meist eine Mischung aus Glas- oder Kohlenstofffasern und Kunstharz, reduzieren das Gewicht von Flugzeugen – und damit deren Treibstoffverbrauch – so stark, dass manche modernen Flieger inzwischen zu mehr als 50 Prozent aus ihnen bestehen. Damit stellt sich auch immer dringlicher die Frage nach dem Recycling dieser Verbundmaterialien. Für ein neues Verfahren, mit dem Flugzeugteile aus thermoplastischem Faserverbund künftig besser recycelt werden können sollen, erhält das belgische Textilforschungsinstitut Centexbel den Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Approaches on Sustainability & Circular Economy“. Das prämierte Verfahren, dessen Entwicklung nach Angaben von Centexbel eng von Airbus begleitet wurde, nutzt Induktionswärme. Mit ihrer Hilfe kann man verschweißte thermoplastische, textilverstärkte Verbundwerkstoffe erhitzen und anschließend voneinander lösen. Stringer, Teile von Tragflächen und andere textilbasierte Flugzeugteile sollen sich so künftig besser trennen und wiederverwenden lassen.

Smartes Dach
Der Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Product“ geht an das portugiesische Technologiezentrum für Textil- und Bekleidungsindustrie CITEVE für ein intelligentes, textilverstärktes Abdichtungssystem für Flachdächer. Das „Smart Roofs System“ (SRS) besteht aus einer thermisch reflektierenden, flüssigen Abdichtungsmembran auf Wasserbasis und einer intelligenten textilen Verstärkungsstruktur aus einem Jacquard-Gewebe aus recyceltem Polyester. Diese enthält elektronische Garne, die auf Wärme, Temperatur und Feuchtigkeit reagieren. Das innovative System bietet laut CITEVE eine bessere technische Leistung und ist nachhaltiger als bisherige Lösungen für Flüssigmembranen.

Drei Preisträger in der Kategorie „New Technology“:

Selbstkühlende Textilien gegen Klimawandel-Folgen
Eine neuartige Beschichtung für selbstkühlende Textilien der Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) erhält einen Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Technology“. Anders als Sonnenschirme oder Markisen, die die Sonneneinstrahlung nur indirekt abhalten, ermöglicht die Beschichtung es Textilien, selbst aktiv zu kühlen. Dazu reflektiert sie nicht nur das Sonnenlicht, sondern strahlt auch Wärmeenergie wieder ab. Die Entwicklung der Beschichtung erfolgt auch vor dem Hintergrund steigender Temperaturen durch den Klimawandel. Der Kühlenergiebedarf in Städten sei zwischen 1970 und 2010 um 23 Prozent gestiegen. Bisher sorgen vor allem Ventilatoren und Klimaanlagen für Abkühlung. Doch die verbrauchen viel Strom: Bereits 2018 schätzte die Internationale Energieagentur (IEA), dass rund zehn Prozent des weltweiten Strombedarfs auf Klimaanlagen und Ventilatoren entfallen; 2050 könnten Klimaanlagen laut IEA nach der Industrie der zweitgrößte Treiber des globalen Energiebedarfs sein.

Besserer Schutz vor Sepsiserregern
Sepsis, auch bekannt als Blutvergiftung, ist weltweit für jeden fünften Todesfall verantwortlich. Ursache der Infektion sind häufig Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze oder Viren, die auch in Krankenhauswäsche vorkommen und von dort über Wunden in den Körper gelangen können. Das hessische Unternehmen Heraeus Precious Metals erhält einen Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Technology“ für eine neue antimikrobielle Technologie, die Krankenhauspatient*innen künftig besser vor Sepsiserregern schützen soll. Dabei handelt es sich um ein Additiv auf Edelmetallbasis mit dem Namen AGXX. Kleidung und Bettwäsche in Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen sollen so künftig besser antimikrobiell ausgestattet werden können als mit derzeitigen Lösungen. Und so funktioniert es: In Textilien eingearbeitet, löst AGXX durch das Zusammenwirken der Edelmetalle Silber und Ruthenium eine katalytische Reaktion aus, die reaktiven Sauerstoff erzeugt, der Mikroorganismen wirksam abtöten soll. Die antimikrobielle Wirksamkeit der prämierten Neuentwicklung konnte Heraeus nach eigenen Angaben bisher bei 130 verschiedenen Mikroorganismen nachweisen und zudem zeigen, dass diese auch nach 100 Wäschen im Textil erhalten bleibt.

Smarte Textilpumpe hält Kleidung trocken
Bei Kleidung ist Komfort einer der wichtigsten Aspekte. Er leidet schnell, wenn ein Kleidungsstück nass wird, zum Beispiel durch Schweiß. Um diesen künftig schon während des Tragens aus Hemd oder Jacke zu entfernen, hat das schwedische Unternehmen LunaMicro eine intelligente Feuchtigkeitsmanagement-Technologie entwickelt. Dabei handelt es sich um ein mehrlagiges, poröses Textil, das mit einer kleinen Batterie verbunden ist. Eingearbeitet in ein Kleidungsstück, soll diese smarte Textilpumpe Flüssigkeiten wie Schweiß aktiv aus dem Inneren der Kleidung nach außen befördern und die Träger*innen trocken halten. Für die in Schweden und den USA patentierte elektroosmotische Textilpumpe erhält das Unternehmen einen Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Technology“. Die Innovation soll schon bald in Outdoor- und Arbeitsschutzkleidung sowie in persönlicher Schutzausrüstung (PSA) zum Einsatz kommen.

Zwei Preisträger in der Kategorie “New Concept”:

Nachhaltiges Bauen: Bis zu 30 Prozent Beton einsparen
Rund 40 Prozent der globalen CO2-Emissionen entfallen derzeit auf den Bau- und Gebäudebereich. Vor allem bei der Herstellung von Beton, einem der wichtigsten Baustoffe, werden große Mengen CO2 freigesetzt. Das Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) und das Institut für Massivbau (IMB) an der TU Dresden erhalten einen von zwei Techtextil Innovation Awards in der Kategorie „New Concept“ für ein neues Fertigungsverfahren von Betonfertigteilen unter Verwendung von Carbon, mit dem sich bis zu einem Drittel Beton einsparen lassen soll. Darum geht es: Um Material zu sparen, kommen im Neubau vorzugsweise sogenannte Hohlkörperdecken zum Einsatz. Das sind Betonfertigteile, die im Gegensatz zu massiven Stahlbetondecken Hohlräume enthalten und daher weniger Beton benötigen. Mit dem neuen Fertigungsverfahren, das die Institute mit Unternehmen der Textil- und Baubranche entwickelt haben, lassen sich Hohlkörperdecken-Betonfertigteile mit Carbon herstellen, die künftig noch weitaus mehr Beton und damit CO2 einsparen sollen. Mit dem prämierten Verfahren sollen sich Privat- und Industriegebäude schon bald nachhaltiger und ressourcenschonender bauen lassen als bisher.

Veganes Leder aus Hanfabfällen
Ebenfalls in der Kategorie „New Concept“ wird das Biotech-Start-up Revoltech mit einem Techtextil Innovation Award ausgezeichnet. Das junge Unternehmen aus Darmstadt erhält den Preis für seinen veganen, vollständig recycelbaren Lederersatz aus Hanffasern namens „LOVR“ (ein Akronym für „lederähnlich, ohne Plastik, vegan, reststoffbasiert“). Laut Revoltech ist es der „weltweit erste wirklich zirkuläre Lederersatz“. Vegane Lederalternativen hätten bisher oft zwei Probleme: Entweder seien sie nicht rein pflanzlich, weil sie erdölbasierte Bestandteile enthielten, oder sie würden im Labor gezüchtet und seien daher schwer skalierbar. LOVR dagegen vereint laut Fuhrmann Skalierbarkeit und 100-prozentige Kompostierbarkeit. Die für LOVR verwendeten Hanfabfälle stammen aus dem industriellen Hanfanbau. Der prämierte Lederersatz ist Revoltech zufolge bereits in Schuhen und in einem Konzeptfahrzeug des Autoherstellers KIA im Einsatz. Bald soll er auch bei Polstermöbeln, in Autoinnenräumen und Bekleidung für mehr Nachhaltigkeit sorgen.

Zwei Preisträger in der Kategorie “New Technologies on Sustainability & Recycling”:

Fasern nachhaltiger zu 3D-Formen verbinden
In der Kategorie „New Technologies on Sustainability & Recycling“ geht ein Techtextil Innovation Award an Norafin Industries aus dem sächsischen Mildenau. Der Preis würdigt das neue Verfahren „Hydro-Shape“, mit dem sich Fasern mit Hochdruckwasserstrahlen zu einer 3D-Form verbinden lassen. „Statt nur textile Flächen zu erzeugen, können mit dem neuen Verfahren dreidimensionale Strukturen von der Faser bis zum Endprodukt in einem Schritt hergestellt werden. Im Ergebnis entstehe ein textiles 3D-Produkt, das in Sachen Abfallreduzierung neue Wege gehe und zudem aus biologisch abbaubaren Naturfasern hergestellt werden könne. Die Entwicklung der Technologie erfolgte laut Jolly auch vor dem Hintergrund der Single-Use-Plastics Directive, einer EU-Richtlinie zur Bekämpfung von Einwegplastik, die 2021 in Kraft trat. Auf der Techtextil will Norafin das nun ausgezeichnete Fügeverfahren erstmals der Öffentlichkeit vorstellen.

Biobasierte Isolationstextilien statt synthetischer Dämmstoffe
Eine gute Wärmedämmung von Gebäuden ist wichtig für den Klimaschutz, denn sie reduziert den Energieverbrauch und damit die benötigte Heizenergie. Dämmstoffe wie Polyurethan oder Styropor dämmen zwar gut, enthalten aber auch fossile Rohstoffe. Um solche synthetischen Materialien in Zukunft zu ersetzen und nachhaltiger zu dämmen, hat das Aachener Start-up SA-Dynamics gemeinsam mit Industriepartnern recycelbare Dämmtextilien aus biobasierten Aerogelfasern entwickelt. Dafür erhält das Unternehmen den zweiten Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Technologies on Sustainability & Recycling“. Die EU und Regierungen vieler Staaten setzen auch bei der Gebäudedämmung verstärkt auf regulatorische Maßnahmen für mehr Klima- und Umweltschutz. Die neuen Isolationstextilien aus Aerogelfasern, die zu über 90 Prozent aus Luft bestehen und sich auf Textilmaschinen verarbeiten lassen, sollen synthetische Dämmstoffe in ihrer Schutzwirkung sogar übertreffen

Die „Cellulose Fibre Conference 2024“, die am 13. und 14. März in Köln stattfand, zeigte die Innovationskraft der Zellulosefaserindustrie. Mehrere Projekte und Scale-ups für Textilien, Hygieneprodukte, Bauwesen und Verpackungen zeigten das Wachstum und die vielversprechende Zukunft dieser Industrie, die durch politische Rahmenbedingungen zur Reduzierung von Einwegkunststoffprodukten, wie z. B. die Single-Use Plastics Directive (SUPD) in Europa, unterstützt wird.

40 internationale Referenten und Referentinnen stellten die neuesten Markttrends ihrer Branchen vor und zeigten das Innovationspotenzial von Zellulosefasern auf. Führende Experten und Expertinnen präsentierten neue Technologien für das Recycling zellulosischer Rohstoffe und gaben Einblicke in die Praxis der Kreislaufwirtschaft in den Bereichen Textil, Hygiene, Bau und Verpackung. Auf alle Vorträge folgten spannende Podiumsdiskussionen mit reger Publikumsbeteiligung und zahlreichen Fragen und Kommentaren aus dem Publikum in Köln und online. Für die 214 Teilnehmenden und 23 Aussteller aus 27 Ländern war die Zellulosefaser-Konferenz einmal mehr eine hervorragende Gelegenheit zum Netzwerken. Die jährlich stattfindende Konferenz ist ein einzigartiger Treffpunkt für die globale Zellulosefaserindustrie.

Bereits zum vierten Mal verlieh das nova-Institut im Rahmen der Zellulosefaser-Konferenz den Preis „Cellulose Fibre Innovation of the Year“. Mit dem Innovationspreis werden Anwendungen und Innovationen ausgezeichnet, die wegweisend für den Übergang der Industrie zu nachhaltigen Fasern sind. Es war ein enges Rennen unter den Nominierten – „The Straw Flexi-Dress“ von DITF & VRETENA (Deutschland), eine textile Zellulosefaser aus ungebleichtem Strohzellstoff, ist die siegreiche Zellulosefaser-Innovation 2024, gefolgt von HONEXT (Spanien) mit „HONEXT® Board FR-B (B-s1, d0)“ aus Faserabfällen der Papierindustrie, während TreeToTextile (Schweden) mit einer neuen Generation von bio-basierten und ressourceneffizienten Fasern den dritten Platz belegte.

Im Vorfeld der Veranstaltung hatte der Konferenzbeirat sechs Innovationen für den Preis nominiert. Die Nominierten lieferten sich ein Kopf-an-Kopf-Rennen, als die Gewinner am ersten Konferenztag in einer Live-Abstimmung durch das Publikum gewählt wurden.

Erster Platz
DITF & VRETENA (Deutschland): The Straw Flexi-Dress: Design trifft Nachhaltigkeit
Das Flexi-Dress-Design wurde durch die natürliche goldene Farbe und den seidigen Griff von HighPerCell® (HPC)-Filamenten inspiriert, die auf ungebleichtem Strohzellstoff basieren. Diese Zellulosefilamente werden mit einer umweltfreundlichen Spinntechnologie in einem geschlossenen Produktionsprozess hergestellt. Die Designentscheidungen konzentrierten sich auf die emotionale  Verbindung und Verbundenheit mit dem HPC-Material, um ein lokales und zirkuläres Modeprodukt zu schaffen. Flexi-Dress ist als vielseitiges Strickkleidungsstück konzipiert – von der Arbeit bis zur Straße – das als Kleid getragen, aber auch in zwei Teile geteilt werden kann – separat als Oberteil und als gerader Rock. Das Oberteil kann auch mit einem V-Ausschnitt vorne oder hinten getragen werden. Die Struktur des HPC-Textilgestricks wurde als wichtig für den Komfort und die emotionalen Eigenschaften erachtet.

Zweiter Platz
Honext Material (Spanien): HONEXT® Board FR-B (B-s1, d0) – Flammenhemmendes Wandpaneel aus recycelten Faserabfällen aus der Papierindustrie
HONEXT® FR-B board (B-s1, d0) ist eine flammenhemmende Platte, die zu 100 % aus upcycelten Industrieabfällen der Papierindustrie hergestellt wird. Dank Innovationen in der Biotechnologie wird Papierschlamm – der bisher „wertlose“ Rückstand aus der Papierherstellung – zu einem vollständig recycelbaren Material aufbereitet, und zwar ohne den Einsatz von Harzen. Diese leichte und einfach zu handhabende Platte zeichnet sich durch eine hohe mechanische Leistung und Stabilität sowie eine geringe Wärmeleitfähigkeit aus und eignet sich daher perfekt für verschiedene Anwendungen in allen Innenräumen, in denen der Brandschutz eine wichtige Rolle spielt. Das Material ist ungiftig und enthält keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), was sowohl für die Menschen als auch für die Umwelt sicher ist. Als nachhaltiges und gesundes Material für Bauten erreicht es Cradle-to-Cradle Certified GOLD und Material Health Certificate™ Gold Level Version 4.0 mit einem kohlenstoffnegativen Fußabdruck. Außerdem ist das Produkt nach dem Product Environmental Footprint verifiziert.

Dritter Platz
TreeToTextile (Schweden): Eine neue Generation von bio-basierten und ressourceneffizienten Fasern
TreeToTextile hat eine einzigartige, nachhaltige und ressourceneffiziente Faser entwickelt, die es auf dem Markt noch nicht gibt. Sie hat einen natürlichen, trockenen Griff, der dem von Baumwolle ähnelt, einen halbmatten Glanz und einen hohen Faltenwurf wie Viskose. Sie basiert auf Zellulose und hat das Potenzial, Baumwolle, Viskose und Polyester als Einzelfaser oder in Mischungen zu ergänzen oder, je nach Anwendung, zu ersetzen.
Die TreeToTextile Technology™ hat einen geringen Bedarf an Chemikalien, Energie und Wasser. Laut einer von Dritten durchgeführten Ökobilanz hat die TreeToTextile-Faser eine Klimawirkung von 0,6 kg CO2 eq/Kilo Faser. Die Faser wird aus bio-basierten und rückverfolgbaren Ressourcen hergestellt und ist biologisch abbaubar.

Die nächste Cellulose Fibres Conference findet am 12. und 13. März 2025 statt.

Die DITF leiten das Verbundprojekt „DACCUS-Pre*“. Die Grundidee des Projektes ist es, einen neuen Baustoff zu entwickeln, der langfristig Kohlenstoff speichert und der Atmosphäre sogar mehr CO₂ entnimmt, als bei seiner Herstellung freigesetzt wird.   

In Zusammenarbeit mit der Firma TechnoCarbon Technologies ist das Vorhaben inzwischen fortgeschritten – ein erster Demonstrator als Hauswandelement konnte realisiert werden. Dieser besteht aus drei Werkstoffen: Naturstein, Carbonfasern und Biokohle. Jede einzelne Komponente trägt dabei in unterschiedlicher Art und Weise zu der negativen CO₂-Bilanz des Werkstoffs bei:

Zwei Gesteinsplatten aus Naturstein bilden die Sichtwände des Wandelements. Durch die mechanische Bearbeitung des Materials, dem Zusägen in Gesteinstrennmaschinen, fallen nennenswerte Mengen an Gesteinsstaub an. Dieser ist durch seine große spezifische Oberfläche sehr reaktionsfreudig. Durch Silikatverwitterung des Gesteinsstaubs wird einen große Menge CO₂ aus der Atmosphäre dauerhaft gebunden.

Carbonfasern in Form von technischem Gewebe verstärken die Seitenwände der Wandelemente. Sie nehmen Zugkräfte auf und sollen, analog zu Verstärkungsstahl in Beton, den Baustoff stabilisieren. Die verwendeten Carbonfasern sind biobasiert, hergestellt auf der Basis von Biomasse. Lignin-basierte Carbonfasern, wie sie an den DITF Denkendorf seit langem technisch optimiert werden, sind für diese Anwendung besonders geeignet: Sie sind durch niedrige Rohstoffkosten günstig und haben eine hohe Kohlenstoffausbeute. Außerdem sind sie nicht, wie Verstärkungsstahl, anfällig für Oxidation und dadurch wesentlich länger haltbar. Wenngleich Carbonfasern in der Herstellung energieintensiver sind als Stahl, wie er in Stahlbeton verwendet wird, so wird doch nur eine geringe Menge für den Einsatz im Baustoff benötigt. Dadurch ist die Energie- und CO₂-Bilanz erheblich besser als für Stahlbeton. Durch die Verwendung von Solarwärme und Biomasse zur Herstellung der Carbonfasern und die Verwitterung der Steinstäube wird die CO₂-Bilanz des neuen Baumaterials insgesamt sogar negativ, wodurch CO₂-negatives Bauen von Gebäuden möglich wird.

Die dritte Komponente des neuen Baumaterials besteht aus Biokohle. Diese kommt als Füllmaterial zwischen den beiden Gesteinsplatten zum Einsatz. Die Kohle wirkt als effektives Dämmmaterial. Sie ist zusätzlich ein dauerhafte CO₂-Speicherquelle, die in der CO₂-Bilanz des gesamten Wandelements eine nennenswerte Rolle spielt.

Aus technischer Sicht ist der bereits realisierte Demonstrator, ein Wandelement für den konstruktiven Bau, weit ausgereift. Als Naturstein wurde ein Gabbro aus Indien verwendet, der optisch hochwertig und für hohe Lastaufnahmen geeignet ist. Das wurde in Lasttests nachgewiesen.  Biobasierte Carbonfasern dienen als Decklagen der Gesteinsplatten. Die Biokohle der Firma Convoris GmbH zeichnet sich durch besonders gute Wärmeisolationswerte aus.

Die CO₂-Bilanz einer Hauswand aus dem neuen Werkstoff wurde berechnet und der von etabliertem Stahlbeton gegenübergestellt. Es ergibt sich eine Differenz in der CO₂-Bilanz von 157 CO₂-Equivalenten je Quadratmeter Hauswand. Eine deutliche Einsparung!

* (Methods for removing atmospheric carbon dioxide (Carbon Dioxide Removal) by Direct Air Carbon Capture, Utilization and Sustainable Storage after Use (DACCUS).