Aus der Branche

Der Plastikmüll in den Weltmeeren ist ein stetig wachsendes Problem. Das Forschungsinstitut für Textil und Bekleidung (FTB) der Hochschule Niederrhein ist jetzt an einem Verbundprojekt beteiligt, das Lösungsansätze im Bereich der Sport- und Outdoortextilien verfolgt. Konkret geht es um die Verschmutzung durch winzige textile Fasern, die sich beim Waschen lösen und mit dem Abwasser letztlich in die Weltmeere gelangen können. Sie sind mit dem bloßen Auge nicht erkennbar, schädigen marine Lebewesen und reichern sich in der Nahrungskette an.

Am 1. September 2017 fiel der Startschuss für das Verbundprojekt „TextileMission“. Das Projekt läuft über einen Zeitraum von drei Jahren und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Förderschwerpunktes „Plastik in der Umwelt – Quellen, Senken, Lösungsansätze“ mit rund 1,7 Millionen Euro gefördert. Als Projektpartner bringen neben der Hochschule Niederrhein folgende sieben Organisationen aus der Sportartikel-Industrie, der Waschmaschinen- und der Waschmittelbranche, der Forschung und dem Umweltschutz ihr jeweiliges Know-how ein: die adidas AG, der Bundesverband der Deutschen Sportartikel-Industrie e.V. (BSI) als Projektkoordinator, die Henkel AG & Co. KG aA, die Miele & Cie. KG, Polartec LLC, die TU Dresden, die VAUDE Sport GmbH & Co. KG und der WWF Deutschland.

An der Hochschule Niederrhein leiten die Professorinnen Dr. Maike Rabe und Ellen Bendt das Teilvorhaben „Entwicklung textiler Strukturen für den Sport- und Outdoor-Bereich mit reduzierter Partikelemission in der Textilwäsche und auf der Basis biologisch abbaubarer Polymere“.

Drei Jahre lang wird das Team am Forschungsinstitut für Textil und Bekleidung daran forschen, Materialien für Textilien zu entwickeln, die möglichst wenig Mikroplastik abgeben. Die Ergebnisse werden gemeinsam mit verschiedenen textilen Forschungspartnern, der chemischen Industrie und der Waschmaschinenindustrie erarbeitet, um Produkte zu erhalten, die die Gebrauchsfunktionen für den anspruchsvollen Sport- und Outdoorsektor erfüllen können. Darüber hinaus werden sich Experten der Abwassertechnik an der TU Dresden unter anderem mit dem Abbauverhalten der Kleinstfasern durch Mikroorganismen befassen. „Wir versuchen, neue Konstruktionen für Textilien zu entwickeln, bei denen Material verwendet wird, das biologisch abbaubar ist, dennoch hohe technische Funktionalität aufweist und damit erst für die Sport- und Outdoormode geeignet ist“, verdeutlichen Prof. Dr. Maike Rabe, Leiterin des Forschungsinstituts für Textil und Bekleidung, und Projektleiterin Prof. Ellen Bendt.

Auf dem Campus Mönchengladbach wird dafür ein Wasch- und Filterlabor aufgebaut, um das Verhalten der ebenfalls an der Hochschule neu entwickelten Textilien beim Waschen zu beobachten. Geben die Stoffe beim Waschvorgang Partikel ab und hinterlassen Rückstände? Wie kann man synthetische Stoffe so entwickeln, dass sie natürlich abbaubar sind? Fragen wie diese werden in den nächsten drei Jahren in
Mönchengladbach erforscht. Um dafür zu sorgen, dass in die Betrachtung alternativer Materialien über die Mikroplastik-Problematik hinausgehende Nachhaltigkeitsfaktoren einfließen, wird es einen engen Austausch mit dem Projektpartner WWF geben. Bis September 2020 fließen 500.000 Euro Fördergelder an das Institut, das damit zweieinhalb wissenschaftliche Mitarbeiter beschäftigt. Ziel ist es, einen Beitrag zu einer saubereren Umwelt zu leisten. Wobei Rabe klarstellt: „Viel schlimmer bei der Mikroplastik-Problematik als die Textilindustrie sind die Verpackungen, der Abrieb von Autoreifen, der ins Abwasser gespült wird, sowie der Müll, der bei der Isolierung von Häusern anfällt.“

Vor dem Hintergrund globaler Megatrends, wie der Verknappung von natürlichen Ressourcen bei einer gleichzeitig zunehmend individualisierten Lebensweise, stellen Energiespeicherung und Leichtbau wesentliche Schlüsseltechnologien unter anderem im Bereich innovativer Mobilitätskonzepte dar. Eine besondere Bedeutung bei der Entwicklung neuer Hightech-Produkte in diesen Branchen am Standort Sachsen spielt der nachhaltige Einsatz von neuartigen anforderungsgerechten Werkstoffen mit hoher Funktionsdichte, wofür Kohlenstofffasern ein enormes Potenzial aufweisen.
Wissenschaftlern der TU Dresden (TUD) ist es gelungen, eine interdisziplinäre Nachwuchsforschergruppe „e -Carbon“ (ESF-SAB 100310387), bestehend aus Chemikern, Textilern und Kunststofftechnikern ins Leben zu rufen, die in den nächsten 3 Jahren, beginnend ab 1. Juli 2017, maßgeschneiderte und multifunktionale Kohlenstofffasern für die Speicherung hoher Energiedichten gemeinsam entwickeln wird. Dieses zukunftsträchtige Projekt wurde von der TU Dresden und der Sächsischen Aufbaubank SAB-ESF aus mehr als 40 Anträgen als zukunftsweisendes Projekt ausgewählt.
Die komplexe Themenstellung wird durch Nachwuchswissenschaftler der TUD vom Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM), Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) sowie von der Professur für Anorganische Chemie I (AC1) bearbeitet. Durch die interdisziplinäre Ausrichtung des Konsortiums werden die besten Voraussetzungen mit weltweitem Alleinstellungsmerkmal für eine intensive wissenschaftliche und industrielle Vernetzung der Nachwuchsforscher in neuen Forschungsgebieten mit hoher praktischer Relevanz auf regionaler, nationaler und internationaler Ebene geschaffen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Qualifizierung und Weiterbildung von Fachkräften für den sächsischen Arbeitsmarkt sowie auf der Ausgründung von Start-Ups und der Übernahme unternehmerischer Verantwortung in der Hochtechnologiebranche.
Professor Chokri Cherif, Koordinator der Nachwuchsforschergruppe und Direktor des ITM: „Die Arbeiten der Nachwuchsforschergruppe geben die Initialzündung für die weiterführende Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung auf dem Gebiet der Kohlenstofffasern. Wir werden einen neuen Maßstab in der Kohlenstofffaserentwicklung setzen und besondere Impulse weltweit ausstrahlen.“

Am 11. Mai 2017 wurden wieder zwei von insgesamt fünf Förder- und Kreativitätspreisen 2017 des VDMA Fachverbandes Textilmaschinen an Nachwuchswissenschaftler des Institutes für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden verliehen. Die Preise sind mit 8.000 Euro dotiert und gingen an Frau Dr.-Ing. Cornelia Sennewald für ihre Dissertation zum Thema „Generative Struktur-, Technologie- und Webmaschinenentwicklung für unikale zellulare 3D Strukturen in Leichtbauweise “ und an Herrn Philipp Kempert für seine Studienarbeit „Entwicklung eines Schützenwechselsystems für Spulenschützen-Bandwebmaschinen zur Herstellung hochkomplexer 3D-Gewebe“.

Im Rahmen der prämierten Dissertation entwickelte Frau Dr.-Ing. Cornelia Sennewald eine neue Webtechnologie für die Fertigung völlig neuer zellularer 3D Drahtstrukturen. Die besondere Leistung besteht in der Entwicklung von Lösungen für die Verarbeitung von steifen Drahtmaterialien nach einem äußerst effizienten textilen Fertigungsverfahren. Die einzigartigen Strukturen zeichnen sich bei geringem Gewicht durch exzellente Werkstoffkennwerte aus. Sie bieten eine hervorragende Basis für neue Lösungen im Metallleichtbau, für crashsichere Leichtbauteile, aber auch für Hochleistungsbeton.
Herr Kempert leistete mit seiner ausgezeichneten Studienarbeit in Zusammenarbeit mit dem deutschen Maschinenbauer MAGEBA Textilmaschinen GmbH & Co KG einen wesentlichen Beitrag zur Automatisierung von Spezial-Webmaschinen für die Verarbeitung von Hochleistungsfaserstoffen, insbesondere von Carbon-Fäden. Mit diesen Spezial-Webmaschinen können komplexe 3D-Strukturen für Faserkunststoffverbunde gefertigt werden, die bisher in aufwändigen manuellen Arbeitsschritten gefertigt werden. Die vollständige Automatisierung ist eine wesentliche Grundlage für die Überführung der Forschungsergebnisse in die Industrie, wie die Automobilindustrie, der Maschinenbau und Sportgerätehersteller.