Aus der Branche

Für kleine und mittelständische Betriebe sind technologische und soziale Innovationen von entscheidender Bedeutung, um im globalen Wettbewerb bestehen zu können. Die Entwicklung neuartiger Konzepte und Werkzeuge für die Arbeitsgestaltung und -organisation in und mit mittelständischen Unternehmen ist dazu dringend erforderlich.

Das Projekt „WissProKMU – Zukunft der Arbeit: Gestalten und Vernetzen“ unterstützt deutschlandweit 26 Verbundvorhaben mit kleinen und mittelständischen Unternehmen bei der Umsetzung ihrer Digitalisierungsstrategie. Ziel von WissProKMU ist es, die Verbundprojekte miteinander zu vernetzen und den Ergebnistransfer zu unterstützen.

Die Verbundvorhaben werden im Rahmen des Programms „Zukunft der Arbeit" vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und dem Europäischen Sozialfonds (ESF) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.

Eine Übersicht über die Projekte finden Sie in der angehängten PDF.

• Reduzierung des Materialeinsatzes um bis zu 50 Prozent durch innovative Formgebungsstrategie in der Herstellung von Faser-verbundwerkstoffen

In der Faserverbundkunststoff (FVK)-Produktion ist die Stempelumformung eines der wirtschaftlichsten Verfahren zur automatisierten Großserienfertigung, z.B. in der BMW i-Reihe. Dir derzeitig eingesetzten Verfahren sind anfällig für Drapierfehler und einen hohen Verschnittanteil. Durch ein am Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University, kurz ITA, entwickeltes innovatives Verfahren kann nun die Ausschussquote signifikant verringert und der Verschnittanteil der hochpreisigen Verstärkungstextilien, wie beispielsweise Carbonfasertextilien, um bis zu 50 Prozent reduziert werden.

Sven Schöfer vom ITA erzielte diesen Effekt mit seiner Arbeit „Entwicklung einer textilen Materialzuführung zur Erhöhung der Preformqualität bei der Stempelumformung von Verstärkungslagen“. Er gewann dafür am 10. September 2019 den dritten Preis der AVK-Innovationspreise in der Kategorie „Forschung und Wissenschaft“ anlässlich der Composite Europe in Stuttgart.

Funktionsweise des derzeitigen Verfahrens
Bei der Stempelumformung werden in der Industrie meist Klemmgreifer eingesetzt, die die gestapelten Einzellagen dem Umformprozess zuführen und über einen Spannrahmen oder Niederhalter am Unterwerkzeug positionieren. Durch die Klemmgreifer ist der Verschnittanteil der kostenintensiven Verstärkungstextilien hoch, da bei klemmenden Systemen Drapierzugaben am Textilrand notwendig sind. Andere Ansätze, das Verstärkungshalbzeug während der Umformung zuzuführen und gleichzeitig die Drapierqualität zu verbessern, sind ebenfalls nicht wirtschaftlich: sie sind in der Regel nur auf bestimmte Zuschnitte ausgelegt, nicht automatisierbar, fehleranfällig oder teure Speziallösungen.

Aktuell gibt es in der Industrie kein System, das Rückhaltekräfte gezielt entlang einer verschnittarmen Endkontur einsetzen kann und in der Geometrie flexibel bleibt.

Innovativer Lösungsansatz von Sven Schöfer
Das von Sven Schöfer entwickelte innovative Verfahren arbeitet mit einer lösbaren textilen Fügeverbindung, einer sogenannten Tuftingnaht. Sie macht ein Abgleiten der Einzellagen während des Umformprozesses unter einer von der Nahtausführung abhängigen Rückhaltekraft möglich.

Auf diese Weise werden Drapierfehler in zuvor kritischen Bereichen selbst bei komplexen Preformgeometrien verringert oder vollständig vermieden. Dies führt zu einer signifikanten Erhöhung der Preformqualität und zur Senkung von Ausschussraten. Das Verfahren ist sehr effizient, da Rückhaltekräfte für beliebige Bauteilgeometrien an endkonturnahen Zuschnitten eingeleitet werden. So wird der Materialeinsatz um bis zu 50 % reduziert.

Mit dem 1. August 2019 tritt Prof. Stefan Hecht, Ph.D. als neuer Wissenschaftlicher Direktor an die Spitze des DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen. Der Chemiker übernimmt das Amt von Prof. Dr. Martin Möller, der das Institut 16 Jahre führte. Neben seiner leitenden Tätigkeit im DWI hat Stefan Hecht seit heute ebenfalls den Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie an der RWTH Aachen inne. Der Wechsel des gebürtigen Berliners nach Aachen ist das Ergebnis eines gemeinsamen Berufungsverfahrens des Leibniz-Instituts und der RWTH Aachen.

Den Mittelpunkt der Forschung des Aachener Leibniz-Instituts bildet die Entwicklung aktiver und interaktiver Werkstoffe. Im Zuge der Biologisierung der Materialforschung arbeitet das DWI unter anderem daran, Stoffe herzustellen, die nach dem Vorbild der Natur gestaltet sind und sich in natürliche Kreisläufe integrieren. Dies sind Materialien, die auf Veränderungen in ihrer Umgebung reagieren können – zum Beispiel indem sie sich selbstständig zusammensetzen, sich auch wieder in ihre Einzelteile zerlegen oder ihre Form ändern und sich sogar aktiv bewegen. „Die langfristige Vision ist es, molekular-basierten Stoffverbünden und Systemen mehr Leben einzuhauchen“, so Stefan Hecht.

• Neue 3D-Flechtmaschine und Mixed-Reality-Lernumgebung für den Webprozess

Das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA) zeigt auf der ITMA im Under Linkway Stand D221 (UL D221) unter anderem das digitale Retrofitting einer 3D-Flechtmaschine zur Herstellung von dreidimensional verstärkten keramischen Turbinenkomponenten und eine Mixed-Reality-Lernumgebung für einen Webprozess zur Qualifizierung neuer und bestehender Mitarbeiter.

Digitales Retrofitting einer 3D-Flechtmaschine zur Produktion dreidimensional verstärkter keramischer Turbinenkomponenten
Basierend auf einer vorhandenen konventionellen Mechanik wurde eine 3D-Flechtmaschine digitalisiert und nach Industrie 4.0-Standard neu aufgebaut. Somit wird zum Beispiel das Prototyping und die Produktion dreidimensional verstärkter keramischer Turbi-nenkomponenten ermöglicht. Als virtuelle Mikrofabrik kann in einer entsprechenden Software-Umgebung die Verarbeitung sehr empfindlicher beziehungsweise spröder Fasermaterialien simuliert werden. Anschließend werden die Prozessdaten generiert und die Produktion in der realen Maschine abgebildet. Die Prozessstabilität wird somit auf annähernd 100 Prozent gesteigert, die Maschinengeschwindigkeit konnte um 150 Prozent erhöht werden. Die ortsunabhängige Simulations- und Steuerungssoftware (Open Source) erlaubt eine äußerst flexible Prozessplanung und –steuerung der Prozesskette mit einem mobilen Endgerät – im konkreten Anwendungsfall für die Herstellung eines textilen Preforms für eine keramische Komponente im Turbinenbau.

Mixed-Reality Lernumgebung für den Webprozess
Ausbildung und Qualifizierung von neuen und bestehenden Mitarbeitern sind gerade für Maschinen- und Textilhersteller wichtige Voraussetzungen für den Unternehmenserfolg. Das ITA hat hierfür eine  Lernumgebung an einem 3D-Modell einer-Bandwebmaschine entwickelt, die auf der Mixed-Reality-Technologie basiert. Unter Mixed-Reality versteht man die Vermischung von Daten aus der Realität und aus künstlichen 2D- oder 3D-Objekten (virtuelle Realität).

Das 3D-Modell einer Breitwebmaschine wird zur Veranschaulichung per Mixed-Reality-Technologie für den Mitarbeiter im Raum dargestellt. Eine Mixed-Reality-Brille überträgt schrittweise Arbeitsanweisungen zum Rüsten der Maschine auf reale Maschinenkomponenten. Nun kann der Mitarbeiter beispielsweise einen Prozessfehler, der zum Maschinenstillstand geführt hat, interaktiv an dem 3D-Modell beheben, ohne dass eine weitere Hilfestellung notwendig ist. Im konkreten Fall handelt es sich um den Bruch eines Schussfadens.

Digitale Anwendungen in der Textil- und Bekleidungsindustrie: Das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Textil vernetzt bringt mit seiner Roadshow den digitalen Wandel direkt in die Unternehmen. Auftakt ist heute bei der Mitgliederversammlung des Verbands der Nordwestdeutschen Textil- und Bekleidungsindustrie in Münster.

„Wir wollen den textilen Mittelstand dort treffen, wo er zuhause ist“, sagt Anja Merker, Geschäftsführerin von Textil vernetzt. Aus diesem Grund gehen die fünf Projektpartner mit ihren Exponaten auf Tour und bringen die Digitalisierung direkt in die textilen Hotspots in Nordrhein-Westfalen, Baden-Württemberg, Bayern, Sachsen und Thüringen. „So können wir im persönlichen Gespräch erste Fragen aus dem unternehmerischen Alltag direkt beantworten“, so Anja Merker.

Erste Station der Roadshow ist die Jahrestagung des Verbands der Nordwestdeutschen Textil- und Bekleidungsindustrie in Münster, eines der Mitglieder beim federführenden Projektpartner Gesamtverband textil+mode. Die Textilunternehmen werden eine breite Palette unterschiedlicher digitaler Anwendungen hautnah erleben bzw. sogar testen können. Unter anderem wird der Projektpartner Institut für Textiltechnik (ITA) an der RWTH Aachen eine Augmented Reality-Brille (Hololens) zeigen, mit der interaktive 3D-Projektionen in der direkten Umgebung dargestellt werden können. Der praktische Vorteil für Unternehmen liegt darin, dass Arbeitsabläufe und –prozesse damit effizienter gestaltet werden können. Das Forschungsinstitut Hahn-Schickard ist der branchenübergreifende Experte für intelligente Lösungen mittels Sensorik. Der Partner aus Stuttgart veranschaulicht unterschiedliche Systemlösungen, und wie diese optimal in Bestands- und neuen Maschinen integriert werden können. Die beiden weiteren Partner Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) und das Sächsische Textilforschungsinstitut (STFI) zeigen zudem Anwendungsbeispiele aus dem digitalen Engineering und der vernetzten Produktion.

„Inspirieren und Digitalisierung im wahrsten Sinne des Wortes begreifbar machen – genau das wollen wir mit der Roadshow erreichen“, so Anja Merker vor der Veranstaltung. „Wenn wir mit unseren Angeboten das Interesse der Textiler wecken und Appetit auf mehr machen, haben wir schon einen ersten Erfolg erzielt“, zeigt sie sich zuversichtlich.

Nach langjähriger erfolgreicher Zusammenarbeit mit der JEC World, seit 2015, hat das Aachener Zentrum für Integrative Leichtbau-Produktion (AZL) die Zusammenarbeit mit der JEC-Gruppe für 2019 verlängert:

Auf dem eigenen Ausstellungsbereich "Composites in Action - JEC Group in Partnerschaft mit AZL" (Halle 5A, D17) präsentieren das AZL und seine 9 Partnerinstitute der RWTH Aachen ihre neuesten Forschungs- und Entwicklungsergebnisse. Die Innovationen decken die gesamte Wertschöpfungskette von Verbundwerkstoffen ab, darunter die Forschungsergebnisse des AZL, des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT, des Instituts für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk sowie der RWTH Aachener Universitätsinstitute einschließlich des Labors für Werkzeugmaschinen und Produktionstechnik (WZL), des Schweiß- und Fügeinstituts (ISF), des "Instituts für Textiltechnik" (ITA), des Instituts für Fahrzeugtechnik (IKA), des Instituts für Strukturmechanik und Leichtbau (SLA). Folgende Unternehmen sind Sponsoren dieses Standes und präsentieren ihre neuesten Produkte und Dienstleistungen:
Hille Engineering, Maru Hachi, TELENE und Textechno.

In diesem Jahr präsentiert das AZL eine neue Maschinen-Entwicklung auf dem AZL-Messestand (Halle 5A, D17): die "Ultra-Fast Consolidator“ Maschine, welche eine von drei Finalisten für den JEC AWARD 2019 in der Kategorie "Industry and Equipment" ist.

Aus Luft- und Raumfahrt, Automobilbau oder Windkraft sind Textilfasern bereits nicht mehr wegzudenken. Technische Textilien, zum Beispiel aus Kohlenstofffasern, sowie aus ihnen produzierte Halbzeuge werden auch das Bauwesen nachhaltig verändern. Die innovativen Werkstoffe und Bauteile bergen enormes Potenzial für die Branche. Dies zu heben, ist ein Ziel des Vereins AACHEN BUILDING EXPERTS. Hierfür bringt er alle relevanten Akteure zusammen.

Ressourceneffizientes und nachhaltiges Bauen mit technischen Textilien
Textilbeton oder Gelege aus textilen Werkstoffen weisen entscheidende Vorteile gegenüber klassischen Baustoffen wie Stahl, Glas und Beton auf. Die textile Bewehrung im Betonbau ermöglichst aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit vergleichsweise schlanke Betonbauteile mit geringem Eigengewicht, die dennoch sehr tragfähig und beständig sind. Die enorme Gewichtseinsparung senkt Transportkosten und ermöglicht es, höher zu bauen. Dies spart Grundfläche. Textilbeton benötigt darüber hinaus bis zu 80 Prozent weniger Beton. Daher schont der Baustoff Ressourcen, zum Beispiel den knapp werdenden Bausand. Besonders die starke Reduktion des Zementbedarfs ermöglicht 80 Prozent weniger Kohlendioxid-Emissionen. Die Zementherstellung der globalen Bauwirtschaft verursacht höhere CO2 -Emissionen als der weltweite Luftverkehr. Somit leistet Textilbeton einen wichtigen Beitrag zum ressourceneffizienten und nachhaltigen Bauen – der Zukunft der Bauwirtschaft.
Bei der Membranbauweise spielt die Leichtigkeit der Konstruktionen eine große Rolle. Hiermit lassen sich große Flächen überdachen. Gleichzeitig wird die textile Architektur höchsten ästhetischen Ansprüchen gerecht. Bekanntes Beispiel bildet das Gerry-Weber-Stadion mit seiner etwa 6.000 m2 umfassenden Dachkonstruktion.
Tragende Komponenten beim textilen Bauen sind textile Konstruktionen aus Hochleistungsfasern. Sie zeichnen sich durch extrem hohe Festigkeiten auch bei hohen Zugkräften aus - bei gleichzeitig geringem Gewicht. Meist werden die textilen Ausgangsmaterialien vor ihrer Verwendung zusätzlich beschichtet oder imprägniert. Diese Behandlungen ermöglichen spezifische Funktionalisierungen für den jeweiligen Zweck. Dies sorgt für eine große Anwendungsbreite. Teilweise sind textile Bauteile lichtdurchlässig, gleichzeitig schützen sie vor Wärme. Auch verbessern „Hightex“-Materialien akustische Eigenschaften von Räumen. Nicht zuletzt bieten textile Architekturen nahezu unbegrenzte Möglichkeiten der Form- und Farbgebung.

Aachener Innovationsnetzwerk fördert Wissenstransfer
„Die vielfältigen Möglichkeiten des Baustoffes Textil und das hohe Potenzial von technischen Fasern und Textilien sind in der Baubranche noch viel zu wenig bekannt“, so Goar T. Werner, Geschäftsführer des AACHEN BUILDING EXPERTS e. V. (ABE). Daher führt der ABE gezielt Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft zusammen. Unterstützt wird er dabei unter anderem vom Institut für Textiltechnik und Lehrstuhl für Textilmaschinenbau (ITA) an der RWTH Aachen University. „Bauunternehmer und Architekten fragen sich, wo sie technische Textilien anwenden können und welche Vorteile diese Bauprodukte haben. Die Anbieter technischer Textilien wiederum überlegen: Wo können wir unsere innovativen Produkte unterbringen?“, weiß Prof. Dr.-Ing. Thomas Gries, Leiter des ITA. Zur Beantwortung eben dieser Fragen auf beiden Marktseiten und der Vernetzung dieser beiden „Welten“ will der ABE, das interdisziplinäre Kompetenznetzwerk für innovatives Bauen, beitragen. Dabei kooperiert der ABE ebenfalls eng mit den Instituten für Baustoffforschung (ibac) der RWTH Aachen University sowie dem TFI - Institut für Bodensysteme an der RWTH Aachen e.V. „Gemeinsam sorgen wir für den entsprechenden Wissenstransfer und bieten mit unserem `Innovationsnetzwerk Textiles Bauen´ ein Forum dafür, dass Innovationen eng am Bedarf der Bauwirtschaft entstehen“, erläutert Goar T. Werner.

Am Gemeinschaftsstand des Aachener Zentrums für integrativen Leichtbau (AZL) in Halle 5A Stand D17 demonstriert das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA) vom 12.-14. März 2019 in Paris seine Kompetenzen in den Bereichen Glasfasern, Preforms und Carbon Composites.
Die Exponate stammen aus unterschiedlichen Anwendungsfeldern und adressieren die Branchen Automotive, Luft- und Raumfahrt und Maschinenbau.

1. Innovative Glasfaserforschung am ITA
   Der modulare Aufbau der neu entwickelten, induktiv beheizten Glasfaserproduktionsanlage ermöglicht hohe Flexibilität in der Forschung und das Induktionssystem eine deutlich schnellere Bedienbarkeit. Erstmalig werden am Stand des ITA Glasfasern live auf der JEC World hergestellt. Zu den Neuheiten der Anlage gehört das induktiv beheizte Bushing. Es hat ein flexibles Design und besteht aus einer Platin-/Rhodium-Legierung (Pt/Rh20) zum Einsatz für Hochtemperaturgläser. Die Glasfaserproduktionsanlage wurde so konstruiert, dass sich neue Konzepte und Ideen schnell erproben lassen.
    
2. DrapeCube – Umformung textiler Halbzeuge
   Der DrapeCube bietet eine kostengünstige Konstruktion zur Herstellung von Faservorformlingen aus textilen Halbzeugen. Er kommt zum Tragen bei der Fertigung von Preforms für Prototypen und in der Kleinserie und eignet sich für Unternehmen, die in der von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) tätig sind.
   Bei der Produktion von FVK-Bauteilen wird im Preformingprozess ein Großteil der späteren Bauteilkosten definiert. In kleinen und mittelständischen Unternehmen wird dieser Prozessschritt oft noch manuell ausgeführt. Daraus resultieren hohe Qualitätsschwankungen und Bauteilpreise. Besonders bei hochbelasteten Strukturbauteilen führt die Qualitätsschwankung dazu, dass die Bauteile überdimensioniert sind. So wird das Leichtbaupotential von faserverstärkten Kunststoffen zu wenig genutzt.
   Eine Lösung bietet das aus der blechumformende Industrie adaptierte Stempelumformverfahren zur Formgebung von Verstärkungstextilien. Dabei wird das Textil zwischen zwei Formhälften (Patrize und Matrize) eingelegt und automatisiert umgeformt. Dieses Verfahren kommt aufgrund hoher Anlagen- und Werkzeugkosten fast ausschließlich in der Großserie zum Einsatz. Das ITA hat die Formgebungsstation DrapeCube entwickelt, die eine kostengünstige Alternative bietet und in der Lage ist, den aktuellen Stand der Technik für die Formgebung textiler Halbzeige vollständig abzubilden. Am Stand werden die Prozessschritte in einem Video demonstriert.
    
3. Kohlenstoffaserverstärkter Kunststoff (CFK)-Preform
   Der CFK-Preform besteht aus Carbon-Multiaxial-Gelege, das durch expandiertes Polystyrol (EPS) umgeformt ist, um die Drapierqualität zu optimieren. Durch die schonende, textilgerechte Umformung mittels Schaumexpansion können Preforms in erhöhter Qualität hergestellt werden. Erstmalig wurde die Schaumexpansion genutzt, um Preforms so umzuformen, dass die Drapierqualität im Vergleich zur klassischen Stempelumformung verbessert wird.
   Die Vorteile des so umgeformten CFK-Preforms liegen in der Einsparung von Anlagenkosten, da das Investment viel geringer ist. Dazu wird der Verschnittanteil reduziert, weil eine endkonturnahe Fertigung ermöglicht wird. Darüber hinaus wird der Ausschuß verringert, da weniger Fehler im Textil entstehen.
   Zielgruppe sind die Hersteller von faserverstärkten Bauteilen, insbesondere für die Klein- und Mittelserie, bei denen die klassische Stempelumformung nicht wirtschaftlich ist.
    
4. Gestickter Preform mit integriertem Metallinsert
   Die 12k Carbonfaserrovings werden durch das Spezial-Stickverfahren Tailored Fibre Placement (TFP) zu einem Preform abgelegt. Beim weiteren Lagenaufbau wird der Insert nicht nur unter den Rovinglagen integriert, sondern durch zusätzliches Umschlaufen fixiert. Der hochintegrative Preformingansatz bietet die Möglichkeit zur Reduktion von Gewicht und Prozessschritten sowie zur Steigerung der mechanischen Performance.
   Bisher wurden Inserts geklebt oder es waren Bohrungen im Bauteil notwendig. Aufgeklebte Inserts sind durch die Klebefläche limitiert. Das Einkleben von Inserts in Bohrungen zieht hohe Bohrerabrasion und damit hohen Werkzeugverschleiß nach sich.
   Die Vorteile des gestickten Preforms mit integriertem Metallinsert bestehen in der Reduktion von Verschnitt durch TFP-Preforming und der Steigerung der spezifischen Ausreißkraft. Dazu besteht die Möglichkeit, die Herstellung integrativer Preforms zu automatisieren. Damit ist der Preform mit integriertem Metallinsert interessant für die Zielgruppe Automotive und Luft- und Raumfahrt.

At the Composites Europe in Stuttgart /06 - 08 November 2018), the Institut für Textiltechnik of RWTH Aachen University, short ITA, will be showing products, components and machines along the fibre composite process chain. The ITA will present itself at the booth of the Aachen Center for Integrative Lightweight Construction (AZL) in hall 9, booth E70. Various demonstrators will be used to present selected innovative processes and products over the individual steps. The exhibits come from different fields of application: From mobility applications to the construction sector. Here is an example from the field of "construction composites":

With the concrete bar stool with hybrid carbon reinforcement, the ITA demonstrates that textiles as reinforcement structures for concrete elements allow a enormous geometrical freedom of Design. So far, manual positioning of the textile reinforcement used to be time-consuming and complex, as permitted tolerances are in the millimetre range. Thus the production mainly contributed to the high costs of textile concrete.

At the ITA, the two industrial partners Albani Group GmbH & Co. KG and DuraPact 2.0 Kompetenzzentrum Faserbeton GmbH developed a new hybrid reinforcement with integrated spacer. This hybrid reinforcement reduces the time required to position the reinforcement by up to 60 percent and thus makes the material significantly more

The new, cost-effective hybrid reinforcement contains an integrated spacer and thus faciliates the positioning of dry and coated reinforcements. The integrated spacer allows several layers of reinforcement to be stacked quickly, allowing the desired degree of reinforcement to be set. The hybrid reinforcement consists of a carbon or glass fibre grid joined with a permeable polyamide mat and will be available in roll form from industrial partners in the near future.

Der Verband des deutschen Maschinenbaus VDMA hat Absolventen des Instituts für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University zweifach prämiert – mit dem Förderpreis Dissertation und dem Kreativitätspreis der Walter Reiners-Stiftung des Deutschen Textilmaschinenbaues 2018. ITA-Alumnus Dr. Benjamin Weise wurde mit dem Dissertationspreis für die Entwicklung neuartiger Fasern zur Speicherung elektrischer Ladung ausgezeichnet. Die ITA-Studenten Jan Merlin Abram und Aalon Tal wurden für ihren Leitfaden zur 4D-Produktgestaltung mit dem Kreativitätspreis prämiert. Der Dissertationspreis ist mit 5.000 €, der Kreativitätspreis mit einem einjährigen Stipendium von monatlich je 250 € dotiert. Peter D. Dornier, der Stiftungspräsident der Walter-Reiners-Stiftung und Vorsitzende der Geschäftsführung von Lindauer DORNIER, überreichte die Auszeichnungen am 18. September 2018 anlässlich des 18. Textilmaschinenforums im Digital Capability Center in Aachen.

Graphen revolutioniert all-in-one - Supercaps, Reduzierung von Terahertz-Strahlung und Antistatik

In seiner Dissertation „Entwicklung graphenmodifizierter Multifilamentgarne zur Herstellung textiler Ladungsspeicher“ hat Preisträger Dr. Benjamin Weise neuartige Fasern aus Polyamid-6 und Graphen entwickelt und in textile Flächen überführt. Die neu entstandenen Polyamid-Graphen-Fasern weisen eine Vielzahl von Vorteilen auf:

• Durch hohe Leistungsfähigkeit im Ladungsspeicherbereich sind sie prädestiniert für den Einsatz in Doppelschichtkondensatoren, sog. Supercaps. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus bieten Supercaps deutlich mehr Leistung und eine längere Lebensdauer. Dank Graphen in der Faser ist es nun erstmals möglich, den Ladungsspeicher direkt in das Textil zu integrieren, ohne dass man dafür einen Akku einnähen muss. Diese neue Faser bietet sich dadurch für den Einsatz in Smart Textiles an, z.B. zukünftig möglich in einem textilen Defibrillator.
• Die neuen Polyamid-Graphen-Fasern können einfallende elektromagnetische Terahertz-Strahlung auf bis zu 25 % der ursprünglichen Intensität abschwächen. Terahertz-Strahlung bietet u.a. Übertragungsraten von 100 Mbit/sec und ist daher höchst interessant für die hochleistungsfähige Drahtloskommunikation. Die Strahlung könnte jedoch bei großflächiger Anwendung sensible Elektronik wie bspw. in Flugzeugen schädigen. Deshalb ist die Abschirmung der Strahlung von hoher Bedeutung z.B. für die Faserverbundbauteile im Flugzeug, die die Bordelektronik schützen.
• Ausrüstungen, die Personen gegen eine Gefährdung ihrer Sicherheit und Gesundheit schützen, sollten sich nicht elektrisch aufladen können. Polyamid-Graphen-Fasern sind antistatisch, verhindern dies und daher wichtig z.B. in Sicherheitskleidung oder der persönlichen Schutzausrüstung. 

Das Entwickeln eines Pilotprozesses zu graphenmodifizierten Fasern und die Herstellung von Demonstratoren in der textilen Fläche sind bisher neuartig und der Grund für die Preisverleihung an Dr. Weise. Aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften fördert die Europäische Union die Forschung an Graphen im Rahmen des „Graphene Flagship“ mit einer Milliarde Euro (Quelle: http://graphene-flagship.eu/project/Pages/About-Graphene-Flagship.aspx).

Modulare Produktgestaltung von 4D-Produkten ist nun vereinfacht möglich

Wie können dreidimensionale Produkte über die Zeit gezielt ihre Form verändern und somit „vierdimensional“ werden? Antworten auf diese Frage liefern die Studenten Jan Merlin Abram und Aalon Tal in ihrer Projektarbeit „Leitfaden zur Auslegung hybrider morphender Textilien am Beispiel eines Scharniers“, für die sie mit dem Kreativitätspreis ausgezeichnet wurden. In ihrer Arbeit bieten die Studenten eine Guideline zur Entwicklung eines vierdimensionalen Textils von der Idee bis zum Demonstrator an. Vierdimensionale Textilien bestehen z. B. aus einem Hybridmaterial aus elastischem Textil, auf dem dreidimensionale Strukturen aufgedruckt sind. Die vierte Dimension beschreibt dabei die Veränderung der Form und/oder einer Eigenschaft über einen definierten Zeitraum hinweg (= morphend).  Diese Veränderung wird durch Einflüsse von außen wie bspw. Licht und Wärme hervorgerufen.

Jedes Jahr verleiht die Stiftung des Deutschen Textilmaschinenbaues Förderpreise für die beste Dissertation, Diplom- bzw. Masterarbeit sowie den Kreativitätspreis für die cleverste Studienarbeit. Weitere Preise wurden an Eric Otto, ITM Dresden, und Susanne Fischer, Hochschule Reutlingen, verliehen.