Aus der Branche

Die Lenzing Gruppe, führender Anbieter von holzbasierten Spezialfasern, ist am 31. März, mit dem ÖGUT-Umweltpreis 2022 in der Kategorie „World without Waste“ ausgezeichnet worden. Die Österreichische Gesellschaft für Umwelt und Technik (ÖGUT) würdigte insbesondere den Beitrag der Unternehmensgruppe für den Wandel der Textil- und Bekleidungsindustrie von einem linearen zu einem Modell der Kreislaufwirtschaft.

Die Textil- und Bekleidungsindustrie zählt mit jährlich 40 Millionen Tonnen Abfall zu den Branchen mit der höchsten Umweltbelastung und braucht daher dringend Veränderung. Lenzing hat sich zum Ziel gesetzt, diesen Wandel voranzutreiben, und begrüßt deshalb auch die europäische Kreislaufwirtschaftsstrategie, die darauf abzielt, den Ressourcenverbrauch zu verringern, Umweltverschmutzung und Abfälle zu vermeiden, die Wertschöpfung und Ressourceneffizienz zu erhöhen sowie negative soziale Auswirkungen auf die Menschen abzufedern.

„Effektives Textilrecycling ist eines der komplexesten Kernthemen der Textilwirtschaft in den nächsten Jahren. Durch Bündelung von Know-how und Zusammenarbeit sehen wir von Lenzing eine zielgerichtete Realisierung von Lösungsmöglichkeiten. Daher freuen wir uns sehr über diese Anerkennung“, sagt Sonja Zak, Head of Circularity Initiative der Lenzing Gruppe.

Die Lenzing Gruppe präsentierte im Rahmen ihrer Einreichung ihr auf nachhaltige Innovationen ausgerichtetes Geschäftsmodell der Kreislaufwirtschaft. Exemplarisch dafür stehen die Einführung der ersten kommerziellen Cellulosefaser mit Recyclinganteil nach der REFIBRA™ Technologie und die zukunftsweisende Kooperation mit Södra.

From Linear to Circular
Die Zusammenarbeit mit dem schwedischen Zellstoffproduzenten Södra ist ein weiterer Meilenstein im Bestreben der Lenzing, deren ambitionierte Klima- und Nachhaltigkeitsziele umzusetzen. Beide Unternehmen, die sich seit vielen Jahren proaktiv für die Förderung der Kreislaufwirtschaft in der Modebranche einsetzen, bündeln ihre Kräfte, um dem Thema einen weiteren Schub zu geben und einen entscheidenden Beitrag zur Lösung des globalen Textilabfallproblems zu leisten. Auch eine Erweiterung der Kapazitäten für die Zellstoffgewinnung aus Alttextilien ist vorgesehen. Ziel ist es, bis 2025 in der Lage zu sein, 25.000 Tonnen Alttextilien pro Jahr zu recyceln.

Der ÖGUT-Umweltpreis wurde 2022 in insgesamt sechs Kategorien vergeben. Ausgezeichnet wurden dabei technologische und soziale Innovationen, die den Energie- und Ressourcenverbrauch senken und zur sozialen Nachhaltigkeit beitragen. „Wichtig für die Entscheidung der Jury war, dass die Lenzing AG auf bestehende Prozesstechnologien aufbaut und dabei gleichzeitig innovativ und skalierbar ist. Da die Lenzing AG bereits am Markt etabliert ist, ist auch eine große Sichtbarkeit des Themas gegeben“, so die Jurybegründung. Die ÖGUT ist eine unabhängige Non-Profit-Organisation, die sich seit mehr als 30 Jahren für eine nachhaltige Ausrichtung von Wirtschaft und Gesellschaft einsetzt.

• Besuchen Sie Stand R12 in Halle 7 für innovative Polypropylen-Mono- und -Bikomponenten-Fasern
• Gemeinschaftsentwicklungen zur kostengünstigen Effizienzsteigerung im Rampenlicht
• Entdecken Sie unsere Pilotanlage in Terni, Italien, für kürzere Entwicklungszyklen und schnellere Markteinführung neuer Produkte

Auf dem Weg zur Filtech zeigt sich Beaulieu Fibres International entschlossen, die im Rahmen der Unternehmensführung immer wichtigeren Prioritäten für saubere Luft und Energie durch die Förderung gemeinschaftlicher Produktentwicklungen aufzugreifen. Der führende europäische Polyolefin- und Biko-Faseranbieter stellt erstmals auf der Messe für Filter- und Trenntechnik aus (Halle 7, Stand R12).

„Der Markt sucht ständig nach neuen Lösungen, die auf energieeffiziente Weise zur Verbesserung der Luftqualität und zur Steigerung der Qualität von Lebensmitteln und Industrieflüssigkeiten beitragen. Das Optimieren der Filtrierleistung bei niedrigem Druckverlust ist eine zentrale Herausforderung in diesem kontinuierlichen Prozess, der laufend neue Maßstäbe setzt, und wir freuen uns sehr über das Potenzial unserer Polypropylenfasern für Innovationen in diesem Bereich“, sagt Jefrem Jennard, Sales Director Industrial Fibres, Beaulieu Fibres International.

„Enge Zusammenarbeit und Gemeinschaftsentwicklungen sind heute elementar für eine rasche und wirksame Ausrichtung auf neu entstehende Bedürfnisse. Die Filtech bietet eine ausgezeichnete Plattform, um ins Gespräch mit Besuchern zu kommen und Möglichkeiten zum Nutzen vielfältigster Anwendungen auszuloten.“

Beaulieu Fibres International bietet eine breite Palette von Mono- und Bikomponentenfasern aus Polypropylen (PP) für die Filtration von Luft und Flüssigkeiten. Das Unternehmen arbeitet aktiv daran, den Filtrationsmarkt für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt kontinuierlich weiterzuentwickeln und auszubauen, und ist entschlossen, die Einsatzmöglichkeiten seiner Fasern zur Verbesserung der Filtrationsleistung in Marktsegmenten der Luftfiltration zu erweitern.

Mit einer Vielzahl von verschiedenen Fasertitern, Festigkeiten und Texturen für Volumen-, Oberflächen- und Tiefenfiltration schaffen die Fasern die Fasern herausragende Möglichkeiten zur Steigerung der Filtrierleistung, ohne Druckverluste in Kauf zu nehmen. Das führt zu Filtermedien, die in Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungsanlagen oder in Fahrzeuginnenraumfiltern die Luftqualität verbessern und in der Lebensmittelverarbeitung für eine erhöhte Partikelrückhaltung sorgen.

PP gilt als besonders relevant für die verstärkte Fokussierung auf saubere Luft, da es chemisch inert und beständig gegen Mikrobenbefall ist. Es nimmt keine Feuchtigkeit auf und ist statisch aufladbar. Mit der neuesten Ultrabond-Faser von Beaulieu Fibres International können vollständig recycelbare Einzelpolymer-Filtermedien mit erhöhter Haftfähigkeit und Steifigkeit realisiert werden.

Wie so viele Ereignisse musste auch die Jubiläumsfeier der Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) verschoben werden. So waren es am 22.2.2022 100+1 Jahre Textilforschung, die gefeiert wurden. Unter dem Motto „Let’s celebrate the textile future“ hatten die DITF ins Haus der Wirtschaft in Stuttgart eingeladen.

Zu Beginn der Veranstaltung nahm der DITF-Jubiläumsfilm die Zuschauer mit auf eine Zeitreise und zeigte Impressionen von der Gründung des Deutschen Forschungsinstituts für Textilindustrie in Reutlingen-Stuttgart bis zu den heutigen Technika und Laboren des modernen Forschungszentrums in Denkendorf, wo sich ab den 70er-Jahren alle Forschungsbereiche zusammengefunden hatten: von der Chemie über den Maschinenbau, die Verfahrenstechnik zu den Wirtschaftswissenschaften.

Die Bedeutung der Denkendorfer Textilforschung für alle Zukunftsthemen unterstrichen die Wirtschaftsministerin des Landes Baden-Württemberg, Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut und die Parlamentarische Staatsekretärin im Bundeswirtschaftsministerium, Dr. Franziska Brantner. Dr. Brantner lobte die DITF dafür, sich immer wieder neu zu erfinden und neu zu entdecken. Damit trage das Forschungszentrum wesentlich dazu bei, Digitalisierung und Klimaschutz zusammenzubringen.

Für die Festvorträge konnten Dr. Antje von Dewitz, VAUDE, Professor Klaus Müllen, Max-Planck-Institut für Polymerforschung, und Peter Dornier, Lindauer Dornier, gewonnen werden. Alle drei widmeten sich zentralen Zukunftsthemen wie Nachhaltigkeit und Digitalisierung. Dr. von Dewitz zeigte am Beispiel von VAUDE, dass Umwelt- und Klimaschutz den wirtschaftlichen Erfolg nicht bremsen, sondern für Wachstum sorgen können. Obwohl Textilunternehmen bisher nicht als umweltfreundlich gelten, haben sie großes Innovationspotenzial und können ganzheitlich Verantwortung übernehmen.

Im Anschluss konnten die Besucher durch eine Ausstellung bummeln, in der die zwölf Kompetenz- und Technologiezentren der DITF Beispiele ihrer Forschung zeigten.

Die AVK – Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe hat 2021 erneut Innovationspreise an Unternehmen, Institute und deren Partner vergeben. Jeweils drei Composites-Innovationen aus den drei Kategorien „Produkte und Anwendungen“, „Prozesse und Verfahren“ sowie „Forschung und Wissenschaft“ wurden während des neuen Events JEC Forum DACH am 23. November 2021 ausgezeichnet, das in seiner ersten Ausgabe in Frankfurt stattfand.

„Auch in diesem Jahr waren wieder viele sehr interessante und vielversprechende Produkte und Verfahren dabei. Der Innovationspreis zeigt, wie leistungsfähig, wirtschaftlich und nachhaltig sich Faserverstärkte Kunststoffe und mit ihnen die Firmen und Institute präsentieren,“ erklärte AVK-Geschäftsfüher Dr. Elmar Witten. Die hochkarätig besetzte Fachjury ehrte in diesem Jahr u.a. folgende Innovationen:

Kategorie Forschung und Wissenschaft
Den 1. Platz in der Kategorie „Forschung und Wissenschaft“ erhielt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit der Bondline Control Technologie (BCT). Das innovative Verfahren dient der Qualitätskontrolle und -sicherung von Klebverbindungen. Kernelement ist ein poröses Gewebe, das mittels Epoxidklebstoff oder Matrixharz auf eine Fügefläche appliziert wird. Das Abschälen des Gewebes erzeugt eine chemisch reaktive und hinterschnittige Oberfläche und kann gleichzeitig als Adhäsionstest zum Untergrund dienen Die BCT bietet verschiedene Anwendungsmöglichkeiten. Zum Beispiel können Abreißgewebe durch das BCT-Gewebe ersetzt werden, um Verbundbauteile mit optimierter Fügefläche herzustellen. Der kostengünstige Schältest kann in der Couponprüfung und zur Prozesskontrolle genutzt werden. Außerdem kann die kombinierte Haftprüfung und Oberflächenvorbehandlung zur Qualitätssicherung geklebter Reparaturen an Faserverbundstrukturen eingesetzt werden.

Den 2. Platz erhielt das Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University und seinen Partnern AEROVIDE GmbH, Altropol Kunststoff GmbH, Basamentwerke Böcke GmbH, TechnoCarbon Technologies GbR mit „StoneBlade - Leichtbau mit Granit für die Windindustrie“. Die Innovation ermöglicht die Reduzierung von nicht-recyclefähigem Material im Rotorblattbau. Gleichzeitig wird das Gewicht reduziert und die mechanischen Eigenschaften zur Standsicherheit von Windkraftanlagen erhöht. Hierzu wird glasfaserverstärkter Kunststoff in den Blattkomponenten durch Hartgestein als naturbasiertes, kostengünstiges und verwertbares Leichtbaumaterial ersetzt. Die auf wenige Millimeter Dicke geschliffenen Gesteinsplatten werden in ein Faserverbund-Laminat mit Carbonfasern eingebracht und so für wechselnde Lastfälle stabilisiert. Das vorgespannte Material ist im Verbund druckstabil und kann ohne einen Verlust von Steifigkeit Zugkräfte im Dauerwechsellastfall aufnehmen.

Platz 3 ging an die Technische Universität Dresden – Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) mit dem Partner Mercedes Benz AG mit der interdisziplinären Entwicklung eines hochintegrierten induktiven Lademoduls für Elektrofahrzeuge. Das ultra-dünne Lademodul sollte dabei den Raum im Fahrzeugunterboden optimal ausnutzen ohne die Bodenfreiheit zu verringern. Dafür wurde ein interdisziplinärer Entwicklungsprozess angewendet und eine übergreifende elektrische, mechanische und prozesstechnische Charakterisierung von Hochfrequenzlitzen, ferromagnetischer Folie und Metalldrahtgeweben durchgeführt und ein Simulationsmodelll erstellt. Das Ergebnis ist ein Demonstrator für ein Ladesystem mit  einer Aufbauhöhe von 15 mm und einem Gesamtgewicht von 8 kg. Es erreicht eine Übertragungseffizienz von bis zu 92 Prozent bei 7,2 kW Nennleistung und aktiver Luftkühlung. Der Hardware-Demonstrator wurde in einem 3-stufigen Prozess unter Nutzung des RTM- und VARI-Verfahrens hergestellt.

Übersicht aller Preisträger in den drei Kategorien:
Kategorie „Innovative Produkte und Anwendungen“
1. Platz: „Verkehrsschilder von Nabasco (N-BMC)“ – Nabasco Products BV und Lorenz Kunststofftechnik GmbH, Partner: Pol Heteren BV und NPSP BV
2. Platz: „Neuentwickeltes ultratoughes Vinylesterharz für den Großschiffbau“ Evonik Operations GmbH
3. Platz: „Lufteinlassgehäuse in Multi-Material-Design für Gasturbinen“ – MAN Energy Solutions SE, Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH und Leichtbau-Systemtechnologien KORROPOL GmbH
Kategorie „Innovative Prozesse und Verfahren“
1. Platz: „In-Mould Wrapping“ werkzeugfallende, folierte Faserverbundbauteile für Exterieur-Anwendungen– BMW Group, Partner: Renolit SE
2. Platz: „Adaptive automatisierte Reparatur von Composite-Strukturkomponenten in der Luftfahrt“ – Lufthansa Technik AG, Partner: iSAM AG
3. Platz: „Automatisierte Oberflächenvorbehandlung mittels VUV-Excimer Lampen – CTC GmbH
Kategorie „Forschung und Wissenschaft“
1. Platz: „Bondline Control Technologie (BCT)“ – Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
2. Platz: „StoneBlade - Leichtbau mit Granit für die Windindustrie“ – Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University, Partner: AEROVIDE GmbH, Altropol Kunststoff GmbH, Basamentwerke Böcke GmbH, TechnoCarbon Technologies GbR
3. Platz: „Interdisziplinäre Entwicklung eines hochintegrierten induktiven Lademoduls für Elektrofahrzeuge“ – Technische Universität Dresden – Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), Partner: Mercedes Benz AG

Die Ausschreibung für den nächsten Innovationspreis startet Ende Januar 2022.

Die Verleihung der Förder- und Kreativitätspreise 2021 der Walter Reiners-Stiftung des VDMA, Fachverband Textilmaschinen an Studierende und Nachwuchswissenschaftler:innen deutscher Universitäten für Spitzenleistungen in Studium und Promotion fand am 09. November 2021 im Rahmen der Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference 2021 statt. Die bundesweit ausgeschriebenen Förder- und Kreativitätspreise wurden erneut online durch Herrn Peter D. Dornier, Vorstandsvorsitzender der Walter Reiners-Stiftung, verliehen.

Frau Dipl.-Ing. Irina Kuznik vom Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden wurde mit dem 3.000 EUR dotierten Kreativitätspreis des Deutschen Textilmaschinenbaues 2021 für ihre exzellente Diplomarbeit „Entwicklung zur umweltfreundlichen Herstellung neuartiger Chitosanfasergarne unter Einsatz von ionischen Flüssigkeiten" ausgezeichnet.

In ihrer Diplomarbeit entwickelte Frau Kuznik einen völlig neuen Ansatz zur ökologischen und ökonomischen Herstellung von Chitosangarnen. Unter Nutzung ionischer Flüssigkeiten als gut geeignetes, neuartiges Lösungsmittel für Chitosan lässt sich Chitosan mit geringen Deacetylierungsgraden sowie reines Chitin erfolgreich auflösen. In einem Nassspinnverfahren können damit erzeugte Spinnlösungen zu neuartigen Chitosan- bzw. Chitinmonofilamenten mit sehr guten morphologischen Eigenschaften hergestellt werden. Des Weiteren lässt sich die ionische Flüssigkeit mittels eines Verdampfungsverfahrens aus dem Abwasser zurückgewinnen und wiederaufbereitet werden.

• JUMBO-Textil bietet elastische Hightech-Geflechte – produziert an Hightech-Anlagen

Schmaltextile Lösungen für unsere Kunden zu entwickeln – schnell, flexibel und präzise –, das ist unser Anspruch. An uns und an unsere Technik. Denn für erstklassige industrielle Lösungen braucht es erstklassige Technologie. Hochautomatisiert und digital gesteuert. Technologie, wie sie in unserem Variationsflechter von Herzog ¬steckt – dem High-Performer unter den modernen Flechtmaschinen. Auf der Spezial-Anlage fertigt JUMBO-Textil als erster Schmaltextiler überhaupt elastische Lochkordeln.

Hochleistungsanlage für extrem stabile textile Bauteile
Die Spezial-Anlage verbindet anspruchsvolle Klöppeltechnik mit digitaler Steuerung und ermöglicht so die Herstellung von hochkomplexen individuell spezifizierbaren Flechtstrukturen. Die Technologie des Variationsflechters sorgt für einen ununterbrochenen Faserverlauf ¬über alle Verzweigungen hinweg. Das erlaubt nicht nur individuelle, eigenwillige Geometrien, es dient auch und vor allem der Stabilität der Bauteile. Denn wo bei anderen Verfahren durch Laserschnitt, Nähte oder Knoten bruchempfindliche Verzweigungsstellen entstehen, flicht der Variationsflechter die verzweigten Stränge einfach durch. Weil der Faserverlauf in geflochtenen Verzweigungen nicht unterbrochen wird, erhöht sich die Belastbarkeit der Textilien deutlich. Und es entstehen individuelle Geflechte für ganz unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten.
 
Klöppel-Technologie für hochkomplexe Strukturen
Die Flügelräder des Variationsflechters sind – anders als bei klassischen Flechtanlagen – quadratisch angeordnet. Bis zu 8 unterschiedliche Stränge lassen sich mit dem textilen Alleskönner flechten und verflechten. Alle Klöppel können separat programmiert und dadurch die Klöppelbahnen variabel und individuell miteinander kombiniert werden. Auch Schlauchgeflechte mit präzise definierten eingeflochtenen Öffnungen, triaxiale Geflechte und hochkomplexe Preforms fertigt JUMBO-Textil mit dem Variations- oder kurz: Varioflechter. Die Geometrien der Schmaltextilien reichen bis hin zu Netzstrukturen. Bei umflochtenen Kabeln schaffen wir über Verflechtungen zwischen Kern und Schutzummantelung stabile Verbindungen im Kern-Mantel-Geflecht, die insbesondere an Windungen für Schutz sorgt: Unerwünschtes Verrutschen von Kern und Mantel gibt es nicht mehr.

Individuelle Geflechtarchitekturen – für Automotive, Outdoor und mehr
Komplexe unelastische Kordeln laufen bei JUMBO-Textil schon lange vom Varioflechter. Für Lochkordeln – oder Bifurkationskordel (von lat.: furca, die Gabel) – werden die Klöppelweichen individuell so programmiert, dass Anordnung und Länge der Verzweigung präzise den Anforderungen entsprechen. Sie kommt u. a. im Automotive-Bereich, in der Bauindustrie und der Outdoor-Branche zum Einsatz, um Elemente metallfrei ein- oder abzuhängen.  

Elastische Lochkordel vom Elastics-Spezialisten
Die elastischen Loch-Geflechte von JUMBO-Textil sind neu auf dem Markt. „Der Variationsflechter bietet uns fantastische Möglichkeiten: Wir können vorkonfigurieren, was wir flechten wollen, und sind darin vollkommen frei. Der Rapport wird dabei computergesteuert“, erläutert Holger Vehring, Project Engineer von JUMBO-Textil. „Ein nahtlos geflochtener Kabelbaum-Schlauch, der den Kabel-Dschungel ordnet, für Automotive, Flechtschläuche mit definierten Öffnungen für leitfähige Elemente in Smart Textiles oder Reha-Anwendungen, als Spann-Elemente in Rucksäcken oder Funktionskleidung – die Einsatzmöglichkeiten sind groß. Für zahlreiche Anwendungen, bei denen bisher metallische Werkstoffe zum Einsatz kamen, können dank dieser Technik textile – also leichtere, leisere und flexiblere – Bauteile genutzt werden.“

• Volle Auslastung der Produktionskapazitäten am Standort möglich
• Neue EU-Umweltauflagen ab 2024 werden zeitgerecht und vollständig erfüllt

Die Lenzing Gruppe, weltweiter Anbieter von holzbasierten Spezialfasern für die Textil- und Vliesstoffindustrie, investiert GBP 20 Mio. (umgerechnet EUR 23,3 Mio.) in die Errichtung einer neuen, hochmodernen Abwasseraufbereitungsanlage am Standort Grimsby, Großbritannien. Das Unternehmen setzt damit eine geplante Maßnahme zur Reduzierung der Abwasseremissionen bis 2022 um.

Lenzing verfügt mit der Implementierung dieses Projekts an allen Produktionsstandorten über biologische Abwasseraufbereitungsanlagen nach dem Qualitätsstandard der besten verfügbaren Technik (BVT, engl. best available techniques = BAT). Das Anlagendesign mit neuer Technologie, die im Rahmen eines Forschungsprojekts entwickelt wurde, erfüllt alle Vorgaben der britischen Regulierung und wird von den lokalen Behörden unterstützt.

Die derzeitige Abwassersituation am Standort entspricht der EU-Wasser-Rahmenrichtlinie sowie sämtlichen lokalen Gesetzen und Vorschriften. Die Genehmigung der Investition durch den Aufsichtsrat stellt sicher, dass noch in diesem Jahr mit dem Bau begonnen und die Inbetriebnahme rechtzeitig vor Inkrafttreten der von Großbritannien ratifizierten EU-Richtlinie1 erfolgen kann. Das Investment ist das größte seit der Inbetriebnahme dieses Lyocellstandortes, der insbesondere Premiumprodukte für technische und innovative Marktsegmente erzeugt.

Neben der Modernisierung der Abwasseraufbereitungsanlage am Standort Purwakarta (Indonesien) stellt die Implementierung der neuen Anlage in Grimsby eine weitere wichtige Maßnahme zur Reduzierung der gruppenweiten Abwasseremissionen um 20 Prozent bis 2022 (Ausgangsbasis 2014) dar. Der verantwortungsbewusste Umgang mit Wasser ist einer der Kernbereiche der Lenzing Nachhaltigkeitsstrategie „Naturally positive“. Wesentliche Themen dafür sind die effiziente Wassernutzung bei der Produktion und der Einsatz modernster Wasseraufbereitungstechnologien.

Der Maschinenbau ist eine Stärke der deutschen Industrie. In Leitbranchen, deren Produkte in einem globalisierten Umfeld starker Konkurrenz ausgesetzt sind, kann der Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI) dazu beitragen, Industriekapazitäten und Knowhow in Deutschland zu halten, im Maschinenbau und nachgelagerten Branchen. Doch erst durch praxisnahe Anwendung in der Industrie kann KI seine Stärken für Unternehmen voll entfalten. Wie das mit dem Beitrag angewandter Forschung geht, zeigen Textilindustrie und -maschinenbau ebenso wie die Kunststoffbranche.

Mit der Corona-Krise sind Vliesstoffe über die Fachwelt hinaus bekannt geworden, denn sie bilden das Ausgangsmaterial für Schutzmasken. Die aufgetretenen Engpässe am Markt 2020 zeigten, wie stark Deutschland hier von Lieferungen aus dem Ausland abhängig ist. Zugleich ist Deutschland in anderen Vliesstoff-Segmenten und bei Maschinen für die Vliesstoffherstellung eine wichtige Größe auf den Weltmärkten. Damit das so bleibt, arbeitet die Branche an Innovationen. Ein zentraler Baustein dafür: Die Nutzung Künstlicher Intelligenz (KI).

Das Auge auf der lernenden Maschine

Am ITA Augsburg hat man dafür Grundlagen in einem Projekt gelegt, auf denen sich nun aufbauen lässt. Die Vision: Die Maschine zur Vliesstoffproduktion passt die Parameter entsprechend den Erfordernissen im laufenden Betrieb autonom an. Etwaig auftretende Fehler werden von der Maschine selbstständig diagnostiziert, die Drehzahlen entsprechend angepasst. „Wir haben im Projekt EasyVlies gezeigt, wie sich mit der Nutzung von Algorithmen für die Vliesstoffproduktion Material- und Energiekosten einsparen lassen. Zusammen mit Partnern aus der Industrie haben wir erreicht, dass die Maschine zentrale Parameter wie Drehzahlen und Abstände, von denen eine große Kombinationsmenge für das Erreichen der gewünschten Produktqualität notwendig sind, durch das entwickelte KI-Modell vorhergesagt werden. „Die Abstände der bis zu 40 Arbeitselemente in der Maschine bestimmen dabei in Kombination mit den Drehzahlen der beteiligten Walzen die Öffnung der Faserflocken bis zur Einzelfaser und die Bildung des Vlieses“, erläutert ITA-Augsburg Geschäftsführer Prof. Stefan Schlichter. Die naturwissenschaftlichen Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen den Drehzahlen und den Qualitätsparametern der Vliesstoffproduktion sind nicht eindeutig bekannt. Gerade deshalb kann KI hier seine Vorteile ausspielen. „Denn Künstliche Intelligenz kann auch diffuse Zusammenhänge modellieren und simulieren“, betont Schlichter. Die Algorithmen dafür hat Maschinenbauingenieur Dr. Frederik Cloppenburg aus dem Aachener ITA-Stammhaus entwickelt, 280 Versuche wurden im Zusammenspiel mit der KI-Entwicklung durchgeführt.

In der unternehmerischen Praxis lernen die Algorithmen nun hinzu. Das zeigt  bei einem Vliesstoffbetrieb der Fahrzeugbranche bereits erste Erfolge in der betrieblichen Praxis. Im nächsten Schritt arbeiten die ITA-Forschenden daran, Messtechnik wie Kamerasysteme und strahlungsbasierte Messsysteme für die Gleichmäßigkeit des Vliesstoffs in die Maschinen zu integrieren. Ziel: Fehler so prognostizieren, dass sie gar nicht erst auftreten. Das Aufkommen an Vliesstoff-Ausschuss soll so um 30 bis 50 Prozent sinken. Angesichts von bislang jährlich allein in Deutschland anfallender Ausschussware im Wert von 150 Mio. Euro, das entspricht 10 Prozent des Branchenumsatzes, ein erheblicher Anreiz. „Die hoch qualifizierten Facharbeiter beaufsichtigen sozusagen die lernende Maschine“, erklärt Schlichter.

Industrie 4.0 wird in der Kunststoffbranche künftig auch benötigt, um das Ziel höherer Recyclingquoten zu erreichen. Denn eine weniger einheitliche Rohstoffbasis macht lernende Maschinen noch wertvoller. Das ist auch Ausgangspunkt des vom Bundesforschungsministerium (BMBF) geförderten Verbundprojekts CYCLOPS des Kunststoff-Zentrums (SKZ) und namhaften Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft. Durch den Einsatz von KI sollen Materialströme automatisiert klassifiziert werden, damit sie sich optimal verwenden lassen. „Die Maschinen sollen künftig eigenständig erkennen, in welche Anwendungen produzierte Materialien eines bestimmten Typs gehen können“ erläutert SKZ-Gruppenleiter Digitalisierung, Christoph Kugler. Ein Faktor: Die Fließfähigkeit des Kunststoffs, seine Viskosität. Je kürzer die Polymerketten des Materials, desto größer, vereinfacht gesagt, ihre Fließfähigkeit. Für diese Fließfähigkeit spielt andererseits auch das Druckniveau in der Maschine eine Rolle. Hier kommt wiederum die KI ins Spiel: „Durch Künstliche Intelligenz können Materialeigenschaften und selbst lernende Maschinensteuerungen sehr gut ineinanderwirken, so unsere Erwartung“, erklärt Kugler. Grundlage für die angewandte Forschung im Projekt CYCLOPS sind sowohl Prozessdaten aus den Maschinen, welche die Materialqualität beschreiben können, als auch Daten entlang des Lebenswegs von Material und Produkt. Im Rahmen des Projektes werden damit die Transparenz und die Informationsdichte erhöht, welche nach wie vor einige der größten Hemmnisse der Kreislaufwirtschaft sind.

Neue Expertisefelder wie Erklärbare KI erschlossen

Das SKZ baut mit dem Projekt auf KI-Expertise auf, die über abgeschlossene und noch laufende Projekte erarbeitet wurde. In der Vergangenheit lag der Schwerpunkt in der Entwicklung sogenannter Softsensoren aus Prozessdaten zur Berechnung komplexer Qualitätskennwerte wie z.B. Viskosität oder Vernetzungsgrad des Kunststoffs. Durch die Weiterentwicklung der Technologie werden neue Expertisefelder erschlossen, so z.B. Optimierung der Prozessmodellierung durch KI, Prognose von Materialverhalten unter Last oder auch erklärbare KI (XAI), sie beschreibt den Weg, auf dem Algorithmen zu ihren Ergebnissen gelangen. In den letzten Jahren wurde ebenfalls der Einsatz von digitalen Technologien und KI im Kontext der Kreislaufwirtschaft am SKZ forciert, so in den noch jeweils bis ins nächste Jahr hinein laufenden Projekten Di-Plast und DiLinK. Während Di-Plast ein EU-Projekt ist, wird DiLink ebenfalls vom BMBF gefördert. Mit dem FIR e.V. ist ein weiteres Institut der Zuse-Gemeinschaft im DiLink-Projektkonsortium vertreten, mit dem Fokus auf dem Thema Geschäftsmodelle. Denn diese verändern sich durch das Vordringen der KI in immer mehr Aspekten des Maschinenbaus.