Aus der Branche

Computergestützte Simulationen auf der Mikro- und Mesoskala sind ein entscheidender Durchbruch in der Materialforschung und Materialentwicklung. Über 180 namhafte Unternehmen und Forschungseinrichtungen weltweit arbeiten mit der Simulationssoftware GeoDict^®.

Die Math2Market GmbH wurde 2011 als Spin-off des Fraunhofer ITWMs in Kaiserslautern gegründet. Die Software-Entwicklung hatte bereits 2001 begonnen und seitdem wird die Funktionalität von GeoDict^® mit Kunden ausgebaut.

Die Simulationssoftware GeoDict^® integriert aktuelle Forschung und leistungsstarke Softwareentwicklung in eine anwenderfreundliche Lösung, die den gesamten Workflow der Material- und Werkstoffentwicklung digital abbildet. Die ausgezeichnete Bildverarbeitung von 2D- oder 3D-Bilddaten (µCT, FIB/SEM) mithilfe künstlicher Intelligenz ermöglicht eine präzise Charakterisierung und Analyse der Mikrostruktur eines Materials. GeoDict^® ist in der Lage, große 3D-Bilddatensätze innerhalb kürzester Zeit auszuwerten und zuverlässige Vorhersagen zum Materialverhalten unter verschiedenen Bedingungen durch Simulation zu treffen. Die digitalen Messergebnisse können dann grafisch dargestellt und im weiteren Entwicklungsprozess eingesetzt werden.

Simulationslösungen für:

• Filtermedien, Filterelemente, Membranen, Katalysatoren, Benzinpartikel- und Dieselpartikelfilter
• Batteriematerialien (Kathoden, Anoden, Separatoren, uvm.), Brennstoffzellen
• Werkstoffentwicklung und -forschung (z.B. technische Textilien, Vliesstoffe, Gewebe, Verbundwerkstoffe, Schäume, Keramiken, uvm.)
• Digitale Gesteinsphysik und Gesteinsanalyse

• Wie überkritisches Kohlendioxid die elektrochemische Reduktion von CO2 beeinflusst

Auf dem Weg zu einer klimaneutralen Industrie spielt die elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid eine wichtige Rolle: Mit ihrer Hilfe lässt sich unter Einsatz erneuerbarer Energien CO2 in Brennstoffe oder Grundchemikalien umwandeln. Der Haken an der Sache: Bislang funktioniert diese Katalyse lediglich im Labor. Bei der Übertragung auf den industriellen Maßstab treten immer noch Schwierigkeiten auf – von der begrenzten Haltbarkeit der Katalysatorsysteme bis zur unerwünschten Entwicklung von Wasserstoff. Forschende der Ruhr-Universität Bochum, des Fritz-Haber-Instituts und des Fraunhofer UMSICHT haben sich auf die Suche nach Lösungen gemacht und dabei den Einfluss von überkritischem Kohlendioxid auf die elektrochemische Reduktion von CO2 untersucht.

Im Zentrum ihrer Überlegungen stand sogenanntes überkritisches Kohlendioxid. Kurz: scCO2. Dabei handelt es sich um Kohlenstoffdioxid in einem fluiden Zustand – sowohl über seiner kritischen Temperatur als auch über seinem kritischen Druck. »Jüngste Berichte haben gezeigt, dass die Entwicklung von Wasserstoff bei der elektrochemischen Reaktion signifikant unterdrückt werden kann, wenn aprotische Lösungsmittel mit wohldefiniertem Wassergehalt als Elektrolyt verwendet werden«, erläutert Ulf-Peter Apfel, Professor an der Ruhr-Universität Bochum und Wissenschaftler am Fraunhofer UMSICHT. »Da eine Erhöhung des CO2-Drucks zu einer höheren CO2-Konzentration in aprotischen Lösungsmitteln führt, schien die Verwendung von überkritischem Kohlendioxid als Lösungsmittel eine elegante Möglichkeit.«

In der Folge führten die Forschenden eine Vergleichsstudie durch: Sie beleuchteten die Katalyse sowohl unter normalen als auch unter überkritischen Bedingungen und setzten dabei auf kohlenstoffgeträgerte Kupferkatalysatoren als Benchmark-Systeme. »Wir konnten u.a. zeigen, dass die Verwendung von überkritischem Kohlendioxid zu einer Unterdrückung der Entwicklung von Wasserstoff und zur Bildung von Ameisensäure führt«, so Ulf-Peter Apfel. »Um die vorteilhaften Eigenschaften von scCO2 für die elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid zu nutzen, wird sich die zukünftige Forschung auf die Untersuchung weiterer Katalysatoren für den Einsatz mit scCO2-Gemischen, alternativen Co-Lösungsmitteln und die Verbesserung der Elektrodenstabilität konzentrieren.«

• Die Tiny-House-Ausstellung »Wunderkammer der Bioökonomie« startet Ost-West-Tour im Wissenschaftsjahr.
• Besucher*innen lernen »Alte Bekannte« - vergessene Pflanzen - neu kennen.

In der interaktiven Ausstellung dreht sich alles um Pflanzen, Böden, Mikroben und Kulturen. Fraunhofer UMSICHT koordiniert das Projekt und entwickelte zusammen mit der Folkwang Universität der Künste die Workshops und Partizipationsformate. Ziel: Allen interessierten Menschen die vielseitigen Themen der Bioökonomie näherbringen und erlebbar machen.

Vom 26. bis zum 30. August 2020 startet die interaktiven Tiny-House-Ausstellung »Wunderkammer der Bioökonomie« ihre Deutschlandtour in Oppenheim (Rheinhessen). Mithilfe der »Alten Bekannte«, alltäglichen oder in Vergessenheit geratenen Dingen wie Sauerkraut, Wein oder Kompost, schlägt das im Wissenschaftsjahr 2020/21 geförderte Projekt eine Brücke zur Bioökonomie. Das komplexe Thema wird so anschaulich und in Workshops, Touren und Debatten erlebbar gemacht. Beim ersten Tourstopp stehen Pflanzen und deren Relevanz für die Bioökonomie im Mittelpunkt.

Seit jeher spielen Pflanzen für den Menschen eine besondere Rolle. Sie ernähren uns, versorgen uns mit Sauerstoff, wir bauen Möbel aus ihnen und verbrennen sie, um Wärme zu erzeugen. Pflanzen liefern uns Textilfasern und Biokunststoffe; sie sind für uns Stromquelle, Luftfilter und Schattenspender. Über Jahrtausende wurden diverse Pflanzen durch Zucht so verändert, dass wir sie vielfältig nutzen können. Doch der Klimawandel und der hohe Ressourcenverbrauch bringen neue Herausforderungen für die Pflanzenzucht mit sich. Können die »Alten Bekannten« einen Beitrag leisten, ihnen zu begegnen?

Alte und neue Pflanzenzuchtmethoden

Die »Wunderkammer der Bioökonomie« hält Antworten bereit und lässt Besucher*innen dabei selbst zu Entdecker*innen werden. In einem Workshop können mit altbekannten Methoden Zimmerpflanzen für zu Hause gezüchtet werden, die das Raumklima verbessern und anschließend auch mitgenommen werden dürfen. Expert*innen geben ihr Wissen über alte und neue Pflanzenzuchtmethoden weiter und debattieren anschließend mit dem Publikum, ob und wie diese zu einer nachhaltigen Gesellschaft beitragen können. Schließlich erwartet Interessierte eine Wanderung durch die Weinberge der Region Oppenheim, bei der sie erfahren, warum und wie Weinstöcke gezüchtet werden.

Nach dem einwöchigen Auftakt geht die Deutschlandtour des Projekts an drei weiteren Stationen weiter: Vom 22. bis zum 28. September dreht sich in Dresden alles um das Thema Boden, im Oktober werden in Thüringen Mikroorganismen unter die Lupe genommen und im November fragt die »Wunderkammer« in Dortmund, was Bioökonomie mit Kultur zu tun hat. Die Teilnahme an den Workshops ist kostenlos.

Wie können wir nachhaltiger leben, Ressourcen schonen und gleichzeitig unseren hohen Lebensstandard erhalten? Das Wissenschaftsjahr 2020|21 – Bioökonomie hält Antworten auf diese Frage bereit. Bürgerinnen und Bürger sind dazu eingeladen, im Dialog mit Wissenschaft und Forschung den Wandel hin zu nachhaltigen, biobasierten Produktions- und Konsumweisen zu diskutieren. In vielfältigen Formaten wird das Konzept der Bioökonomie mit all seinen Potenzialen und Herausforderungen erlebbar gemacht und aus unterschiedlichen Perspektiven beleuchtet. Die Wissenschaftsjahre sind eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gemeinsam mit Wissenschaft im Dialog (WiD).

Forschende aus aller Welt diskutierten Zellkonzepte von elektrochemischen Reaktoren

Eine Plattform bieten für den interdisziplinären Austausch auf dem Gebiet elektrochemischer Zellen – mit dieser Zielsetzung startete Jan Girschik die Planung für das erste »E3C – Electrochemical Cell Concepts Colloquium«. Dieses Ziel hat der Wissenschaftler des Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT definitiv erreicht: Über 130 Forschende aus 13 Ländern – darunter Kanada, die USA, Uruguay, Indien, Griechenland, Großbritannien und sieben weitere europäische Nationen – nahmen an der Online-Veranstaltung am 14. Mai teil. Ihre Vorträge und Diskussionen drehten sich um Gemeinsamkeiten und potenzielle Kombinationsmöglichkeiten von Zellkonzepten und Fluidführungen für Flow-Batterien, Brennstoffzellen, Elektrolyse-, Elektrosynthese- und Elektrodialysezellen.

In welche Richtung die weitere Entwicklung in Zukunft gehen könnte, verdeutlichte Edward Roberts von der University of Cagliary am Beispiel einiger »wacky ideas«, an denen sein Team und er aktuell arbeiten. Dazu gehören komplexe Zellen mit beweglichen Festbettelektroden, eine oszillierende Fluidführung sowie Modifikationen mit magnetischen Feldern.

Neue Wege zur Gestaltung von Elektroden
Innovative Ideen stellte auch Prof. Matthias Wessling vor. Der Wissenschaftler der RWTH Aachen hielt die zweite Keynote mit dem Titel »Free form fabrication of electrochemical membrane reactors« und betonte: »Die Integration von Reaktions- und Trennsystemen für Elektroden ist ein wunderbarer, wissenschaftlicher Spielplatz für elektrochemische Ingenieurinnen und Ingenieure.“ Auf dem Aachener Spielplatz sind u. a. nickelbasierte Anoden für die Oxidation von Lignin entstanden – und zwar in Gestalt keramischer Membranrohre. Diese können z. B. per 3D-Druck, selektivem Lasersintern und laserloser additiver Fertigung hergestellt werden, so Matthias Wessling.

Um die Kreativität der Teilnehmenden mit Blick auf die Gestaltung von Elektroden anzuregen, stellte er zudem verschiedene Formen vor, mit denen sein Team und er arbeiten. Abschließend thematisierte er Röhrenreaktoren sowie den Einsatz von Durchfluss- und Slurry-Elektroden.

Auf die Keynotes folgten weitere Vorträge in drei Sessions: Im Fokus von »Cell design and fluid flow« standen Zellkonzepte und innovative Strömungsführungen unterschiedlicher Reaktorarten. In der Session »Functional components« ging es u. a. um Membranen und poröse Elektroden, während sich die Session »Stack design, testing and sealing technology« primär um den bipolaren Aufbau von elektrochemischen Reaktoren drehte. Die Vortragenden kamen u. a. von dem Institut für Mikrosystemtechnik IMTEK, dem Karlsruher Institut für Technologie, dem DECHEMA-Forschungsinstitut, der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg, der TU Clausthal, der ZBT GmbH sowie dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB und dem UMSICHT.

Warnkleidung bietet vielen Menschen Sicherheit in ihrem Arbeitsalltag. Das Fraunhofer IGD hat gemeinsam mit dem Textildienstleister MEWA ein automatisches System entwickelt, um die Qualität dieser Kleidung schneller und zuverlässiger zu kontrollieren und damit die Sicherheit zu gewährleisten. Das System wurde als gemeinsames Patent angemeldet.

Warn- und Schutzkleidung, wie sie z.B. beim Straßenbau getragen wird, muss zur Sicherheit ihrer Träger bestimmte Standards erfüllen, die gesetzlich vorgeschrieben sind. Arbeitgeber haften für die gesetzeskonforme Einhaltung dieser Sicherheitsstandards. Im Auftrag von MEWA hat das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD ein System entwickelt, mit dem die Qualitätsprüfung automatisiert und optimiert werden kann.

Integrierte optische Qualitätskontrolle
Das Fraunhofer IGD hat sein Qualitätskontrollsystem mit Unterstützung der MEWA Textil-Service AG entwickelt, wo es ab 2020 an zwei Standorten im täglichen Einsatz ist. Nach der Wäsche und Trocknung durchlaufen die Kleidungsstücke auf einzelnen Bügeln eine spezielle Aufnahmebox, in der Fotos von Vorder- und Rückseite angefertigt werden. Die Fraunhofer-Software analysiert sie in Echtzeit und überträgt das Ergebnis an eine Steuersoftware, welche die Kleidung zu weiteren Stationen im Qualitätskontrollprozess schickt. Die Ergebnisse der Prüfung werden im System gespeichert – eine wertvolle Datensammlung, die MEWA zur Verfügung steht, um das System, aber auch interne Abläufe wie z.B. den Waschprozess zu analysieren und optimieren.

Prüfung wird schneller und genauer
Bisher führen qualifizierte Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen die Qualitätsprüfung der Warnkleidung manuell durch. Sie prüfen die gewaschenen Kleidungsstücke unter anderem hinsichtlich der Helligkeit und Farbechtheit der Warnfarbe sowie der Unversehrtheit der Reflexstreifen. Die automatisierte Lösung des Fraunhofer IGD kann die Mitarbeiter bei dieser optischen Prüfung unterstützen und beschleunigt gleichzeitig diesen Prozess. „Mit Hilfe der maschinellen Auswertung können wir noch besser und genauer sicherstellen, dass die Warnschutzkleidung auch nach der Wäsche den hohen Sicherungsanforderungen entspricht“, sagt Uwe Schmidt, Leiter Engineering bei MEWA. In den MEWA Standorten Weil im Schönbuch bei Stuttgart und Groß Kienitz bei Berlin werden aktuell erste Erfahrungen mit dem System des Fraunhofer IGD im Probebetrieb gesammelt, die Ausrüstung weiterer Standorte ist geplant.

Prüfsystem auf andere Branchen übertragbar
Das Prüfsystem des Fraunhofer IGD steht als Software-Baustein zur Implementation zur Verfügung. Auch andere Branchen könnte diese Technologie unterstützen. Eine automatische Klassifizierung von Retouren beim Versandhandel oder der Einsatz beim Textilrecycling wären denkbar. Eine nahtlose Einbettung in bestehende Systeme und Abläufe ist dabei entscheidend. Das Entwicklerteam beim Fraunhofer IGD arbeitet derzeit daran, die Qualitätsprüfung nicht nur anhand einzelner Fotos, sondern durch Videoaufnahmen und deren Echtzeit-Auswertung durchzuführen. Die deutlich erhöhte Anzahl der Produktansichten wird noch genauer alle Aspekte der Prüfung abdecken.

Die Energiewende ist eine tragende Säule des Strukturwandels und erfordert ein Umdenken in vielen Bereichen. Damit in einem zunehmend dynamischen und volatilen Umfeld erfolgreiche Wirtschafts-Ökosysteme wachsen können, sind aufeinander abgestimmte, anpassungsfähige Lösungen an der Schnittstelle von Energie- und Stoffwirtschaft notwendig. Genau hier setzt das Leistungszentrum DYNAFLEX® an und entwickelt unter Federführung des Fraunhofer UMSICHT zukunftsfähige Lösungen. In Bad Langensalza entsteht zurzeit ein Pilotstandort, der als Vorreiter für cross-industrielle Netzwerke dienen soll und neue Wertschöpfungsketten erschließt.

Im Mittelpunkt aktueller Geschäftstätigkeiten und Unternehmensstrategien stehen zunehmend Technologien zur Effizienzsteigerung und zur Vermeidung von CO2-Emissionen. Eine nachhaltige und umweltschonende Wertschöpfung bedeutet zwar zunächst eine Umstellung für die Beteiligten, dient aber auch als klarer Wettbewerbsvorteil.

Um den deutschen Mittelstand im Wettbewerb gut zu positionieren und die Herausforderungen für einzelne Unternehmen zu senken, sehen Experten die Zukunft in einem gemeinsamen Vorgehen der Akteure in regionalen cross-industriellen Netzwerken. »Wertschöpfungsketten müssen künftig über die bisherigen Sektor- und Branchengrenzen hinausgehen. Warum nicht gemeinsam lokale Stoff-und Energieströme bestmöglich vor Ort verwerten? So können entscheidende Vorteile durch regionale Synergien entstehen«, erklärt Dr. Georg Janicki vom Fraunhofer UMSICHT in seiner Funktion als Manager des Leistungszentrums DYNAFLEX®. Das Leistungszentrum plant in enger Zusammenarbeit von Wissenschaft und Unternehmen zukunftsfähige Schnittstellenprojekte für die Energie- und Grundstoffwirtschaft.
Dynamische Betriebsführung

Um die lokalen Energie- und Stoffströme nachhaltig zu gestalten, muss bereits die Energieversorgung entsprechend ausgelegt sein. Die Einbindung von Strom aus erneuerbaren Energien in z. B. Produktionsanlagen unterliegt jedoch zeitlichen und standortspezifischen Schwankungen – bedingt durch Tages-/Nachtzeit und Windaufkommen. Hinzu kommen Aspekte wie eine kundenspezifische Fertigung und damit variierende Anforderungen an Produkte, die zudem just-in-time gefertigt und geliefert werden müssen. Und auch variierende Rohstoffe aufgrund von sich verändernden Rahmenbedingungen (markt- und kundenseitig) und die Umstellung auf umweltfreundlichere Rohstoffe müssen berücksichtigt werden.

In einem Gewerbegebiet im thüringischen Bad Langensalza wird ein Pilotprojekt umgesetzt, in dem ein Netzwerk mit unterschiedlichen Akteuren auf Basis von regenerativen Energien und nachhaltigen Rohstoffen implementiert wird. Das Projekt nimmt eine nationale und internationale Vorreiterrolle bei der Umsetzung klimaschonender und sektorübergreifender Technologien ein. Verschiedene Partner aus der Wirtschaft wollen mit Unterstützung des Fraunhofer UMSICHT in einem gemeinsamen Vorhaben eine Freiflächen-Photovoltaikanlage errichten. Der produzierte Strom soll durch innovative und nachhaltige Konzepte direkt in bereits bestehende und neue Wertschöpfungsketten der benachbarten Wirtschaftsunternehmen eingebunden werden. Die Konzepte tragen zur Netzstabilität bei und ermöglichen den Aufbau eines neuen Technologieclusters auf Basis nachhaltiger Rohstoffe und Energieträger. Dadurch wiederum sollen sich neue Unternehmen in der Region ansiedeln.

Unabhängig von fossilen Rohstoffen
Forschende des Fraunhofer UMSICHT arbeiten des Weiteren an einem Power-to-Gas-Konzept. Mit PV-Strom betriebene Elektrolyseanlagen sollen Wasserstoff erzeugen, der direkt ins Erdgasnetz eingespeist und für Produktionsprozesse verwendet werden kann. Auch kann der Wasserstoff mit CO2 zu Methan veredelt bzw. zu Basisprodukten der chemischen Industrie, Kunststoffindustrie, Düngemittelindustrie oder Treibstoffindustrie weiterverarbeitet werden.

E-world: Cross-industrielle Netzwerke spielerisch verstehen
Das Leistungszentrum DYNAFLEX® präsentiert sich auf der E-world energy & water, vom 11. bis 13. Februar 2020 in Essen. Am Messestand können anhand eines Exponats verschiedene aktuelle Aspekte und Herausforderungen in der Energie- und Grundstoffwirtschaft spielerisch erfahren werden. Angelehnt an den bekannten »heißen Draht« werden modellhaft durch unterschiedliche Verläufe zweier Drähte die Komplexität der jeweiligen Akteure und deren Herausforderungen bei einer Sektorenkopplung nachgestellt. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit cross-industrieller Netzwerke, wie sie z. B. in Bad Langensalza geplant sind, veranschaulicht.

Das AZL ist Gewinner des JEC AWARD 2019 in der Kategorie „Industry & Equipment“ für die neue Maschinen-Entwicklung "Ultra-Fast Consolidator Machine“. Dieses innovative Maschinensystem ist das Ergebnis eines 18-monatigen AZL Joint Partner Projektes, das 2017-2018 von den Forschungspartnern AZL Aachen und Fraunhofer IPT Aachen in Zusammenarbeit mit industriellen Partnerunternehmen wie Conbility, Covestro, Engel, Evonik, Fagor Arrasate, Faurecia SE, Laserline, Mitsui Chemicals, Mubea Carbo Tech, Philips Photonics, SSDT und Toyota (in alphabetischer Reihenfolge) durchgeführt wurde.

Die neue UItra-Fast Consolidator Maschine ermöglicht sowohl hohe Flexibilität als auch die Massenproduktion von maßgeschneiderten thermoplastischen Laminaten mit reduziertem Ausschuss. Vollständig konsolidierte Mehrschichtlaminate mit unterschiedlichen Faserrichtungen und minimiertem Ausschuss (Tailored Blanks) können in Zykluszeiten unter 5 Sekunden hergestellt werden mit diesem einfach hoch skalierbaren Maschinenkonzept. Diese individualisierte Massenproduktion wird durch eine Kombination aus laserunterstütztem Tape Placement mit In-situ-Konsolidierung und einem Piece-Flow Prinzip erreicht, das in der Druckindustrie Stand der Technik ist, aber innerhalb der Composite Produktion noch nicht eingesetzt wurde.

Die erreichbare Produktivität ist durch dieses Prinzip auf über 500 kg/Stunde skalierbar, indem einzelne „Carrier“ durch mehrere Applikationsstationen bewegt werden, die wiederum mit mehreren Tapelege-Applikatoren ausgestattet sind. Die neue Maschine ist skalierbar: Mehrere Applikationsstationen können hinzugefügt werden, z.B. für jede Laminat-Schicht eine Station für die Massenproduktion oder für jede Faserrichtung eine Station mit einem Förder-Karussell: Hier werden die Carrier mehrfach durch die Applikationsstationen bewegt.

Die Kommerzialisierung des Systems durch einige der Industriepartner wird 2019 erfolgen. Der reale Maschinenaufbau wurde auf dem AZL-Stand der JEC Messe in Paris präsentiert.

Das „Follow-up“-Projekt hat begonnen und ist noch offen für die Aufnahme weiterer Industrie-Projektpartner. Im Rahmen dieses Follow-up Projektes werden insbesondere die Kommerzialisierung des Systems vorbereitet durch Langzeit-Tests sowie durch weitere Prozessoptimierungen mit unterschiedlichen Tape-Materialien.

Geringes Gewicht, Verzicht auf Kabel und eine hochautomatisierte Fertigung maximal individualisierter Bauteile: Die gedruckte Elektronik bietet der Luftfahrtbranche viele Vorteile. Auf dem LOPEC Kongress 2019 geben Dennis Hahn vom Flugzeugbauer Airbus und Max Seißler vom Beratungs- und Technologieunternehmen Altran einen Überblick über die besonderen Anforderungen an fliegende Bauteile. Gemeinsam arbeiten sie am Standort Hamburg mit gedruckter Elektronik für die Flugzeugkabine. Im Interview erläutern sie die Herausforderungen und Visionen.

F: Seit wann interessiert sich die Luftfahrtbranche für gedruckte Elektronik?

Dennis Hahn: Hochschulforscher haben schon vor 20 Jahren erkannt, dass gedruckte Elektronik für den Flugzeugbau interessant ist und ihre Ergebnisse bei Airbus vorgestellt. Die Materialien entsprachen damals aber noch nicht den extrem hohen Sicherheitsanforderungen der Luftfahrt. Aber seitdem hat sich viel getan. Zusammen mit zwei Fraunhofer-Instituten und Altran haben wir Demonstratoren entwickelt und gemeinsam mit Altran weisen wir gerade nach, dass die gedruckte Elektronik reif ist für Anwendungen in der Luftfahrt.

F: Welche konkreten Anforderungen müssen die Materialien erfüllen?

Dennis Hahn: Wir untersuchen zum Beispiel die Entflammbarkeit. Dafür werden die Folien, auf die wir die Elektronik drucken, für 15 Sekunden über eine offene Flamme gehalten, wieder entfernt und müssen sich, wenn sie Feuer gefangen haben, innerhalb von 14 Sekunden selbst löschen – ein harter Test für Kunststoffe. Wie sich eine Kombination aus Folie, Tinte und Coating verhält, können selbst unsere Brandexperten nicht vorhersagen. Deswegen mussten wir zahlreiche Materialien testen.

Max Seißler: Wir haben zwar von Anfang an versucht Risiken zu minimieren und Materialien verwendet, die bereits luftfahrtzertifiziert sind. Aber wenn wir diese Werkstoffe für andere Anwendungen und in neuen Kombinationen einsetzen, kommen Tests hinzu. Und die Entflammbarkeit ist nur ein Thema. Die Bauteile müssen beständig sein gegen Feuchtigkeit und Kondenswasser, gegen aggressive Reinigungsmittel, Insektizide, extreme Temperaturen, Vibrationen und mehr.

Konsortium bündelt Kompetenzen für Perspektiven der Technischen Textilien

Im Ergebnis einer futureTEX-Befragung zu den Herausforderungen der Markteinführung von Innovationen in der Textilbranche waren die am höchsten bewerteten Indikatoren die Adressierung der richtigen Märkte sowie Marketing und Vertrieb. Für die Überführung der wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Ergebnisse aus den futureTEXVorhaben in die Praxis, gilt es in den nächsten zwei Jahren den Weg zu ebenen. Dazu werden die Maßnahmen weiter intensiviert.

Vor dem Hintergrund der Digitalisierung, des demografischen Wandels und der Globalisierung soll die deutsche Textilbranche mit innovativen Produkten und Technologien, modernen Organisationsformen und neuen Geschäftsmodellen fit für die Zukunft gemacht werden. Seit 2014 arbeiten dafür im Verbundprojekt futureTEX mehr als 300 Firmen, Forschungseinrichtungen und Verbände. Das Ziel ist der Aufbau des modernsten textilindustriellen Wertschöpfungsnetzwerks Europas.

Um die ersten vielversprechenden Ergebnisse der zurzeit über 20 futureTEX-Vorhaben wirtschaftlich nutzbar zu machen, wurden transferfördernden Formate wie das KompentenzFrühstück und die KompetenzWerkstatt eingeführt. Während das KompentenzFrühstück in einem Unternehmen stattfindet bei dem sich Vertreter der Wirtschaft zu textil-technologischen Themen austauschen, treffen sich zur KompetenzWerkstatt Vertreter aus Forschung und Industrie. Gemeinschaftlich werden aus den erarbeiteten Ergebnissen Umsetzungsszenarien und der Weg dahin abgeleitet.

Am 13. November war die KARL MAYER Technische Textilien GmbH (KARL MAYER) Gastgeber für eine exklusive Runde von Unternehmern zum KompentenzFrühstück. Dr. Jürgen Tröltzsch, Senior Manager New Technologies, und Jens Bonitz, Bereichsleiter Produktion und Logistik und Mitglied des Digitalisierungsteams bei KARL MAYER erläuterten den Teilnehmern anschaulich die Herausforderungen im globalisierten Markt des Textilmaschinenbaus. Diese Aufgaben anzunehmen, bedeutet für den weltweit agierenden Spezialisten von Schusswirk- und Composite- Maschinen auch ganz neue Wege zu gehen, um immer einen Schritt schneller als der Wettbewerb zu sein. So launchte KARL MAYER im Herbst auf der ITMA ASIA + CITME die innovative Marke KM.ON. Die Erarbeitung entsprechender Software erfolgte durch ein KARL MAYER-eigenes Start-up.

Vier abgeschlossene Umsetzungsvorhaben stellten im Rahmen der KompetenzWerkstatt „Perspektiven TechTex“ am 14. November ihre erreichten wissenschaftlichen und insbesondere wirtschaftlichen Ergebnisse vor. Beim futureTEX- Konsortialführer, dem Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) in Chemnitz, erörterten die Gäste angeregt neue Impulse für die Perspektiven der TechTex-Branche.

Maik Wonneberger, von der INVENT GmbH in Braunschweig und Koordinator des Vorhabens HeavyTows, erläuterte wie aus Hanfbastrinde als biogene Heavy Tows textile Leichtbauprodukte in Presstechnik und Harzinjektionsverfahren realisiert werden. Er berichtete als Highlight sogar von einem Prüfergebnis im E-Modul von 38 GPa für die Leichtbauteile.

„Wir brauchen eine bessere öffentliche Sichtbarkeit für rezyklierte Carbonfasern“, konstatierte RecyCarb-Koordinator Dr. Holger Fischer vom Faserinstitut Bremen e.V. in seiner Präsentation zur Aufbereitung von Carbonfaserabfällen und den Wiedereinsatz in textilen Flächengebilden für Faserverbundwerkstoffe. Dann kann die Kundenakquise durch die Industriepartner mit entsprechenden Marketingmethoden gelingen.

Dr. Lars Rebenklau vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) aus Dresden beschrieb die Entwicklung photovoltaisch wirksamer Schichten auf Technischen Textilien im Vorhaben PhotoTex.

Textile Bewehrungen für schalenförmige Verbundstrukturen, also von mehrfach gekrümmten Bauteilen bis hin zu Gebäudehüllen aus kunststoffgebundenen und mineralischen Matrizes waren das Thema von Dr. Daniel Franitza, FE-Union in Chemnitz. In dem bereits veröffentlichten TourAtlas ConTex gewährt das Vorhaben-Team einen umfassenden Einblick in die Technologie anhand des Baus eines eindrucksvollen Prototypens.

Die Textil-Experten erarbeiteten im anschließenden Ideenworkshop auf Basis der Ergebnisse und den bisherigen Erfahrungen die Voraussetzungen, Hürden und Möglichkeiten für den erfolgreichen Technologietransfer. Dabei stellten die Gäste sehr klar Themen rund um den Kunden wie Bedarfe, Nutzen, Bekanntheit sowie Time-to-Market in den Mittelpunkt. Wie adäquate Lösungen für neue Anwendungsfelder in bisher noch nicht angedachten Branchen aussehen können, führte bis zur Beschreibung möglicher Akteure und Forschungspartner.

Die Planungen der futureTEX-Veranstaltungsreihe für 2019 laufen bereits. Sie stehen generell auch projekt- und branchenübergreifend allen an Technischen Textilien interessierten Unternehmen offen.

Wissenschaftler des Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden in einem der drei bewilligten Exzellenzcluster der TU Dresden maßgeblich involviert   
 
Ende September erfolgte die Bekanntgabe der Förderentscheidung über Exzellenzcluster durch die Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Exzellenz-Wettbewerb. Drei der insgesamt sechs beantragten Exzellenzcluster der TUD wurden im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder bewilligt. Das ITM war im Vorfeld bei der Beantragung der Exzellenzcluster-Vollanträge mehrere Monate sehr stark eingebunden, so dass die Freude bei den Wissenschaftlern am ITM ausgesprochen groß ist, dass das Cluster „Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop” (CeTI) bewilligt wurde.   
 
Das „Zentrum für taktiles Internet mit Mensch-Maschine-Interaktion“ der TU Dresden will die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine auf eine neue Stufe heben. Menschen sollen künftig in der Lage sein, in Echtzeit mit vernetzten automatisierten Systemen in der realen oder virtuellen Welt zu interagieren. Ab Anfang 2019 arbeiten für dieses Ziel im Exzellenzcluster CeTI Wissenschaftler der TU Dresden aus den Fachgebieten Elektro- und Kommunikationstechnik, Informatik, Maschinenwesen, Psychologie, Neurowissenschaften und Medizin mit Forschern der TU München, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und der Fraunhofer-Gesellschaft sowie internationalen Wissenschaftseinrichtungen zusammen. Interdisziplinär erforschen sie Schlüsselbereiche der menschlichen Kontrolle in der Mensch-Maschine-Kooperation, im Soft- und Hardware-Design, bei Sensor- und Aktuatortechnologien sowie bei den Kommunikationsnetzen. Die Forschungen sind Grundlage für neuartige Anwendungen in der Medizin, der Industrie (Industrie 4.0, Co-working) und dem ‘Internet der Kompetenzen‘ (Bildung, Rehabilitation).   
 
Sprecher von CeTI ist Herr Professor Frank Fitzek, Inhaber der Deutschen Telekom Professur für Kommunikationsnetze am Institut für Nachrichtentechnik der TU Dresden.
 
Das ITM wird innerhalb von CeTI seine umfassenden Expertisen auf dem Gebiet der Entwicklung maßgeschneiderter Funktionsmaterialien und -textilien einbringen. Hierbei werden sogenannte eGloves und eBodySuits, also elektronische Handschuhe und Anzüge, entwickelt, die strukturintegrierte faserbasierte Sensor-, Aktor- und Leitungssysteme sowie Verbindungselemente zu weiteren elektronischen Komponenten beinhalten. Derartige eGloves und eBodySuits bilden dabei eine neuartige multimodale Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine, indem sie visuelle, akustische und haptische Informationen aufnehmen, interpretieren und zurückgegeben können.