Aus der Branche

Nicht erst seit 2021 ist Nachhaltigkeit ein zentrales Thema. Und doch hat die Bedeutung von Nachhaltigkeit für Verbraucher und Unternehmen durch die Corona-Pandemie noch einmal stark zugenommen, wie zahlreiche Studien bestätigen. Warum ist es dann oft so schwer, diese Überzeugung im Alltag umzusetzen? Eines der größten Hemmnisse für ein nachhaltiges Konsumverhalten ist die mangelnde Verfügbarkeit von Alternativen.

Neben den veränderten Konsumentenwünschen veranlasst auch die jüngste Entscheidung der EU-Kommission zur Einwegkunststoffrichtline viele Nonwovenshersteller, neue Wege zu suchen. Kelheim Fibres präsentiert sich auf der diesjährigen INDEX in Genf und online mit biobasierten Fasern, die eine Alternative zu synthetischen Materialien in einer Vielzahl von Anwendungen darstellen. Die Bayern verfügen über jahrzehntelange Erfahrung im Nonwovens- und Hygienebereich und arbeiten an individuellen kundenspezifischen Innovationen.

 „Wir wollen es Verbrauchern einfach machen, eine umweltfreundliche Lösung zu wählen. Wenn biobasierte Lösungen die gleiche Performance bieten wie synthetische Produkte, dann ist es einfach, sich dafür zu entscheiden.“, so Matthew North, Commercial Director bei Kelheim Fibres. „Unsere Fasertechnologie ermöglicht das: Im Gegensatz zu Naturfasern, die bereits in Faserform vorliegen und nur an der Oberfläche behandelt werden können, können wir durch gezielte Eingriffe in den Produktionsprozess die Eigenschaften unserer Fasern bestimmen, die sie für bestimmte Anwendungen benötigen. Auf diese Art verbinden wir Natur – unsere Fasern bestehen aus Holzzellstoff – mit Performance.“

Die Spezialfasern bestehen aus Holzzellstoff aus nachhaltig bewirtschafteten Quellen, werden in Kelheim umweltfreundlich produziert und sind am Ende ihres Produktlebens vollständig biologisch abbaubar. Kelheim Fibres ist der erste Viskosefaserhersteller weltweit mit einem nach EMAS validierten Umweltmanagementsystem und wurde im letzten Canopy HotButton-Ranking mit einem dunkelgrün/grünen Shirt ausgezeichnet.

Die Textil- und Modebranche muss nachhaltiger werden. Das junge Brand modus intarsia zeigt seinen Weg: Aus der Unterwolle von Hunden, die normalerweise ausgekämmt wird und im Müll landet, haben die zwei Gründerinnen ein hochwertiges Garn entwickelt. Die Modedesignerin Ann Cathrin Schönrock hatte die Idee, und die Textilingenieurin Franziska Uhl von der Hochschule Reutlingen hat gemeinsam mit Wissenschaftler:innen an den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) das entwickelte Garn an Industriemaschinen erprobt und in größerem Maßstab hergestellt.

Chiengora® nennen sie das Kaschmir-ähnliche Garn – „Chien“, Französisch für „Hund“, und „gora“ in Anlehnung an das ursprünglich von Hasen stammende feine Angora. Das Garn hat den Vorteil, dass der Rohstoff nicht eingeflogen werden muss und die Tiere nicht für die Wollproduktion gezüchtet und gehalten werden. Der Rohstoff für das Garn entsteht nebenbei bei der täglichen Tierpflege, vor allem, wenn die Tiere im Frühjahr ihr Winterfell verlieren. Damit schont die Nutzung von Chiengora® Ressourcen und dient dem Tierwohl.

Das Gründerinnen-Team besteht aus Ann Cathrin Schönrock (31) aus Berlin und Franziska Uhl (25) aus Reutlingen. Als gelernte Mode- und Strickdesignerin mit hohen Ansprüchen an Qualität, Ethik und Nachhaltigkeit hat Ann Cathrin Schönrock schon 2017 mit dem Sammeln der Unterwolle vom eigenen Hund, von Hunden von Bekannten und Freunden, aber auch von Hundefriseuren und Züchtern begonnen. Nach ersten Machbarkeitsstudien stieß Franziska Uhl von der Fakultät für Textil & Design an der Hochschule Reutlingen dazu. Sie hat im Rahmen ihrer Bachelorarbeit erforscht, welche Hundehaare sich besonders gut für die Garnentwicklung eignen. An den DITF hat sie mit Volkan Ünal und Waltraud Abele ihre Thesen an Maschinen im Industriemaßstab überprüft und die Produktionsprozesse optimiert – von den Wollfaserflocken bis zum fertigen Wollgarn.

Das Potenzial ist groß. Allein in Deutschland leben über 10,4 Millionen Hunde. Obwohl nicht alle Hunderassen geeignete Unterwolle haben, landen europaweit bisher jedes Jahr über 1000 Tonnen davon im Müll. Schönrock und Uhl haben ein dezentrales Sammlernetzwerk ins Leben gerufen. Jeder kann daran teilnehmen, die Unterwolle seines Vierbeiners sammeln und nach Reutlingen schicken. Unterstützt wird das Projekt mit dem staatlichen EXIST-Gründungsstipendium und einem Investment aus der Textilindustrie. Die Unternehmerin Anna Yona von Wildling investiert in „Yarnsustain“.

• Neue Marke Trevira CS eco

Nach einem für das Trevira CS® Geschäft herausfordernden Jahr 2020, in dem die Corona-Krise die Märkte für Objekttextilen, insbesondere den Hotel- und Veranstaltungsbereich sowie die Kreuzschifffahrt, unter Druck setzte, zeichnen sich am Markt positive Signale ab. Zahlreiche Neuentwicklungen zeichnen greifen die sich durch die Krise verstärkenden Trends auf.

Die Corona-Pandemie trübte zwar einzelne Geschäftsbereiche ein, hat aber gleichzeitig auch das Potenzial, langfristig neue Marktchancen für schwer entflammbare Trevira CS Stoffe zu eröffnen. Das vermehrte Arbeiten von Zuhause sowie der längere und häufige Aufenthalt in den eigenen vier Wänden hat, was die Relevanz der Inneneinrichtung anbelangt, zu einem Perspektivwechsel geführt. Die Gestaltung des Wohnraums hat eine Aufwertung erfahren. Nachhaltigkeit, Langlebigkeit, Hochwertigkeit sowie der Wunsch nach sicheren, schadstoffarmen bzw. -freien Produkten sind prägende Kriterien für die Auswahl der neuen textilen Inneneinrichtung. Bei den Trevira CS Neuentwicklungen zahlt auch die Farbpalette auf diesen Trend ein und gibt sich häufig dezent und naturverbunden. Nachdem Trevira CS in den letzten Jahren verstärkt Einzug in den privaten Wohnraum erhalten hat, sind in den neuen Kollektionen neben dem Objektmarkt auch für diesen Bereich zahlreiche attraktive Textilien zu finden.

Im Objektbereich, insbesondere in der Hotellerie, dürfte sich der Trend der Nachhaltigkeit und Wertigkeit ebenfalls verstärken. Hinzu kommt hier eine verstärkte Sensibilisierung, was die Hygieneanforderungen betrifft. Punkten könnten hier Textilien, die leicht zu reinigen sind und dabei weder ihr Erscheinungsbild noch ihre Funktionen verlieren. So wäre eine Entwicklung möglich, Produkte, die bisher im Kranken- und Pflegebereich eingesetzt wurden, nun auch für den Einsatz in Hotel und Gastronomie oder auch in öffentlichen Bereichen, im Transportwesen oder in Büros zu verwenden. Hier wird es insbesondere um Bereiche mit hoher Besucherfrequenz und direktem Kontakt von Stoff und Mensch gehen. Zusätzlichen Schutz bieten hier beispielsweise antimikrobiell wirksame Textilien. Viele Trevira CS Neuentwicklungen integrieren neben der Schwerentflammbarkeit weitere Funktionen wie Schall- oder Sonnenschutz.

Trevira hat für schwer entflammbare Textilien, die aus recycelten Trevira Produkten bestehen, die Marke Trevira CS eco herausgebracht.
Die Eigenschaften der Schwerentflammbarkeit und der Nachhaltigkeit sind in der Marke Trevira CS eco gebündelt: Trevira Produkte, die mit unterschiedlichen Recyclingverfahren hergestellt werden. Die flammhemmenden Filamentgarne basieren auf der Verwendung von recycelten PET-Flaschen (Post-Consumer Recycling). Textilien, die die Marke Trevira CS eco tragen, bestehen zu mindestens 50 % aus recycelten Materialien.

Bei der Herstellung recycelter Fasern nutzt Trevira die Möglichkeit, über eine Agglomerationsanlage wiederverwertbare Wertstoffe aus der Produktion aufzubereiten, die nach ihrer Weiterverarbeitung den Originalprodukten weder in Qualität noch in Performance nachstehen. (Pre-Consumer Recycling).

• Robotik für mehr Produktivität, Flexibilität und beste Arbeitsbedingungen
• Tonnenschwere Entlastung für die Mitarbeiter in der Garnproduktion

Gemeinsam mit ABB, einem Pionier in der Robotik und Automation, entwickelte die HUESKER-Gruppe - einer der weltweit führenden Hersteller von technischen Hochleistungstextilien für Tiefbau, Agrarwirtschaft, Industrie und Leichtbau- einen Prototyp, der gezielt für die Handhabung und Palettierung schwerer Garnrollen eingesetzt wird.

In einer seiner Produktionsanlagen für Basisgarne, die teilweise zu 100 Prozent aus recycelten Materialien stammen, setzt die HUESKER Gruppe jetzt auf die Unterstützung eines Roboters.
„Wir haben uns in jüngster Zeit verstärkt Gedanken darüber gemacht, wie wir Robotik und Automatisierung bestmöglich für uns und unser Personal nutzen können. Bei der Handhabung und Palettierung von Garnrollen, die bis zu 15 Kilogramm auf die Waage bringen, lagen die Vorteile sofort auf der Hand: Roboter entlasten unsere Mitarbeiter von dieser anstrengenden Tätigkeit und geben ihnen die Möglichkeit, höherwertigere Aufgaben zu übernehmen“, betont Dr. F.- Hans Grandin, Geschäftsführender Gesellschafter der HUESKER Gruppe.

In Zusammenarbeit mit dem Unternehmen ABB wurde ein Roboter implementiert, der neben hoher Leistungsfähigkeit auch besonders niedrige Gesamtbetriebskosten aufweist. Aus drei Produktionsmaschinen mit jeweils zwei Entnahmemulden nimmt der Roboter die fertigen Garnrollen zuverlässig auf. Die Mulden befinden sich weit oben und unten –unergonomische Positionen für die Mitarbeiter, die diese Tätigkeit bisher verrichtet hatten. Hinzu kommt: Je nach Produktionsauftrag sind die Garnrollen unterschiedlich in Durchmesser und Gewicht, was für den auf bis zu 150 Kilogramm ausgelegten Roboter kein Problem darstellt. Im Schnitt nimmt er dem Mitarbeiter rund 2,5 Tonnen pro Tag ab.

Auch filigranere Arbeiten kann der Roboter ausführen: Jede fertig produzierte Garnrolle hat ein offenes Fadenende, das gesichert werden muss, um ein Abspulen auf der Palette zu verhindern. Dafür gibt der Roboter die Rolle an eine Bearbeitungsstation, an der ein Klebeetikett angebracht wird, das den Faden fixiert. Zudem hat der automatische Spulenwechsel zur Folge, dass ein so genannter Reservefaden übersteht, welcher in den folgenden Verarbeitungsschritten jedoch nicht benötigt wird. Um ihn zu entfernen, fährt der Roboter die Spule an eine weitere Vorrichtung, wo der Faden mit einem Heizdraht abgebrannt und abgesaugt wird.

Für die Palettierung setzt der Roboter die Spulen hochkant und auf eine Palette. Sobald eine Ebene voll bepackt ist, entnimmt er eine Zwischenlage aus einem Magazin und legt sie passgenau auf. Anschließend folgt das Bestücken der Maschinen mit Leerhülsen, um so den Produktionsbetrieb zu unterstützen.

Die Mitarbeiter überwachen und assistieren sporadisch, etwa wenn eine fertige Palette abtransportiert, Zwischenlagen aufgefüllt oder Leerhülsen nachgefüllt werden müssen. Diese Aufgaben nehmen nur wenig Zeit in Anspruch und fallen pro Schicht höchstens ein- bis zweimal an. Somit läuft die gesamte Anlage, bis auf diese kurzen Unterbrechungen, nahezu autonom.

Nach erfolgreicher Implementierung der ersten Automatisierungsanlage sieht HUESKER viel Potenzial darin, Robotik für weitere Anwendungen zu nutzen – etwa für die der Garnproduktion direkt vorgelagerten Prozesse. Auf diese Weise werden durchgängige Automatisierungslinien geschaffen, die dem Unternehmen helfen, Produktivität und Flexibilität zu steigern sowie die Arbeitsbedingungen für seine Mitarbeiter weiter zu verbessern.

• Kreislaufwirtschaft bei Kelheim Fibres: Beispiele für Innovationen von Rohstoff, Produktdesign bis zu „End of life“

Kelheim Fibres, weltweit der erste Viskosefaserhersteller mit EMAS-zertifiziertem Umweltmanagementsystem, arbeitet kontinuierlich an der Optimierung seiner Spezialfasern. Diese können nach Bedarf funktionalisiert werden – um in vielen Fällen weitere Verarbeitungsschritte (wie Färben oder Beschichten) und damit Energie, Wasser und Chemikalien zu sparen, und sind am Ende ihres Produktlebens in kurzer Zeit vollständig biologisch abbaubar (nach OECD Test 301 B).

Aktuell arbeiten die Spezialisten in Kelheim an der Entwicklung alternativer Rohstoffe für die Herstellung von Viskosefasern, wie z.B. recycelter Zellulose sowie anderen zellulosehaltigen Ausgangsmaterialien. Ein Ansatz zur Schließung des Produktkreislaufs im Textilsektor ist die Verwendung von Zellstoff, der aus recycelten Post-Consumer-Abfallmaterialien hergestellt wird.

In der Produktion setzt Kelheim Fibres auf Ressourcenschonung durch die Minimierung von Emissionen und Abfällen durch kreislaufschließende Rückgewinnungsanlagen sowie durch eine hocheffiziente Energieerzeugung und den entsprechenden Betrieb der Anlagen.

Details stellt Dr. Roland Scholz, Projektleiter Faser und Anwendungsentwicklung bei Kelheim Fibres, am Mittwoch, 15. September, um 17.50 Uhr, in Halle B der 60th Dornbirn GFC WEBINAR WEEK dazu vor.

Das Thema Nachhaltigkeit ist immer wieder Bestandteil der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten am Sächsischen Textilforschungsinstitut. In der aktuellen Ausgabe der STFI-Webtalks wird der Schwerpunkt auf nachhaltige und innovative Neuentwicklungen, im Speziellen mit dem Rohstoff Hanf gelegt.

Hanf ist abseits von Cannabis- und Seilherstellung vielseitig einsetzbar. Wie aus den Naturfasern neuartige Produkte entstehen können, wird Inhalt der Vorträge der Wissenschaftlerinnen Elke Thiele und Ina Sigmund sein. Beide präsentieren Ergebnisse von Projekten, deren Grundlage der Rohstoff Hanf bildete:

Der erste Teil der webTalks beschäftigt sich mit Biogenen Heavy Tows. Mit dem Ziel, Hochleistungsfaserverbunde aus Hanfbast zu entwickeln, wurde das Projekt gemeinsam mit den Forschungspartnern Invent GmbH Braunschweig, Technitex Sachsen GmbH, Hohenstein-Ernstthal und Hanffaser Uckermark eG, Prenzlau bearbeitet. In der Präsentation werden Möglichkeiten der Bastfaseraufbereitung zu endlosen Fasersträngen dargestellt und Varianten der Halbzeugherstellung präsentiert. Die Kennwerte der neuartigen Naturfaserverbunde bewegen sich im Bereich von Glasfaserverbunden.

Anschließend werden im zweiten Teil innovative Maschenwaren aus biologisch angebautem Hanf vorgestellt, die sogenannten Lyohemp-Strickwaren. Hanf aus regionalem Anbau ist aufgrund seines Eigenschaftsprofils nur bedingt für die Textilproduktion geeignet. Stand der Technik sind Vliesstoffe als textile Halbzeuge für die Produktion von Naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) für die Automobilindustrie oder Dämmstoffe. Hanfreststoffe bzw. ungenügende Faserqualitäten wurden daher als Ausgangsmaterial für die Zellstoffgewinnung herangezogen. Aus Hanfzellstoff wurde nach dem Lyocell-Verfahren eine Celluloseregeneratfaser entwickelt (Lyohemp), die sich zu feinen Garnen ausspinnen lässt.

Nächste Ausgabe der STFI webTalks am 12. August 2021 von 10:00 bis 10:45Uhr.
Die Teilnahme ist kostenlos und ohne Anmeldung über den Link möglich.

Die Allianz Faserbasierte Werkstoffe e.V. (AFBW) hat mit Unterstützung des Wirtschaftsministeriums von Baden-Württemberg das Projekt „CycleTex BW“ auf den Weg gebracht. Mit diesem Projekt sollen die Recycling-Prozesse entlang der gesamten textilen Wertschöpfungskette optimiert werden. Zahlreiche Unternehmen aus der Textilindustrie machen mit. Ziel des Projektes ist, textile Produktionsabfälle bspw. durch neue Technologien der (eigenen) Produktion zurückzuführen. Neue hochwertige Sekundärrohstoffe und ggf. andere Materialien sollen durch neue Verfahren entwickelt und schlecht recyclebare Wertstoffe sollen ersetzt werden.

Für die faserbasierte Industrie, als einer der global größten Ressourcenverbraucher der Welt, ist das Thema Nachhaltigkeit von zentraler Bedeutung. Geschäftsmodelle weltweit stehen vor großen Transformationsprozessen. Die heimische Textilindustrie sieht in dem regulatorischen, medialen und marktlichen Druck auch Chancen. Das landesweite Netzwerk AFBW will im Rahmen des dreijährigen Projekts „CycleTex BW“ Innovator, Moderator, Türöffner und Kümmerer sein. Ulrike Möller, Netzwerkmanagerin AFBW: „CycleTex BW soll dazu beitragen textile Post-Industry Produktionsabfälle so lange wie möglich in der textilen Kette zu halten und damit langfristig eine Kreislaufwirtschaft entstehen zu lassen. Wir wollen Chancen entwickeln, bestehende Modelle fortschreiben oder diversifizieren. Dadurch soll eine weitere Form der Zukunftssicherung für die faserbasierte Industrie geschaffen werden.“

„CycleTex BW“ wird vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus des Landes Baden-Württemberg mitfinanziert. Wirtschaftsministerin Dr. Hoffmeister-Kraut betont: „In jeder Branche und an jeder Stelle der Wertschöpfungskette müssen wir in Zukunft eine umweltfreundliche und perspektivisch klimaneutrale Form des Wirtschaftens erreichen. Mit dem Projekt CycleTex BW stellen wir jetzt die Weichen richtig, um auch in der Textilbranche in Baden-Württemberg Geschäftsmodelle weiterzuentwickeln und nachhaltige Produktportfolios aufbauen. Das ist nicht nur gut für das Klima, sondern festigt auch die international führende Stellung Baden-Württembergs vor allem bei besonders leistungsfähigen technischen Textilien.“

Bereits heute haben 67 Unternehmen aus Baden-Württemberg und darüber hinaus durch einen Letter of Intent (LOI) ihr Interesse an dem Projekt bekundet. Da Produktkreisläufe immer auch mit Materialtransport zu tun haben, macht es Sinn im regionalen Kontext zu denken. Der Großraum Süddeutschland-Österreich-Schweiz-Frankreich stellt eine spannende Region für „CycleTex BW“ dar. Für die Unternehmen bedeutet dieser regionale Ansatz eine Sicherstellung der Infrastruktur und Zugang zu Rohstoffen.

Durch neue Technologien und nachhaltige Produkte kann die Industrie außerdem einen Wettbewerbsvorteil erlangen. Eine stärkere Verwendung von Sekundärrohstoffen kann die Kosten senken. Durch die zunehmende Verwendung von Sekundärmaterialien sind Unternehmen weniger abhängig von Primärrohstoffen und damit verbundenen Problemen in der Lieferkette. Mehr noch: Die Entwicklung von Recyclingmaterial- und Prozessinnovationen kann zu internationaler Nachfrage führen.

Auch Nachwuchskräfte setzen bei der Wahl des zukünftigen Arbeitgebers auf umweltbewusste Firmen.

Die Textilindustrie ist in der Viel- und Kleinteiligkeit der Wertschöpfungsketten besonders herausgefordert. So sind Rohstoffhersteller, Endprodukthersteller, Händler und andere Inverkehrbringer sowie ggf. auch Entsorger und Verwerter zwar Teil einer Kette, aber nicht Akteure im selben „eco system“. Aus dem Wunsch nach wirklichem Re- oder sogar Up-Cycling erwächst eine zwingende, vorgeschaltete Analyse, welche Dimensionen der textile Kreislauf hat, welche Akteure mit welchen Kompetenzen bereits am Markt sind, was der Markt in Zukunft braucht bzw. was wissenschaftlich und technisch denkbar wäre (z.B. mechanisches Recycling vs. chemisches Recycling). Diese Analyse soll im Rahmen von CycleTex BW erfolgen.

Bislang reduziert sich Textilrecycling oftmals auf Downcycling, indem z.B. Textilfasern im „second life“ als Dämmmaterial verwendet werden. Zudem werden Textilien auch thermisch verwertet oder landen auf der Deponie. Recycling von technischen Textilien ist nicht zuletzt durch die Vielzahl an unterschiedlichen Materialien, Mischungen und Beschichtungen herausfordernd. Umso notwendiger ist eine Zusammenarbeit auf allen Stufen der Kette, um den Kreislauf von Materialien zu optimieren und damit den Lebenszyklus der Rohstoffe zu verlängern. Das Zusammenführen der Akteure soll durch CycleTex BW gelingen.

Des Weiteren wird beim Textilrecycling bisher eher an Hemd und Hose gedacht und die Abfälle in der Produktion werden wenig berücksichtig. Gerade hier kann aber echte Wertschöpfung und vor allem Nachhaltigkeit in der Lieferkette entstehen.

Die faserbasierte Industrie hat erkannt, dass neue Geschäftsmodelle und Business Cluster wichtig sind, um Recycling zu stärken. Diese sollten aber sinnvollerweise über bestehende Geschäftsmodelle und Warenstromstrukturen, wie simples Sammeln und Reißen hinausgehen. Handlungsleitend ist also, unternehmerische Chancen zu entwickeln, bestehende Modelle fortzuschreiben oder zu diversifizieren und damit eine weitere Form der Zukunftssicherung für die Textilindustrie zu schaffen. Mit dem erweiterten „grünen Portfolio“ sollen die Unternehmen langfristig eine Resilienz in der Lieferkette, eine Unabhängigkeit von China erreichen und ihre Wettbewerbsfähigkeit effektiv ausbauen.

Die Landesregierung von Baden-Württemberg will laut Koalitionsvertrag in den Bereichen Klima- und Naturschutz „Baden-Württemberg als Klimaschutzland zum internationalen Maßstab“ machen. Dieses Ziel soll u.a. durch ein besseres Recycling der eingesetzten Materialien erreicht werden. Innovative Kreislaufwirtschaftslösungen werden daher als Wachstumsfelder der Zukunft gesehen. Die neue Landesregierung betont, dass man auch in diesem Bereich international zum Marktführer werden will. Um die Kreislaufführung weiter voranzubringen, soll die Entwicklung und Inbetriebnahme effizienter Verwertungsverfahren unterstützt werden.

Zum vierten Mal zeichnete in diesem Jahr der internationale Start-up Wettbewerb „Plan B – Biobasiert.Business.Bayern.“ des BioCampus Straubing die besten Geschäftsideen für biobasierte Lösungen aus.

Dr. Crnoja-Cosic, Director New Business Development, und Matthew North, Commercial Director, vertraten Kelheim Fibres bei der Preisverleihung. Der Hersteller von Viskosespezialfasern arbeitet seit Jahren mit dem BioCampus Straubing zusammen und unterstützt den Wettbewerb in diesem Jahr als Preis-Pate. In dieser Funktion gratulierte Dr. Crnoja-Cosic dem neu gegründeten Team der Microbify GmbH zum dritten Platz und überreichte einen Scheck über 3.000 Euro. Dr. Crnoja-Cosic würdigte vor allem den Ansatz, bestehende Infrastruktur innovativ umzunutzen.
Als Ausgründung aus der Universität Regensburg arbeitet Microbify unter anderem an der Nutzung alter Erdgasspeicher für die Produktion von grünem Erdgas durch extremophile Mikroorganismen.

Der Wandel von einer fossilen zu einer biobasierten Wirtschaft voranzutreiben, ist ein erklärtes Ziel von Kelheim Fibres, dessen Spezialfasern fossile Materialien in immer mehr Anwendungen ersetzen sollen. Dazu sucht der Faserhersteller in einem Open Innovation-Ansatz Inspiration und Austausch innerhalb der eigenen Branche ebenso wie mit branchenfremden Innovationspartnern, Start-ups und der Wissenschaft.

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.

• Neue Luftreinigungs- und Schwefelwiederaufbereitungsanlage am Standort Lenzing erfolgreich in Betrieb genommen
• Weiterer Schritt zur Erreichung der Nachhaltigkeits- und Klimaziele gesetzt
• Rohstoffeigenversorgung weiter optimiert

Die Lenzing Gruppe marschiert weiterhin konsequent in Richtung gruppenweite CO2-Neutralität. Mit der erfolgreichen Fertigstellung und Inbetriebnahme einer Luftreinigungs- und Schwefelwiederaufbereitungsanlage am Standort Lenzing ist ein weiterer Meilenstein auf diesem ambitionierten Weg erreicht. Lenzing investierte seit dem Baustart im Jahr 2019 EUR ca. 40 Mio. in dieses Projekt.

Dank dem Einsatz modernster Technologie erlaubt die Anlage, den CO2-Ausstoß des Standortes Lenzing um 15.000 Tonnen zu senken. Darüber hinaus gewährleistet sie eine Erhöhung der Eigenversorgung mit kritischen Prozessrohstoffen, wodurch die nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit des Standortes gestärkt wird.

„Mit dieser Investition macht Lenzing den nächsten Schritt in der Umsetzung ihrer Klimaziele und erzielt gleichzeitig eine deutlich höhere Unabhängigkeit bei einem ihrer Schlüsselrohstoffe“, sagt Christian Skilich, Mitglied des Vorstandes der Lenzing Gruppe.

Lenzing legte sich 2019 strategisch fest, ihre gruppenweiten Treibhausgasemissionen pro Tonne Produkt bis 2030 um 50 Prozent zu reduzieren. Das Ziel für 2050 lautet klimaneutral zu sein.