Aus der Branche

• No Planet, no Fashion
• Nachhaltigkeit braucht Transparenz
• Ökobilanz: T-Shirts aus US-Baumwolle
• Bekleidung aus Baumwoll-/Chemiefasermischungen im Waschprozess
• Biologische Abbaubarkeit: Was passiert mit gefärbter Baumwolle?

Die Bremer Baumwollbörse und das Faserinstitut Bremen e.V. laden gemeinsam am 29. und 30. September zur 36. International Cotton Conference Bremen ein. Unter dem Motto „Cotton Decoded“ wird den Tagungsteilnehmern sowohl in Bremen vor Ort als auch online über eine Tagungsplattform ein spannendes Programm mit aktuellen Vorträgen und lebhaften Diskussionsrunden geboten.
 
Für immer mehr Unternehmen gehören glaubhaft definierte Nachhaltigkeitskriterien bei der Beschaffung zum festen Bestandteil ihrer Unternehmenspolitik. So liegt es nahe, dass sich die internationale Baumwolltagung umfassend mit diesen Themenkomplex beschäftigt: Wie weit sind wir auf unserem Weg, was haben wir erreicht? Wie transparent ist Baumwolle heute? Wie findet sich die Naturfaser in den Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen (SDGs) wieder?

Am 29. und 30. September wird im Rahmen von zwei Sessions über Aspekte von Nachhaltigkeit aus unterschiedlichen Blickwinkeln diskutiert:
 
No Planet, no Fashion
Für den international operierenden Modekonzern HUGO BOSS stehen Nachhaltigkeit und unternehmerisches Handeln in keiner Weise im Widerspruch zueinander. Sie sind unverzichtbar miteinander verzahnt. Andreas Streubig, Senior Vice President Global Corporate Responsibility & Public Affairs, wird in seinem Vortrag deutlich machen, wie HUGO BOSS Nachhaltigkeit als wesentliches Leitprinzip seiner als „CLAIM 5“ definierten technologiegesteuerten Wachstumsstrategie implementiert hat. Den fünf Claims ‚Boost Brands‘, Product is King‘, Lead in Digital‘, Rebalance Omnichannel‘ und ‚Organize for Growth‘ liegt ein ganzheitliches und handlungsanweisendes Nachhaltigkeitsverständnis zugrunde. In diesem Sinne ist Nachhaltigkeit ein Zeichen für die Zukunftsfähigkeit des Unternehmens, verbunden mit intensiven Transformations- und Innovationsprozessen. Um gemeinsam entscheidende Verbesserungen zu erreichen, engagiert sich HUGO BOSS in unterschiedlichen Initiativen wie ZDHC, UNFCCC, FLA und beim Textilbündnis.
 
Nachhaltigkeit braucht Transparenz
Dr. Gary Adams ist Präsident und CEO des US-amerikanischen National Cotton Council. Seine Organisation vertritt die US-Baumwollindustrie in ihrer gesamten Bandbreite, bestehend aus Landwirten, Genossenschaften, Entkörnungsunternehmen, Dienstleistern sowie dem Handel. Nachhaltigkeitsaspekte spielen dabei eine wesentliche Rolle. In seinem Vortrag bietet Gary Adams einen Überblick über die von seiner Organisation mitinitiierte Nachhaltigkeitsinitiative U.S. Cotton Trust Protocol.
Ein wichtiges Ziel des Protocols besteht darin, eine kontinuierliche, messbare Verbesserung bedeutender Nachhaltigkeitskennzahlen zu erreichen. Diese Daten werden völlig transparent an Marken und Einzelhändler zur Information der Endkonsumenten weitergegeben. In der Präsentation werden der Gesamtumfang und die Struktur der Initiative sowie ein Überblick über die aggregierten Nachhaltigkeitsdaten der teilnehmenden Erzeuger vorgestellt.
 
Ökobilanz: T-Shirts aus US-Baumwolle
Roger Gilmartin ist Fachberater für Großbritannien im technischen Team von Cotton Council International (CCI). Er berichtet über die Ergebnisse eines Forschungsprojektes, in dem es darum ging, eine Umweltbilanz für die Herstellung und Vermarktung von T-Shirts aufzustellen. Bisher veröffentlichte Ökobilanzen konzentrierten sich auf das Geschehen innerhalb der Landwirtschaft. Die von ihm vorgestellte aktuelle Studie schließt ergänzend dazu alle Prozesse mit ein, die in einer Textil- und Bekleidungsfabrik in Bangladesch ablaufen. Die Studie liefert fundierte Daten über den Beitrag der Fertigungsprozesse zur globalen Erwärmung, über die Gefahren einer Schädigung der Ozonschicht, zum Entstehungspotential von Sommersmog durch fotochemische Reaktionen, der Süßwasser-Ökotoxität, der Entstehung sauren Regens sowie der übermäßigen Anreicherung der Gewässer durch Rückstände z. B. ausgelöst durch übermäßigen Einsatz von Pestiziden oder Phosphor- und Stickstoffverbindungen.
 
Nachhaltigkeit: Der technische Blick
Bekleidung aus Baumwoll-/Chemiefasermischungen im Waschprozess
Im Zusammenhang mit Mikroplastik textiler Herkunft befasst sich die wissenschaftliche Forschung hauptsächlich mit Produkten aus reinen Chemiefasern. Doch Baumwolle ist eine der am häufigsten verwendeten Naturfasern für Kleidungsstücke. Hinzukommen viele Mischgewebe. Im Mittelpunkt des Vortrags von Dr. Claudia Heller, ehemalige wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin, jetzt Bosch Siemens Hausgeräte BSH, stehen die Ergebnisse einer Waschstudie. Hierbei wurde ein Hemd und ein T-Shirt mit unterschiedlicher Materialzusammensetzung und Stoffkonstruktion nach einem bestimmten Standard haushaltsnah einem wiederholten Waschprozess ausgesetzt.
 
Die Ergebnisse zeigen die Veränderung der Fasereigenschaften durch Einfluss von Waschmittel, Schmutz und Kalk. Anhand der Analysemethode lässt sich zeigen, dass nur ein kleiner Teil der Filterrückstände bei der Kaskadenfiltration des Grauwassers der Waschmaschine Chemiefasern sind und welche Anteile an Baumwollfasern, Waschmittel und Schmutz im Haushaltswaschprozess vorkommen.
 
Biologische Abbaubarkeit: Was passiert mit gefärbter Baumwolle?
Die Verschmutzung der Umwelt durch Mikrofasern ist ein großes Problem mit vielen unkalkulierbaren Folgen. Fasern, die von Textilien abgeschieden werden, tragen zum Problem bei. In den letzten vier Jahren wurde viel unternommen, um den biologischen Abbau von Baumwollfasern in der natürlichen Umwelt zu untersuchen. Mary Ankeny, Vice President Product Development and Implementation bei Cotton Incorporated, USA informiert in ihrem Vortrag über die Ergebnisse der biologischen Abbaubarkeit von gefärbten und veredelten Baumwolltextilien in unterschiedlichen natürlichen Umgebungen. Insbesondere wurden die Abbauprodukte der Chemikalien untersucht, die verwendet werden, um Baumwollkleidung Farbe und spezielle Eigenschaften zu verleihen.

Seit mehr als sieben Jahren forscht Texaid, das seinen Deutschland-Sitz im hessischen Darmstadt hat, daran, wie textile Altfasern und Abfälle vor dem Verbrennen bewahrt und weiterverwendet werden können. Deswegen arbeitet das Unternehmen unter anderem mit Partnern aus der Industrie, dem Recyclingatelier ITA Augsburg von der RWTH Aachen, vertreten von Prof. Dr. Stefan Schlichter, und der Hochschule Augsburg, vertreten von Prof. Dr. Nadine Warkotsch, unter anderem Vizepräsidentin für Forschung und Nachhaltigkeit, an Verfahren, mit denen auch textile Abfälle länger im Verwertungskreislauf gehalten werden können.

Die Basis für diese Forschungen bildet auch das Werk in Apolda. Dort werden täglich rund 350.000 Kleidungsstücke und andere Textilien sortiert. Bei vielen Textilien ist es nicht möglich, sie als Ganzes im Verwertungskreislauf zu halten. Sie werden deswegen sortenrein sortiert, um ein Recycling ihrer Fasern zu ermöglichen.

Seit einigen Monaten wird dies durch innovative Technik unterstützt. So wurden zu Testzwecken einzelne Arbeitsplätze hochtechnisiert. Neben Nah-Infrarot-Scannern zur Analyse der stofflichen Zusammensetzungen der Textilien ist ein Arbeitsplatz mit einem NFC-Lesegerät ausgestattet. „So können wir bereits heute digitale Produktpässe von Textilien auslesen“, so Texaid-Geschäftsführer Thomas Böschen. Um die Recycling-Quote zu erhöhen, plant die EU, künftig jedes Textil mit Chips auszustatten, die Informationen über Herstellung, Zusammensetzung und Möglichkeit der Weiterverwertung geben.

Texaid hat eine Shoppingtasche als erstes eigenes Produkt mit einem solchen Chip ausgestattet. Die Tasche besteht zu 50 Prozent aus Garnen von recycelten Alttextilien und zu 50 Prozent aus Polyesterfasern, die aus Ozeanplastik hergestellt wurden.

Digitalisierte Fertigungsverfahren ermöglichen eine individualisierte Produktion. Eine geringe Fehlerquote ist besonders bei E-Textiles wichtig, da Fehler bei den smarten Zusatzfunktionen in Textilien oft erst am Ende der Wertschöpfungskette erkannt werden. Dadurch werden textile Wearables sehr teuer und ein Mehrwert zu nichttextilen Wearables wie Smartwatches ist nicht mehr gegeben. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) entwickeln für das Prozessmanagement einen globalen „Industrie 4.0-Ansatz“, der bereits bei der Garnherstellung beginnt und sich über alle Prozessketten erstreckt.

Für hochelastische smarte Textilprodukte werden Garne verwendet, die häufig sowohl aus leitfähigen als auch nichtleitfähigen Komponenten bestehen. Dazu werden zum Beispiel konventionelle hochelastische Garne mit leitfähigen Feinstdrähten umwunden. Die Elastizität der Garnkomponente bleibt auf diese Weise weitgehend erhalten. Beim Stricken werden die Fäden jedoch so stark belastet, dass die leitfähigen Garnkomponenten geschädigt werden können. Da dabei häufig nicht das gesamte Garn bricht, wird bei den derzeitigen Produktionsabläufen der Fehler während des Strickprozesses nicht erkannt. Im Extremfall ist das fertige Strickteil Ausschuss. Bei fully fashioned gestrickten Teilen ist der Schaden wegen der relativ geringen Produktivität des Flachstrickprozesses und des relativ hohen Verlusts an Produktionszeit besonders groß.

Um Fehler der elektrischen Eigenschaften bereits während des Herstellungsprozesses zu erkennen, werden im Forschungsprojekt SensorStrick 4.0 Prozess- und Umgebungsdaten bei der Textilproduktion in verschiedenen Prozessstufen erfasst.

Dazu werden Umwinde- und Flachstrickmaschinen mit verteilter Sensorik ausgerüstet, die Temperatur, Feuchte, Licht, Näherung und Fadenzugkraft sowie die Fadengeschwindigkeit misst. Zusätzlich überwachen Mikrofone die Geräusche in der direkten Produktionsumgebung. Diese akustischen Messdaten weisen zum Beispiel auf Vibrationen hin und können besonders gut mit künstlicher Intelligenz ausgewertet werden. Bei der Umwindegarnherstellung werden die erfassten Prozessgrößen direkt für die Steuerung der Prozessparameter verwendet.

Darüber hinaus werden neue kostengünstige Sensoren entwickelt. Für laufende Garne wurde zum Beispiel ein Prinzip mit vier Messröhrchen entwickelt, die schnell und berührungsfrei messen, wie leitfähig das durchlaufende Garn ist und wie seine sensorischen Eigenschaften sind. Diese Sensoren sind so ausgelegt, dass sie in möglichst vielen Textilprozessen eingesetzt werden können ohne sie aufwendig an unterschiedliche Abläufe anpassen zu müssen.

Die Garne werden also sowohl bei der Umwindegarnherstellung als auch im anschließenden Strickprozess überwacht. Tritt ein Bruch der leitfähigen Garnkomponente auf, wird er sofort entdeckt. Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperatur beeinträchtigen die Messgenauigkeit nicht. Die Überwachung der Prozesse funktioniert nicht nur bei Gestricken, sondern auch bei anderen textilen Flächen.

Im weiteren Projektverlauf werden die Sensoren bei der Herstellung von hochelastischen Umwindegarnen und Strickteilen eingesetzt und dabei getestet wie effektiv die auftretenden Fehler erkannt werden.

Mit diesen neu entwickelten Verfahren können fehlerhafte Halbzeuge rechtzeitig aus der Prozesskette genommen werden. Teure zusätzliche Kontrollen während späterer Prozessschritte werden überflüssig.

Die Trevira CS Marke war auf dem Deutschen Gemeinschaftsstand der BIG Show Oman, einer internationalen Ausstellung für Baustoffe, Baugeräte und Innenausstattung, in Muscat (Oman) vertreten. Die BIG Show, die Teil der Oman Design & Build Week ist, fand in diesem Jahr vom 14. bis 16. März statt.

Trevira CS ist seit Jahren Teil der BIG Show, da sie ein wichtiger Treffpunkt für die ausstellenden Unternehmen mit Innenarchitekten, Bauunternehmen und Projektverantwortlichen ist. Wichtige Behörden aus dem Nahen Osten und bedeutende Hotelmarken waren auch in diesem Jahr wieder präsent. In Nahost stehen in diesem Jahr bedeutende Ausschreibungen für Großprojekte an. Auf der Messe sind vor allem die Bereiche Hotel & Gastronomie sowie Krankenhaus & Pflege im Fokus, für die die Trevira CS Stoffe von großem Interesse sind, da sie die meist gesetzlich geforderten Sicherheitsauflagen erfüllen.

Trevira CS präsentierte sich mit seinem erweiterten Markenkonzept, das den Kunden Flexibilität und Nachhaltigkeit bietet. Die kürzlich eingeführten Marken Trevira CS flex und Trevira CS eco bieten neben der hohen Markenqualität und Performance auf bestimmte Anforderungen zugeschnittene Eigenschaften und Funktionen. Weiterhin gibt es die Marke Trevira CS Bioactive, die Schwerentflammbarkeit mit antimikrobieller Wirkung verbindet. Stoffe, die mit dieser Marke ausgezeichnet werden, erfüllen gleichermaßen die Anforderungen an vorbeugenden Brandschutz und eine erhöhte Sauberkeit. Das von den Kunden gut angenommene Markenkonzept spiegelt sich auf der BIG Show in zahlreichen Neuentwicklungen von schwerentflammbaren Stoffen der unterschiedlichen Trevira CS Marken.

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.

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.

Teijin Carbon Europe stellt ein thermoplastisches, unidirektionales Kohlenstofffaser-Tape (TPUD) auf PPS-Basis vor. Das neue Tenax™ TPUD mit PPS-Matrix ermöglicht den Einstieg in neue kostensensitive Märkte und bietet die typischen Vorteile von TPUD wie hohe Chemikalien- und Lösungsmittelbeständigkeit, Schwerentflammbarkeit, Lagerung oder Versand bei Raumtemperatur und außerdem ist es recyclebar.

Aufgrund seiner flammhemmenden Eigenschaften und der geringen Rauchentwicklung kann es unter anderem in Interieuranwendungen von Flugzeugen oder Schienenfahrzeugen eingesetzt werden. Die maximale Dauerbetriebstemperatur liegt bei bis zu 220 °C. Eine sehr geringe Wasseraufnahme, eine hervorragende Kriechfestigkeit auch bei erhöhten Temperaturen und eine hohe Dimensionsstabilität runden das Eigenschaftsportfolio dieses neuen TPUD ab. Somit ist es auch für anspruchsvolle Anwendungen aus den Bereichen der Luft- und Raumfahrt, Öl & Gas, Sportartikel oder Industrie geeignet und bleibt dabei kostengünstig. Gerade diese Eigenschaften machen das Produkt perfekt für hochautomatisierte Verarbeitungsrouten wie ATL oder AFP in Kombination mit Overmolding für komplexe Geometrien. Produktionsstart für das Tenax™ TPUD mit PPS-Matrix ist das erste Quartal 2021.

Seit fast 10 Jahren werden in Heinsberg unidirektionale Tapes (TPUD) aus Carbonfasern und Thermoplasten hergestellt. Die Halbzeuge werden bisher mit PEEK oder PAEK angeboten - und jetzt kommt PPS als weitere Matrix hinzu. PPS ermöglicht im Vergleich zu PEEK und PAEK eine niedrigere Prozesstemperatur. Vor allem für den industriellen Markt ist dies eine Möglichkeit, die Produktionsrate zu erhöhen, um Prozesse kosteneffizienter zu gestalten.