Aus der Branche

SmartERZ wird bis Ende 2025 weiter durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Mit einer Fördersumme von 6 Mio. EUR startet das Bündnis mit seinen Partnern, den laufenden Vorhaben und den neu eingereichten Projekten in die zweite Phase der Umsetzung.

Die Vorbereitungen für die zweite Förderphase des WIR!-Bündnisses „SmartERZ: Smart Composites Erzgebirge“ starteten im Juli 2021 mit dem Aufruf an alle 197 Bündnispartner (Stand: 01/2022) zur Einreichung von Onepagern. 22 dieser einseitigen Projektskizzen gingen insgesamt bis Ende August 2021 beim Verbundkoordinator Wirtschaftsförderung Erzgebirge GmbH (WFE) ein. Abgebildet wurden darin innovative Ideen und Projekte in den Bereichen Technologieentwicklung (z. B. Oberflächenfunktionalisierung), der Entwicklung von Applikationen (z. B. in den Bereichen Automotive und Bauwesen) sowie Innovationen bei der Organisations-, Fachkräfte- und Regionalentwicklung. Nach der Begutachtung durch den SmartERZ-Beirat wurden 13 innovative Projektideen für die Abgabe von vollständigen Projektskizzen ausgewählt. Diese ergänzen die Strategie des Bündnisses SmartERZ. Mit zahlreichen Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft soll das Erzgebirge durch Innovationen im Maschinenbau, der Elektrotechnik, Kunststoffverarbeitung, Oberflächentechnik und Textiltechnik zu einem zukunftsfähigen Wirtschaftsstandort entwickelt werden. Ziel ist die Transformation der Region Erzgebirge zu einem führenden Hightech-Standort für neuartige, funktionalisierte Verbundwerkstoffe, sogenannte Smart Composites. Diese Materialien haben ein großes Innovations- und Wachstumspotential. Sie gelten als Schlüsseltechnologie und ermöglichen langfristig eine hohe regionale Wertschöpfung.

Im Ergebnis der Forschungs- und Entwicklungsprojekte entstehen funktionalisierte Textilien, die mit Sensoren, Aktoren oder Leiterbahnen ausgestattet werden, um beispielsweise Körperfunktionen oder Transportschäden messen und melden zu können, oder funktionalisierte Matrizen, z. B. Formgedächtnispolymere, deren Form nach vorheriger „Programmierung“ thermoreversibel geändert werden kann, oder funktionalisierte Oberflächen mit Selbstheilungseigenschaften bzw. optischen und haptischen Effekten. Darauf aufbauend können funktionsintegrierte Leichtbauelemente (auch: Adaptronikleichtbau), wie Kunststoffräder mit erweiterten Funktionen, z. B. elektrische Radnabenmotoren, entwickelt werden.

Auf Basis des im Oktober 2021 beim Projektträger Jülich (PtJ) eingereichten Konzepts, der Präsentation am 25. Januar 2022 beim BMBF und der anschließenden Diskussion wurden der bisherige Fortschritt, die weitere Planung für die Umsetzungsphase und die Aussichten für eine Verstetigung des Bündnisses von der Expertenjury positiv mit folgendem Statement bewertet. „Das Bündnis ist wirtschaftsgetrieben und stark regional verwurzelt, was eine hohe Anwendungsorientierung und spätere Verwertbarkeit der Ergebnisse sowie konkrete Effekte in der Region erwarten lässt.“ In den kommenden Wochen wird sich der SmartERZ-Beirat erneut beraten, um die endgültige Entscheidung zu den eingereichten Projektskizzen zu treffen. Der Start in die zweite Förderphase, die konkrete Planung mit Timeline und das gemeinsame Ziel bis 2025hat die WFE bereits fest im Blick. Um auch die Bündnispartner und interessierte Unternehmen aus Wirtschaft und Wissenschaft mit einzubeziehen, gibt das SmartERZ-Managementteam am 7. April 2022 in der Online-Veranstaltung SmartCONNECT ein Update zu Neuerungen, Zeitplan und geplanten Projekten.

Als einwohnerstärkster Landkreis Ostdeutschlands hat das Erzgebirge eine solide Entwicklungsbasis. Mit der zweithöchsten Industrie- und Handwerkerdichte in Sachsen ist die Region in zahlreichen B2B-Zulieferketten etabliert und kann eine ausgeprägte Branchenvielfalt vorweisen. Auch die Arbeitslosenquote ist im Erzgebirge eine der niedrigsten in ganz Deutschland mit einem Höchststand an sozialversicherungspflichtigen Arbeitnehmern. Dem gegenüber stehen kleinteilige Firmenstrukturen mit geringer Produktivität, die Abhängigkeit vom Metall-Automotive-Sektor mit geringen Margen in Transformation und das niedrigste Lohnniveau auf Basis des Medianentgeltes. Hier setzt SmartERZ an: Das Netzwerk verbindet kleine und mittelständische Unternehmen und bezieht auch aktuelle Forschungsprojekte ein, so dass sich Kooperationen finden und die Innovationskraft der Region durch Wissenstransfer und Zusammenarbeit voll ausgeschöpft werden kann. Unter den 197 Bündnispartnern befinden sich 152 Wirtschaftsunternehmen, 30 wissenschaftliche und 15 gesellschaftliche Einrichtungen, die gemeinsam aktiv werden können. Der Fokus auf Smarte Composite verhilft dem Erzgebirge und der geballten Technologiekompetenz der ansässigen Unternehmen zu einer überregionalen Sichtbarkeit, was wiederum zu Aufträgen mit größerem Volumen beitragen soll. Basierend auf dieser erwünschten Entwicklung können Fachkräfte gehalten und neue Stellen zu besseren Konditionen geschaffen werden.

Die digitale Innovationsplattform innovERZ.hub wurde im Hinblick auf die projektübergreifende Innovationsentwicklung im Erzgebirge, den vorbereitenden Austausch und weitere Kooperationsvorhaben im November 2020 von der WFE ins Leben gerufen. Wirtschaftsunternehmen, öffentliche Institutionen und wissenschaftliche Einrichtungen können hier online Kooperations-, Umsetzungs- und Fertigungspartner suchen und finden.

• Projekt nach zweieinhalb Jahren Bauzeit trotz der pandemiebedingten Herausforderungen pünktlich und im vorgegebenen Kostenrahmen realisiert
• Neue, hochmoderne Lyocellanlage mit einer Kapazität von 100.000 Tonnen hilft dabei, die steigende Nachfrage nach nachhaltig erzeugten Fasern besser zu bedienen
• Wichtiger Meilenstein auf dem Weg in eine CO2-freie Zukunft

Die Lenzing Gruppe gab den Abschluss des wichtigen Lyocell-Ausbauprojektes in Thailand bekannt. Die neue Produktionsanlage, die mit einer Nennkapazität von 100.000 Tonnen pro Jahr einer der weltweit größten ihrer Art ist, hat die Produktion planmäßig aufgenommen und trägt dazu bei, die wachsende Nachfrage der Kunden nach Lyocellfasern der Marke TENCEL™ noch besser zu bedienen. Für Lenzing ist das Projekt zudem ein wichtiger Schritt zur Stärkung ihrer führenden Position auf dem Spezialfasermarkt und auf dem Weg in eine CO²-freie Zukunft.

Der Bau der Anlage im Industrial Park 304 in Prachinburi – ca. 150 Kilometer nordöstlich von Bangkok gelegen – begann im zweiten Halbjahr 2019 und verlief trotz der Herausforderungen durch die COVID-19-Pandemie weitestgehend nach Plan. Das Recruiting und Onboarding neuer Mitarbeiter:innen war ebenfalls erfolgreich. Die Investitionen (CAPEX) beliefen sich auf rund EUR 400 Mio.

„Die Nachfrage nach unseren holzbasierten, biologisch abbaubaren Spezialfasern der Marken TENCEL™, LENZING™ ECOVERO™ und VEOCEL™ nimmt kontinuierlich zu. Vor allem in Asien sehen wir ein enormes Wachstumspotenzial für unsere Marken, die auf nachhaltiger Innovation beruhen. Mit dem Produktionsstart der Lyocellanlage in Thailand hat Lenzing einen wichtigen Meilenstein in puncto Wachstum erreicht und unterstützt damit unser ehrgeiziges Ziel, die Textil- und Vliesstoffindustrie nachhaltiger zu gestalten“, so Robert van de Kerkhof, Mitglied des Vorstandes.

Die Lenzing Gruppe legte sich 2019 strategisch fest, ihre Treibhausgasemissionen pro Tonne Produkt bis 2030 um 50 Prozent zu reduzieren. Das Ziel für 2050: Klimaneutralität. Aufgrund der vorhandenen Infrastruktur kann der Standort in Thailand mit nachhaltiger biogener Energie versorgt werden und so einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten.

Zusammen mit dem wichtigen Projekt in Brasilien und den erheblichen Investitionen an den bestehenden Standorten in Asien setzt Lenzing derzeit (mit über ca. EUR 1,5 Mrd.) das größte Investitionsprogramm der Unternehmensgeschichte um. Lenzing wird die Umsetzung der strategischen Projekte, die ab 2022 einen wesentlichen Beitrag zu den Einnahmen leisten, weiter vorantreiben.

Perlon^® - The Filament Company - mit Hauptsitz in Munderkingen, Deutschland, spezialisiert auf die Herstellung von synthetischen Filamenten für die Papier-, Bürsten-, Kosmetik- und Dentalindustrie, kauft NOWO Products Sp.z.o.o. in Kluczbork, Polen. NOWO ist ein führender europäischer Hersteller von gezwirnten Monofilamenten für die weltweite Papierindustrie. Perlon® erweitert dadurch seine Marktführerschaft im Segment der Papiermaschinenbespannungen. Diese Akquisition wird als vertikal integrierte Investition für die Perlon®-Gruppe angesehen.

"Mit dem Zusammenschluss der Perlon^®-Gruppe und NOWO verstärken wir unser Unternehmen, das auf die globale Papierindustrie der Zukunft ausgerichtet ist und zugleich bauen wir unsere Marktführerschaft in diesem Segment weiter aus. NOWO passt mit seiner langjährigen Erfahrung und seinem Spezialwissen in der Herstellung von gezwirnten Monofilamenten perfekt zur Perlon®-Gruppe und ergänzt unser bestehendes Produktportfolio", so Florian Kisling, CEO von Perlon®.

Die Perlon^®-Gruppe wird NOWO Products mit allen 40 Mitarbeitern und Produktionslinien im NOWO-Werk in Kluczbork, Polen, übernehmen.

Seit dem 11. Februar 2022 wird die Industrievereinigung Chemiefaser e. V. (IVC) unter der Registriernummer R000411 im deutschen Lobbyregister geführt, dessen Einführung der Bundestag im März vergangenen Jahres beschlossen hatte.

Nach verschiedenen Korruptionsverdachtsfällen und dem eher schlechten Zeugnis, das Transparency International den Bundesländern in einem Lobbyranking ausgestellt hatte, waren die Rufe nach mehr Transparenz lauter geworden. Das zum 01. Januar 2022 in Kraft getretene Lobbyregistergesetz, auf das sich Union und SPD nach langen Verhandlungen einigen konnten, verpflichtet nun professionelle Interessenvertreter dazu, sich in das öffentlich einsehbare Register einzutragen und dort Angaben über ihre Auftraggeber und die finanziellen Aufwendungen zu machen.

Nachdem die IVC bereits seit mehreren Jahren auf eigene Initiative hin im europäischen Transparenzregister eingetragen ist, befürwortet die in Frankfurt beheimatete Branchenvertretung bedeutender Chemiefaserhersteller Deutschlands, Österreichs und der Schweiz alle Initiativen, die zu mehr Transparenz in der Lobbyarbeit führen.

Die IVC sehe das vorliegende Gesetz als einen ersten Schritt zur Stärkung der Akzeptanz von Organisationen, die politische Kontakte pflegten, so der 1. Vorsitzende der IVC Klaus Holz, Geschäftsführer der Trevira GmbH. Leider bestünden noch viele Lücken und Ausnahmen. „Hier ist der deutsche Gesetzgeber aufgefordert, schnellstmöglich eine Gleichbehandlung für alle Interessenvertreter herbeizuführen, die auf dem politischen Parkett in Berlin tätig sind, damit alle Beteiligten sich auf gleicher Augenhöhe begegnen können“, betont Holz.

„Wir sind für unsere Branche darüber hinaus europaweit für alle Themen rund um die Bereiche Umweltschutz und REACH tätig. Daher ist es für unsere Arbeit essentiell, zu wissen, auf welche Organisationen und Parteien wir dabei treffen“, ergänzt der Geschäftsführer der IVC, Dr. Wilhelm Rauch.

Im aktuellen Hot Button Ranking von Canopy belegt Kelheim Fibres erneut einen Spitzenplatz: Mit einem Plus von 2,5 Bewertungspunkten belegte der bayerische Viskosespezialfaserhersteller unter rund 40 Viskosefaserherstellern weltweit den dritten Platz und sicherte sich zum zweiten Mal in Folge ein dunkelgrün/grünes Shirt. Dabei steht der Hot Button Report nicht nur für einen ethisch einwandfreien Rohstoffbezug – generell gilt er in der Branche als Nachhaltigkeitsindikator für Viskosefaserproduzenten.

Besonders in den Bereichen Transparenz und Beschaffung verlieh die NGO Canopy, die sich den Erhalt alter und bedrohter Wälder auf die Fahnen geschrieben hat, Kelheim Fibres Höchstpunkte: Als einziger EMAS-zertifizierter Viskosefaserhersteller weltweit publiziert Kelheim Fibres alle umweltrelevanten Daten öffentlich.
Auch im Bereich „Next Generation Solutions“, also beim Einsatz von alternativen Rohstoffen in der Faserproduktion, konnte Kelheim Fibres Punkte dazugewinnen. Gemeinsam mit dem schwedischen Textilrecyclingunternehmen Renewcell wollen die Faserexperten die großtechnische Produktion hochwertiger Viskosefasern aus bis zu 10.000 Tonnen des 100%igen Textilrecyclats Circulose® pro Jahr realisieren.

Vom Biomasseanbau und der energetischen Nutzung über das Herstellen von Zwischenprodukten bis hin zum Verwenden biogener Ressourcen in langlebigen Verbraucherprodukten: die Bioökonomie umgibt uns schon heute tagtäglich. Doch welche Innovationen zeichnen sich ab, um die Wirkung biogener Ressourcen im Sinne des Klimaschutzes zu maximieren? Das war Thema beim Online-Werkstattgespräch Bioökonomie der Zuse-Gemeinschaft am 6. Oktober.

CO₂ einsparen durch biogene Schäume und Fasern für den Auto-Innenraum
Wie textile Anwendungen aus der Bioökonomie verstärkt in einem Schlüsselbereich der Energiewende - der Mobilität - zum Zuge kommen können, berichtete Dr. Frank Meister, Abteilungsleiter Chemische Forschung beim Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK) anhand des von der Europäischen Union geförderten Projekts BioMotive.

Das TITK ist dort eingebunden in die Entwicklung biogener Fasern und neuer Leichtbauwerkstoffe für den Auto-Innenraum, wo sie z.B. für Sitze, Armaturenbrett oder Türinnenverkleidung gebraucht werden. Unter anderem entwickelten die Forschenden neue sogenannte Lyocellfasern aus modifizierten Papierzellstoffen. Der besondere Vorzug am TITK: An dem Thüringer Institut konnten die neu entwickelten Fasern in einer kleintechnischen Versuchsanlage im Maßstab von mehreren 100 kg hergestellt werden. Das erhöht die Vergleichbarkeit mit den Realitäten der Industrie und war Design-Basis für eine unlängst errichtete Demo-Anlage der Metsä-Tochter MI Demo im finnischen Äänekoski. „Lyocellfasern als biogener Werkstoff vermeiden Umweltbelastungen wie sie bei anderen Materialien durch die Risiken von Mikroplastik entstehen. Hinzu kommt als Klima-Plus: Durch die von uns mit entwickelten und bewerteten Fasern und Verfahrensprinzipien lässt sich der CO₂-Fußabdruck bei der Produktion von Fahrzeugen spürbar verringern“, erklärt Meister.

Kombination von CO₂-Elektrolyse und Biotech-Wertstoffsynthese
Dass mithilfe von Bioökonomie-Lösungen CO₂ nicht nur eingespart werden kann, sondern auch negative Emissionen des Klimagases erreichbar sind, deutete Dr. Markus Stöckl vom DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) an. In seinem Vortrag „Mit Strom und CO₂ zum Biokunststoff“ zeigte er auf, wie die Elektrolyse dazu genutzt werden kann, Erneuerbare Energien „lagerbar“ zu machen. Der Ansatz: Aus Kohlendioxyd so genanntes Formiat zu produzieren, das als Feststoff lagerbare Salz der Ameisensäure, das Mikroorganismen als Energie- und Kohlenstoffquelle dienen kann, die wiederum daraus den Biokunststoff Polyhydroxybutyrat (PHB) herstellen. Durch die elektrochemische Herstellung des Zwischenprodukts Formiat können unterschiedliche Mikroorganismen eingesetzt werden.

Korteks, einer der weltweit größten Garnproduzenten mit Sitz in Bursa, Türkei, stellt auf einer Starlinger Recyclinganlage Polyesterfilamentgarne aus Recyclingmaterial her.

Mit dem neuen Recyclingwerk, das ein überdachtes Areal von 17.000 m² umfasst und eine monatliche Produktionskapazität von 600 Tonnen erreicht, konnte Korteks den Produktionsabfall bei der Polyestergarnerzeugung aus PES-Neuware auf null senken.

Die recoSTAR universal 165 H-VAC iV+ von Starlinger, die Teil der 10-Millionen-Dollar-Investition von Korteks in ein neues Kunststoff-Recyclingwerk ist, wurde im Mai 2021 in Betrieb genommen. Sie hat eine Produktionskapazität von 7.200 Tonnen pro Jahr und verarbeitet sauberen Produktionsabfall aus der hauseigenen Polyesterfaserproduktion zusammen mit gewaschenen Post-Consumer PET-Flaschenflakes im Verhältnis 50:50. Korteks verwendet das Polyester-Regranulat für seine neue Polyestergarn-Produktlinie, die zu 100 % aus recyceltem Material besteht und unter dem Namen “TAÇ Reborn” vermarktet wird. Mit dieser Investition hat das Unternehmen einen bedeutenden Schritt für die Errichtung einer Kreislaufwirtschaft in der türkischen Textilindustrie gesetzt.

Die Recyclinganlage von Starlinger ist die erste ihrer Art in der Türkei und mit besonderen, auf das Recyceln von Filamentgarnen ausgerichteten Komponenten ausgestattet. Ein von Starlinger entwickelter RSC (Rapid Sleeve Changer)-Kerzenfilter garantiert feinste Schmelzefiltrierung bis in den Bereich von 15 μm. Er ist speziell für die Aufbereitung von Polyester konzipiert und erzielt einen Durchsatz von 1000 kg pro Stunde. Durch den Filterwechsel bei laufender Produktion werden Maschinenstillstände vermieden und so Schmelzeverluste beträchtlich reduziert.

Der viscoSTAR SSP-Reaktor am Ende des Recyclingprozesses sorgt für eine einheitliche Anhebung des IV-Wertes nach dem First-In-First-Out-Prinzip. So wird sichergestellt, dass das produzierte Regranulat die idealen Eigenschaften für die Filamentgarnproduktion aufweist. Die technische Konfiguration der Anlage erlaubt nicht nur die Verarbeitung eines Polyesterfaser-PET-Flake-Gemisches als Eingangsmaterial, sondern auch das Aufbereiten von 100 % Polyesterfaserabfall oder 100 % PET-Flaschenflakes.

Korteks erwartet, dass der Recyclingmarkt im Allgemeinen wachsen wird, da die Akzeptanz für recycelte Produkte in der Gesellschaft zunimmt, und sieht auch einen Bedarf an Recyclinglösungen für andere synthetische und natürliche Fasern.

• Neue Schweizer Marke für recyceltes Textilgarn
• Zielgruppe DIY: Handarbeiten

lalana - ein junges Schweizer Unternehmen – produziert mit einem türkischen Partner hochwertiges und 100% recyceltes Textilgarn; gemeinsam setzen sie sich für soziale Projekte ein. No Waste und Recycling bilden den Grundstein des Geschäftsmodells.

Ursprünglich in der Eventbranche tätig, wurden die drei Gründer hart von der Corona-Pandemie getroffen. Seit Anfang März 2020, als der Bundesrat landesweit Messen und Events verbot, erzielte ihr Unternehmen keine Umsätze mehr.

„Meine Partnerin hat aus Langeweile mit Häkeln und Makramee angefangen. Es war jedoch sehr schwierig, an gutes Material in der Schweiz zu kommen. So hatten wir anfänglich die Idee, einen kleinen Onlineshop zu erstellen. Heute, nur 5 Monate später, haben wir unsere eigene Marke. Ein wirklich tolles Gefühl,“ so Jürg Moor, Mitinhaber von lalana

Mit der Idee und der Marke treffen die Gründer ein wichtiges Thema: Do it yourself (DIY ) Produkte haben im vergangenen Jahr einen starken Aufschwung erlebt. Es wird wieder zu Hause gehäkelt und gestrickt – Makramee erweitert die kreativen Möglichkeiten seit kürzerer Zeit. Der Markt bietet großes Potenzial. Er gilt als verstaubt und habe die Chance auf eine Renaissance, so die Gründer.

• 25% aus Recycling-Material

2007 begann die Gebr. Otto Baumwollfeinzwirnerei mit der Entwicklung eines Baumwollgarns mit verbesserter Ökobilanz durch Recycling-Anteil. Kreisläufe sollten mit Abgängen aus der eigenen Produktion geschlossen werden.

„Beim Spinnen sowie bei nachfolgenden Weiterverarbeitungsprozessen fallen Abgänge an, Spulenreste, Webkanten und so weiter. Diese Prozessabfälle werden aufbereitet und die Fasern wieder vereinzelt, damit diese in die Wertschöpfungskette re-integriert werden können“, so Geschäftsführer Andreas Merkel. Eine Herausforderung sei es gewesenm die unterschiedliche Faserlänge von Neu- zu Recyclingfaser zusammenzubringen. Die Stapellängen von Baumwolle variieren zwischen etwa 22 mm bis über 38 mm. Darauf ist das Ringspinnverfahren ausgelegt. Recycelte Fasern sind deutlich kürzer – was zur Folge hatte, dass Gebr. Otto ein neues Spinnverfahren entwickeln musste, um recot2 herstellen zu können.

Ein Kilogramm recot2–Textil erreicht eine Wasserersparnis von rund 5.000 Litern, wie die Universität Ulm, Projektpartner für recot2, errechnete. Beim Energieeinsatz liegt die Ersparnis bei zehn bis 20 Prozent. Da weniger Neu-Baumwolle benötigt wird, ergeben sich weitere Vorteile: Geringere Emissionen, weniger Flächenverbrauch und ein geringerer Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und Dünger.

Recot2 bedient bei den Kunden den Anspruch nach Differenzierung, mittlerweile sind Nachhaltigkeit und Transparenz in der Textilindustrie ein gefragtes Gut. So ist recot2 beispielsweise fester Bestandteil der capsule "Responsible" von Hugo Boss. Auch der Wunsch nach möglichst geschlossenen Kreisläufen hat recot2, so das Unternehmen, laut einen deutlichen Nachfrage-Boost gegeben. Die verarbeitete neue Bio-Baumwolle ist GOTS-zertifiziert.

Für 2021 erwartet Gebr. Otto, dass sich die Menge des verkauften Recycling-Baumwollgarns im Vergleich zum Vorjahr verdoppeln wird.

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.