Aus der Branche

Seit Projektstart im Jahr 2014 wurden in futureTEX 34 Basis- und Umsetzungsvorhaben bearbeitet – viele davon konnten bereits erfolgreich abgeschlossen werden. Die mehr als 120 Akteure können zahlreiche vielversprechende Forschungsergebnisse in den Bereichen Vernetzung von Maschinensystemen, Digitalisierung von Fertigungsprozessen und automatisierte kundenindividuelle Textilproduktion vorweisen. Nun gilt es, diese Potenziale zu nutzen und die Ergebnisse nachhaltig in die Wirtschaft zu transferieren.

Zur Online-KompetenzWerkstatt "Vom Forschungsvorhaben zur Markteinführung – Systematisch Innovieren im futureTEX-Inkubator" am 29. April 2021 präsentierten nun vier Teams dieser Pilotvorhaben ihren Inkubationsprozess, die Ergebnisse und zogen Bilanz.

Hinter „auXCap“ steht ein völlig neuer Ansatz textiler Protektoren, der auf dem Prinzip der Auxetik bassiert, bei dem sich Materialien unter Zugbelastung nicht verjüngen, sondern ausdehnen. Das Team um Dr. Gottfried Betz, Geschäftsführer der thüringischen Strickmanufaktur Strick Zella, nutzt dabei auxetische Abstandsgestricke, die nicht nur eine optimale Drapierbarkeit, sondern auch eine erhebliche Stoßdämpfung aufweisen.

2019 war im Rahmen der Kampagne des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur vielerorts großflächig „Looks like shit. But saves my life“ zu lesen. Gemeint war der Fahrradhelm, der trotz seiner bewährten Schutzeigenschaft doch von Fahrradfahrern aufgrund der fehlenden Ästhetik verschmäht wurde. Von diesem Umstand motiviert, bestand das Ziel des multidisziplinären auXCap-Teams in der Entwicklung eines neuartigen Kopfprotektors, der Design und Schutz zu einem völlig neuen Produkt verschmelzen lässt.
Gemeinsam strebt das auXCap-Team nun eine Materialentwicklung für Ski- und Snowboard-Helme an.

Des Weiteren wurde mit VOWAco (Prof. Dr. Holger Erth, Textilausrüstung Pfand GmbH & Mareen Götz, Vowalon Beschichtung GmbH Treuen), welches auf dem abgeschlossenen Vorhaben PROFUND aufbaut, eine Plattform als „technisches Herz“ für Funktionalitäten und Aufgabenprofile bei der Entwicklung von individualisierten technischen Produkten in einer textilen Fertigungskette präsentiert. Die Weiterentwicklung zur europaweit ersten Marke für alle Dienstleistungen rund um Forschung, Entwicklung und Fertigung von textilen Komponenten soll mit dem Inkubatorpilot gestartet werden. Das Pilotvorhaben „rCF-Nonwoven-Preforms – Dreidimensionale Preforms aus recycelten Carbonfaser-Vliesstoffen“ (Felix Krug, Tenowo GmbH) verfolgt einen Nachhaltigkeitsansatz und zielt darauf ab, Verschnittabfälle in der Herstellung von Carbonvliesstoffen zu reduzieren. Im Vorhaben „combiH“ (Prof. Dr. Markus Michael, Technitex Sachsen GmbH) sollen neue Applikationen und Märkte für Composites auf Basis hanfbastverstärkter bidirektionaler Gelege identifiziert und validiert werden. Der Inkubatorprozess kombiniert dazu die Methode Design Thinking mit dem Thema Nachhaltigkeit zum „Green Thinking“.

• Kooperationsvertrag mit dem Landwirtschaftsministerium Baden-Württemberg unterzeichnet
• DITF starten Forschungsprojekte im Laubholztechnikum

Stuttgart. Baden-Württembergs Minister für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz, Peter Hauk, MdL, hat am 8. Februar 2021 einen Kooperationsvertrag mit den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) unterzeichnet. Damit fällt der Startschuss für zwei Forschungsprojekte, die die DITF im vom Land geschaffenen Technikum Laubholz bearbeiten werden.

In diesem neu eingerichteten Forschungszentrum werden innovative Produkte und Verfahren auf der Basis von Laubholz entwickelt, das aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern der Region stammt. Aufgabe der DITF ist es, ökonomische und ökologische Herstellungsverfahren für aus Buchenholz hergestellte Zellulose- und Ligninfasern für technische Anwendungen zu entwickeln.

In energiesparenden, leichten Fahrzeugen werden Faserverbundwerkstoffe mit Carbonfasern eingesetzt, da diese hitzebeständig und belastbar sind. Mit Carbonfasern verstärkte Materialien gewinnen nicht nur im Fahrzeugbau und in der Raumfahrt, sondern auch im Bauwesen sowie in vielen anderen Branchen zunehmend an Bedeutung. Allerdings sind Carbonfasern derzeit noch sehr teuer. Bisher werden diese Fasern in erster Linie aus Polyacrylnitril hergestellt. Dieser Ausgangsstoff basiert auf Erdöl und bei der Herstellung von Carbonfasern aus diesem Präkursor entstehen giftige Nebenprodukte, die aufwendig gereinigt werden müssen. Damit spart die Carbonfaserherstellung auf Basis von Cellulose- und Ligninfasern nicht nur Kosten, sondern schont auch die Umwelt.

Das Technikum Laubholz wird acht Forschungsteams aus unterschiedlichen Instituten vernetzen und dient als Schnittstelle zur Industrie. Weitere Forschungsprojekte entwickeln unter anderem neue Verfahren zu Herstellung von Biotensiden sowie veganen Lebensmittelproteinen auf Basis von Holz.

In Leinengeweben, in Seilen, als Dämmmaterial: Flachs begleitet die Menschen seit Jahrtausenden. Bis heute. Mit Webbändern aus Flachs macht vombaur die funktionalen und ökologischen Vorteile der Naturfaser für den Leichtbau nutzbar.

Leicht und fest
Flachsfasern sind besonders steif und reißfest. Textilien aus dem Naturmaterial verleihen naturfaserverstärktem Kunststoff (NFK) deshalb besondere Stabilität. Außerdem weist Flachs eine geringe Dichte auf. Die Bauteile verbinden dadurch hohe Steifigkeit und Festigkeit mit geringem Gewicht. Weiteres funktionales Plus: Naturfaserverstärkte Kunststoffe neigen weniger zum Splittern als glasfaserverstärkte Kunststoffe.

Nachhaltiger Werkstoff
Beim Anbau von Flachs wird CO2 gebunden und bei der Produktion von NFK fallen gegenüber konventionellen faserverstärkten Kunststoffen 33 Prozent weniger CO2-Emissionen an. Der Energieverbrauch ist um 40 Prozent niedriger. Das senkt die Produktionskosten und verbessert die CO2-Bilanz des Werkstoffs. Gewichtige Argumente für Naturfaser-Bänder – wie das Flachsband von vombaur – in Leichtbau-Anwendungen.

Circular Economy
Das geht auch im Leichtbau. Die Zahl der Recyclingzyklen ohne Qualitätsverlust liegt bei naturfaser-verstärkten Kunststoffen höher als bei glas- oder carbonfaserverstärkten Kunststoffen: Die thermoplastische Matrix des Composites lässt sich nach einem Lebenszyklus des Produkts aufschmelzen und wiederverwerten. Die Naturfasern können in anderen Produkten – Spritzgussprodukten zum Beispiel – „weiterleben“.

Vielfältige Anwendungen
„Zur Verstärkung von Hightech-Ski dienen Compostites aus unseren Flachsbändern ebenso wie zur Extrusion moderner Fensterprofile – die Einsatzmöglichkeiten sind zahllos“, erklärt Tomislav Josipovic, Sales Manager von vombaur. „Als Entwicklungspartner unterstützen wir mit unseren Composite Textiles unter anderem Anwendungen für Automotive, Windenergie, Bau- oder Sport-Industrie und viele weitere Branchen.“

• Carbonfasern im Verbund mit Spritzguss ersetzen herkömmliche Stahlbauweise
• SGL Carbon liefert innovative Carbonfaserprofile
• Serienmäßiger Einsatz in einem zukünftigen Volumenmodell der BMW Group
• Bauweise bietet großes Potential für den Einsatz in weiteren Automobilprojekten

Bereits im August hat die SGL Carbon einen mehrjährigen Auftrag von der Koller Kunststofftechnik GmbH zur Herstellung neuartiger Carbonfaserprofile für den serienmäßigen Einsatz als Windlauf eines zukünftigen Volumenmodells der BMW Group erhalten.

Es handelt sich bei den Profilen um besonders flexible, mit thermoplastischem Kunststoff vorimprägnierte Faserstränge in verschiedenen Abmessungen. Sie werden von der SGL Carbon auf Basis der eigenen 50k-Carbonfaser am Standort im Innkreis in Österreich gefertigt und anschließend von den Spritzgussexperten bei Koller zu einem skelettartigen Kunststoffbauteil weiterverarbeitet. Die Verbundbauweise wird die bisherige Windlauf-Komponente aus Stahl ersetzen. Die Produktion der Carbonfaserprofile startet noch im Jahr 2020 und wird dann über die nächsten Jahre bis zum Verkaufsstart des BMW Group-Modells schrittweise hochgefahren.

Der Windlauf fungiert im Fahrzeug oberhalb der Windschutzscheibe als Verbindungselement zwischen den Dachrahmen und hat somit eine wichtige stabilisierende Funktion. Die Carbonfaserprofile sorgen für die geforderte Steifigkeit und Crashsicherheit des Bauteils. Gleichzeitig helfen sie das Gewicht im Dach signifikant zu reduzieren und unterstützen damit auch die Fahrdynamik. Das Spritzgussverfahren ermöglicht zusätzlich besonders komplexe und materialeffiziente Strukturen. Im BMW Group-Modell wird dieses neuartige Bauteilkonzept für eine Gewichtseinsparung von 40 Prozent im Vergleich zur herkömmlichen Stahlbauweise sorgen und wichtige Freiräume für Kabelkanäle und Sensoren schaffen.

Auch die Herstellung der Carbonfaserprofile selbst ist in besonderer Weise auf Material- und Prozesseffizienz in Großserienherstellung ausgerichtet. Sie bestehen aus mehreren kleineren Fasersträngen, den sogenannten Rods, und werden im modernen Endlosverfahren der Pultrusion gefertigt. Bei der Produkt- und Prozessentwicklung wurde drauf geachtet, dass ein Materialverlust bei der Herstellung nahezu komplett vermieden wird.

„An der Entwicklung von thermoplastischen Carbonfaserprofilen zum Einsatz im Spritzguss arbeiten wir bei der SGL Carbon schon länger. Diese Aufbauarbeit beginnt sich nun auszuzahlen. Aufgrund der vielen Vorteile und der wettbewerbsfähigen Kosten sehen wir für die Technologie noch viel Potential zum Einsatz in weiteren Automobilprojekten.“ erklärt Sebastian Grasser, Leiter des Automotive-Segments im Geschäftsbereich Composites – Fibers & Materials der SGL Carbon.

„Innovativer Leichtbau in Hybridbauweise hat sich zu einem strategisch schlüssigen Konzept für die OEM-Kunden der Kollergruppe entwickelt“, bestätigt Max Koller, CEO der Kollergruppe. „Die hohe Materialkompetenz der SGL Carbon, kombiniert mit dem Prozess-Knowhow der KOLLER-Kunststofftechnik und des KOLLER-Formenbaus, schaffen die Basis für eine vielversprechende Zukunft in innovativen Leichtbautechnologien. Durch diesen Auftrag hat die BMW Group das Vertrauen in die erfolgreiche Zusammenarbeit von SGL und Koller bekräftigt; das freut uns besonders“, so Max Koller.
 
Die Koller-Gruppe ist ein global agierendes Technologieunternehmen mit Werken in Europa und China, sowie NAFTA. Die Kollergruppe entwickelt und fertigt im Segment Leichtbau, Werkzeuge und Serienbauteile, überwiegend für die Automobilindustrie.

Die langjährige strategische Kooperation des Thüringischen Instituts für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt e.V. (TITK) mit der Technischen Universität Ilmenau erreicht einen neuen Meilenstein: Beide Partner nahmen jetzt eine Anlage zur Herstellung thermoplastischer Leichtbauplatten in Betrieb. Damit wurde eine moderne gerätetechnische Voraussetzung geschaffen, um die Zusammenarbeit zwischen dem an der TU ansässigen Thüringer Innovationszentrum Mobilität (ThIMo) und dem TITK insbesondere im Kompetenzfeld Kunststofftechnik und Leichtbau zu erweitern.

Die Investition wird aus Mitteln des Landes Thüringen und der EU im Rahmen der Grundfinanzierung des Thüringer Innovationszentrums Mobilität (ThIMo) gefördert. In Abstimmung zwischen dem TITK und dem ThIMo und auf Grundlage eines Nutzungs- und Überlassungsvertrages wurde die Anlage im Technikum des TITK aufgestellt. Das TITK ist seit vielen Jahren An-Institut der TU Ilmenau.

„Um unsere wissenschaftliche Zusammenarbeit voranzutreiben, läuft derzeit auch die gemeinsame Berufung der Professur Kunststofftechnik an der TU“, berichtet der geschäftsführende Direktor des TITK, Benjamin Redlingshöfer. „Damit festigen wir unsere Kooperation zwischen Grundlagenforschung auf der einen und wirtschaftsnaher Forschung auf der anderen Seite“, ergänzt der vorläufige Leiter der Uni, Prof. Dr. Kai-Uwe Sattler.

Beiden Teilbereichen der Forschung soll nun auch die neue Plattenanlage dienen. Sie kommt gemeinsamen Entwicklungsprojekten im Bereich kunststoffbasierter Halbzeuge und parallel dazu der Ausbildung von Studenten zugute. „Mit dieser Anlage wurde eine weitere Voraussetzung geschaffen, um auch den Transfer gemeinsamer Forschungsergebnisse in die Wirtschaft zu forcieren“ “, betont Prof. Dr. Klaus Augsburg, Projektleiter ThIMo an der TU Ilmenau. „Diese neu geschaffene wissenschaftlich-experimentelle Plattform ist mit unserem Technikum Kunststofftechnik passfähig“, so Augsburg weiter.

„Mit der Plattenanlage stellen wir Halbzeuge mit Faserverstärkung her, etwa aus Naturfaser-, Glasfaser- oder Carbonfaserverstärktem Kunststoff. Die Platten sollen insbesondere für Leichtbauanwendungen in verschiedenen Mobilitätssystemen zur Verfügung stehen“, sagt die zuständige Abteilungsleiterin am TITK, Dr. Renate Lützkendorf. Je nach Beschaffenheit des Ausgangsstoffs seien dabei auch Verbunde mit verschiedenen Schichten möglich.

Als Ausgangsmaterialien kommen sowohl marktverfügbare Kunststoffgranulate als auch Neuentwicklungen zum Einsatz. Darunter ein mit Partnern entwickeltes Granulat aus recycelten Carbonfasern. Speziell mit diesem Material lässt sich einerseits eine sehr hohe Steifigkeit erreichen. „Andererseits kann damit auch das Thema Leitfähigkeit oder Abschirmung erschlossen werden. So lassen sich Platten mit funktionellen Eigenschaften produzieren“, ergänzt Lützkendorf.

Erforscht werden zudem komplette Prozesse zur Herstellung neuer Faserverbundhalbzeuge. Dabei stehen verschiedene Aspekte im Mittelpunkt. „Zum Beispiel die Auswirkung von Füllstoffen auf die Plattenqualität und ihre Funktion, die Dicken, mit der diese Halbzeuge herstellbar sind, und ob sich die Platten auch schäumen lassen, um noch weiteres Gewicht einzusparen“, erläutert Dr. Thomas Reußmann, stellvertretender Abteilungsleiter am TITK.

Neben einer wesentlichen Zielgruppe beider Partner, der Automobilindustrie, können auch Themen anderer Branchen, wie z.B. der Verpackungsmittelindustrie bedient werden. Die Entwicklungsergebnisse werden durch Materialprüfungen am TITK und am ThiMo evaluiert.

Unterschiedlicher Verlauf der beiden Geschäftsbereiche prägt das Geschäftsjahr 2019 der SGL Carbon – Konzernprognose für das Jahr 2020 bestätigt

• Umsatzanstieg im Jahr 2019 um 4 Prozent auf rund 1,1 Milliarden Euro
• Konzern-EBIT vor Sondereinflüssen sank um 25 Prozent auf 48 Millionen Euro; Rekordergebnis im Geschäft mit Graphitspezialitäten konnte die schwache Entwicklung im Carbonfasergeschäft nicht vollständig ausgleichen
• Composites – Fibers & Materials (CFM): Konjunkturelle und strukturelle Rückgänge prägten das Ergebnis der mittelfristig strategisch weniger relevanten Marktsegmente Windenergie, Textile Fasern und Industrielle Anwendungen
• Graphite Materials & Systems (GMS): Umsatz und Ergebnis erreichten Rekordniveau dank starken Wachstums der Segmente Halbleiter und Automobil
• Anlassbezogene Werthaltigkeitsprüfung führte zu nicht zahlungswirksamer Wertminderung bei CFM in Höhe von rund 75 Millionen Euro im dritten Quartal
• Free Cashflow deutlich verbessert
• Begebung einer neuen Unternehmensanleihe und vorzeitiger Rückkauf der Wandelanleihe 2015/2020 verbesserte Fälligkeitsprofil deutlich
• SGL Carbon bestätigt Prognose für Geschäftsjahr 2020: Umsatz leicht unter Vorjahr erwartet; EBIT vor Sondereinflüssen rund 10 bis 15 Prozent unter Vorjahreswert erwartet
• Dr. Michael Majerus, Sprecher des Vorstands der SGL Carbon: „Die finanzielle Entwicklung im Geschäftsjahr 2019 überdeckt, dass unsere strategische Ausrichtung stimmt. Das zeigen das Wachstum und die Zunahme an gewonnenen Aufträgen und Projekten in unseren strategischen Kernmärkten. Wesentliche Treiber hier sind die Themen nachhaltige Mobilität und Energie sowie Digitalisierung. Wir erwarten daher, dass der Konzernumsatz zwischen 2020 und 2024 jährlich im Durchschnitt um einen mittleren bis hohen einstelligen Prozentsatz wachsen kann.“

Das abgelaufene Geschäftsjahr 2019 verlief in den beiden Geschäftsbereichen der SGL Carbon sehr unterschiedlich. Das Rekordergebnis im Geschäft mit Graphitspezialitäten konnte die schwache Entwicklung in den Marktsegmenten Windenergie, Textile Fasern und Industrielle Anwendungen im Carbonfasergeschäft nicht vollständig ausgleichen. Der Umsatz stieg um 4 Prozent auf rund 1,1 Milliarden Euro. Dagegen sank das Konzern-EBIT vor Sondereinflüssen um 25 Prozent auf 48 Millionen Euro.

Aufgrund der anhaltenden Schwäche in den Marktsegmenten Textile Fasern und Industrielle Anwendungen entstand im Geschäftsbereich CFM ein nicht zahlungswirksamer Wertminderungsaufwand in Höhe von rund 75 Millionen Euro. Das Konzernergebnis lag daher mit minus 90 (Vorjahr: plus 41) Millionen Euro deutlich unter dem sehr guten Vorjahr. Der Konzern bestätigt seinen im Oktober 2019 veröffentlichten Konzern-Ausblick für 2020. Erwartet wird ein Konzernumsatz leicht unter dem Vorjahresniveau und ein Konzern-EBIT vor Sondereinflüssen, das rund 10 bis 15 Prozent unter dem Vorjahr liegen soll. Das Konzernergebnis dürfte sich im Jahr 2020 deutlich verbessern.

Am Gemeinschaftsstand des Aachener Zentrums für integrativen Leichtbau (AZL) in Halle 5A Stand D17 demonstriert das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA) vom 12.-14. März 2019 in Paris seine Kompetenzen in den Bereichen Glasfasern, Preforms und Carbon Composites.
Die Exponate stammen aus unterschiedlichen Anwendungsfeldern und adressieren die Branchen Automotive, Luft- und Raumfahrt und Maschinenbau.

1. Innovative Glasfaserforschung am ITA
   Der modulare Aufbau der neu entwickelten, induktiv beheizten Glasfaserproduktionsanlage ermöglicht hohe Flexibilität in der Forschung und das Induktionssystem eine deutlich schnellere Bedienbarkeit. Erstmalig werden am Stand des ITA Glasfasern live auf der JEC World hergestellt. Zu den Neuheiten der Anlage gehört das induktiv beheizte Bushing. Es hat ein flexibles Design und besteht aus einer Platin-/Rhodium-Legierung (Pt/Rh20) zum Einsatz für Hochtemperaturgläser. Die Glasfaserproduktionsanlage wurde so konstruiert, dass sich neue Konzepte und Ideen schnell erproben lassen.
    
2. DrapeCube – Umformung textiler Halbzeuge
   Der DrapeCube bietet eine kostengünstige Konstruktion zur Herstellung von Faservorformlingen aus textilen Halbzeugen. Er kommt zum Tragen bei der Fertigung von Preforms für Prototypen und in der Kleinserie und eignet sich für Unternehmen, die in der von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) tätig sind.
   Bei der Produktion von FVK-Bauteilen wird im Preformingprozess ein Großteil der späteren Bauteilkosten definiert. In kleinen und mittelständischen Unternehmen wird dieser Prozessschritt oft noch manuell ausgeführt. Daraus resultieren hohe Qualitätsschwankungen und Bauteilpreise. Besonders bei hochbelasteten Strukturbauteilen führt die Qualitätsschwankung dazu, dass die Bauteile überdimensioniert sind. So wird das Leichtbaupotential von faserverstärkten Kunststoffen zu wenig genutzt.
   Eine Lösung bietet das aus der blechumformende Industrie adaptierte Stempelumformverfahren zur Formgebung von Verstärkungstextilien. Dabei wird das Textil zwischen zwei Formhälften (Patrize und Matrize) eingelegt und automatisiert umgeformt. Dieses Verfahren kommt aufgrund hoher Anlagen- und Werkzeugkosten fast ausschließlich in der Großserie zum Einsatz. Das ITA hat die Formgebungsstation DrapeCube entwickelt, die eine kostengünstige Alternative bietet und in der Lage ist, den aktuellen Stand der Technik für die Formgebung textiler Halbzeige vollständig abzubilden. Am Stand werden die Prozessschritte in einem Video demonstriert.
    
3. Kohlenstoffaserverstärkter Kunststoff (CFK)-Preform
   Der CFK-Preform besteht aus Carbon-Multiaxial-Gelege, das durch expandiertes Polystyrol (EPS) umgeformt ist, um die Drapierqualität zu optimieren. Durch die schonende, textilgerechte Umformung mittels Schaumexpansion können Preforms in erhöhter Qualität hergestellt werden. Erstmalig wurde die Schaumexpansion genutzt, um Preforms so umzuformen, dass die Drapierqualität im Vergleich zur klassischen Stempelumformung verbessert wird.
   Die Vorteile des so umgeformten CFK-Preforms liegen in der Einsparung von Anlagenkosten, da das Investment viel geringer ist. Dazu wird der Verschnittanteil reduziert, weil eine endkonturnahe Fertigung ermöglicht wird. Darüber hinaus wird der Ausschuß verringert, da weniger Fehler im Textil entstehen.
   Zielgruppe sind die Hersteller von faserverstärkten Bauteilen, insbesondere für die Klein- und Mittelserie, bei denen die klassische Stempelumformung nicht wirtschaftlich ist.
    
4. Gestickter Preform mit integriertem Metallinsert
   Die 12k Carbonfaserrovings werden durch das Spezial-Stickverfahren Tailored Fibre Placement (TFP) zu einem Preform abgelegt. Beim weiteren Lagenaufbau wird der Insert nicht nur unter den Rovinglagen integriert, sondern durch zusätzliches Umschlaufen fixiert. Der hochintegrative Preformingansatz bietet die Möglichkeit zur Reduktion von Gewicht und Prozessschritten sowie zur Steigerung der mechanischen Performance.
   Bisher wurden Inserts geklebt oder es waren Bohrungen im Bauteil notwendig. Aufgeklebte Inserts sind durch die Klebefläche limitiert. Das Einkleben von Inserts in Bohrungen zieht hohe Bohrerabrasion und damit hohen Werkzeugverschleiß nach sich.
   Die Vorteile des gestickten Preforms mit integriertem Metallinsert bestehen in der Reduktion von Verschnitt durch TFP-Preforming und der Steigerung der spezifischen Ausreißkraft. Dazu besteht die Möglichkeit, die Herstellung integrativer Preforms zu automatisieren. Damit ist der Preform mit integriertem Metallinsert interessant für die Zielgruppe Automotive und Luft- und Raumfahrt.

• Mit einem Festakt haben Dr. Eva-Maria Stange, Staatsministerin für Wissenschaft und Kunst des Freistaates Sachsen, Prof. Gerhard Rödel, Prorektor für Forschung der Technischen Universität Dresden, Prof. Hubert Jäger und Prof. Chokri Cherif am 02.11.2018 das Carbonfaser-Technikum des Research Center Carbon Fibers (RCCF) eröffnet.

Das RCCF, eine gemeinsame wissenschaftliche Einrichtung des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) und des Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden, wurde gegründet, um die Carbonfasern vom Faserrohstoff bis zum fertigen Bauteil zu erforschen und neue Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten zu entdecken.

„Sachsen verfügt in der Schlüsseltechnologie Werkstoff-, Material- und Nanowissenschaft über hervorragende Rahmenbedingungen und hoch motivierte Wissenschaftler an Hochschulen und Forschungseinrichtungen, die in dieser Spezialisierung weltweit ihresgleichen suchen“, erklärt dazu Staatsministerin Dr. Stange. „Beinahe alle Materialklassen von Metallen, Polymeren, Keramiken bis hin zu Verbund- und Naturwerkstoffen werden auf international hohem Niveau bearbeitet. Dabei greifen Grundlagen- und Angewandte Forschung in zahlreichen Feldern eng ineinander und bilden geschlossene Entwicklungsketten bis zu einem Transfer in die Wirtschaft – regional, national und international.“

Der Prorektor für Forschung der TU Dresden, Prof. Gerhard Rödel, ergänzt: „Mit dem Carbonfaser-Technikum ist im Research Center Carbon Fibers eine weltweit einzigartige Anlage entstanden, die völlig neue Möglichkeiten eröffnet. Es geht darum, Fasern mit einem möglichst hohen Individualisierungsgrad zu designen – je nach Bedarf und Einsatzbereich.“

Auf der derzeit installierten, einzigartigen Anlage erforschen Wissenschaftler des RCCF unter Reinraum-Bedingungen die Grundlagen für maßgeschneiderte Kohlenstofffasern und erschließen deren hohes Innovationspotential. Dabei greifen die Forscher auf einzelne Anlagenmodule zur Stabilisierung und Carbonisierung mit industrienahem Ofendesign und individuell einstellbaren Parameterkombinationen zurück. Durch den außerordentlichen Reinheitsgrad sind die Carbonfasern für die Anforderungen der Luft-/Raumfahrt- und der Automobilindustrie maßgeschneidert.

„Die Carbonfaser ist der Stahl des 21. Jahrhunderts“, führt Prof. Hubert Jäger, Sprecher des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK), aus. „Ganze Branchen erfinden sich derzeit durch diesen Werkstoff neu und erreichen mit ihren Produkten nie gedachte Dimensionen. Das Problem ist jedoch die Verfügbarkeit. Wir werden mit dem Carbonfaser-Technikum einen Beitrag dazu leisten, dass aus Sachsen heraus dieser Werkstoff nicht nur leichter verfügbar, sondern auch besser und maßgeschneidert einsetzbar wird für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, Fahrzeugbau, Architektur und Hochleistungselektronik.“

„Mit der Inbetriebnahme des Carbonfaser-Technikums unter Reinraumbedingungen am RCCF gelingt es uns, die Prozesskette zur Fertigung maßgeschneiderter Kohlenstofffasern signifikant zu erweitern. Die notwendigen Maschinentechniken des ITM einschließlich der bereits gewonnenen Erfahrungen bei Prozessoptimierungen zur Herstellung von Precursorfasern, dem Ausgangsmaterial für die neuen Stabilisierungs- und Carbonisierungslinien, stehen in künftigen Forschungsvorhaben den Wissenschaftlern des RCCF zur Verfügung. Somit geben wir am exzellenten Forschungsstandort Dresden die Initialzündung für die weiterführende Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung auf dem Gebiet der Kohlenstofffasern“, ergänzt Prof. Chokri Cherif, Direktor des ITM und Inhaber der Professur für Textiltechnik.

Das Carbonfaser-Technikum umfasst einen mehr als 300 m² großen Reinraum der Klasse ISO 8. Neben den beiden auf etwa 30 Metern aufgestellten Stabilisierungs- und Carbonisierungslinien sind weitere Flächen für künftige Erweiterungen der Gesamtanlage vorgesehen, zum Beispiel ein weiterer Hochtemperaturofen, in dem Carbonfasern bis zu Temperaturen über 2000°C graphitierbar sind oder unikale Beschichtungsanlagen zur Oberflächenaktivierung.

Die RCCF-Wissenschaftler ergründen die Wechselwirkungen zwischen Prozessparametern, Faserstruktur und weiteren mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften bei der Herstellung von Carbonfasern, um die Fähigkeiten des Hightech-Werkstoffes weiter zu steigern. Zusätzlich nehmen die Forscher die Entwicklung multifunktionaler Fasern mit neuartigen Eigenschaftsprofilen wie hohe Leitfähigkeit bei hoher Festigkeit oder ausgeprägter Verformbarkeit sowie die Nutzung erneuerbarer Ausgangsstoffe in den Fokus ihrer Arbeiten.

Ein weiterer Schwerpunkt der RCCF-Aktivitäten ist die tiefgreifende studentische Ausbildung im Bereich der Carbonfaser-Herstellung. Den Studierenden werden dabei fundierte Kenntnisse in Herstellung und Weiterverarbeitung von Carbonfasern vermittelt, damit sie in diesem Bereich der Zukunftstechnologien dem sächsischen und deutschen Arbeitsmarkt zur Verfügung stehen. Etwa 15 Studierende werden pro Jahr in Forschungsbereiche wie die Prozessführung, -modellierung und -überwachung sowie die Entwicklung, Fertigung und Charakterisierung neuer Carbonfasern und Verbundwerkstoffe einbezogen.

Textilforscher der TU Dresden präsentieren neue Bandwebtechnik zur Herstellung hochkomplexer 3D-Gewebe, Struktur- und Prozesssimulationen für textile Hochleistungswerkstoffe und Fertigungsprozesse sowie eine dreidimensionale thermoaktive Raumtextilie.

Auf Basis einer neuen Spulenschützenbandwebtechnik mit einer integrierten Schützenwechseleinrichtung ist es gelungen, Carbongarne schädigungsarm zu verarbeiten sowie Profilbandgewebe mit über die Bauteillänge unterschiedlichem Querschnitt und vor allem in einem einzigen Fertigungsschritt gewebte komplexe rohrförmige Knotenelemente zu entwickeln. Das entwickelte Schützenwechselsystem demonstriert das ITM auf seinem Stand auf der Messe TECHTEXTIL an einem elektronisch gesteuerten Spulenschützen-Bandwebautomaten . Die Kombination der Spulenschützen-Bandwebtechnik mit der Jacquardtechnik ermöglicht eine ausgesprochen hohe Strukturvielfalt, die für die Entwicklung von gewebten rohrförmigen Knotenelementen in unterschiedlichster Geometrie genutzt wird. Die Rohrknotenelemente werden vor allem für die Eckverbinder von Leichtbaurahmen, z. B. in Fahrzeug- oder Fahrradrahmen, in Sportgeräten oder Roboterwerkzeugrahmen oder in der Architektur, benötigt. Am ITM wird in enger Zusammenarbeit mit der Firma MAGEBA Textilmaschinen GmbH & Co KG und durch die finanzielle Förderung von Forschungsprojekten durch das BMWi die gesamte Prozesskette vom CAD-Entwurf, über die strukturelle Entwicklung, die Erstellung der Maschinensteuerprogramme, die textiltechnische Umsetzung und die Bauteilkonsolidierung erfolgreich erarbeitet.

Als weiteres Highlight präsentiert das ITM der TU Dresden auf der TECHTEXTIL die vielfältigen Möglichkeiten, die die Struktur- und Prozesssimulation textiler Hochleistungswerkstoffe und textiler Fertigungsprozesse bietet und somit fester Bestandteil in allen Entwicklungen entlang der gesamten textilen Wertschöpfungskette vom Atom bis zum Produkt am ITM ist. Darüber hinaus offeriert das ITM als weiteren besonderen Blickfang ein 2,5 Meter hohes Rotorblatt aus einem Faserkunststoffverbund mit integrierten textilen Dehnungssensoren aus Carbonfasern zur In-Situ Strukturüberwachung.