Aus der Branche

Das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. zeigt auf der Techtextil 2022, der internationalen Messe für technische Textilien und Vliesstoffe, innovative Highlights aus Forschung und Entwicklung. Neben einer kettengewirkten textilen Fassadenbegrünung im Modulsystem und textilen Leichtbauelementen für den Baubereich aus Hanf als nachwachsendem Rohstoff präsentiert das STFI auch Neues aus der Vliesstoffforschung. Für die Vliesstoffkompetenz steht das Projekt optiformTEX, bei dem für die Halbzeugherstellung im Automobilsektor die Flächenmasse gezielt beeinflusst wurde. Des Weiteren stellt das Chemnitzer Institut eine ökologische Schaumbeschichtung für Schutztextilien aus. Zentrales Highlight des STFI-Messeauftritts ist darüber hinaus ein mobiles Robotersystem, das ein automatisiertes Bestücken eines Spulengatters im Kleinformat zeigt.

Highlights auf der Techtextil 2022
Die begrünte Fassadenkachel ist ein System, mit dem durch einen einfachen, modularen Segmentaufbau großflächige Gebäudeflächen kostengünstig begrünt werden können. Neben einer Gebäudedämmung soll das System den gestalterischen Ansprüchen einer modernen Innenstadt entsprechen. Durch eine Funktionsintegration in die textile Trägerschicht und abgestimmte Pflanzenauswahl wird eine wartungsarme Begrünung möglich.

Formbauteile aus Vliesstoffen kommen zunehmend im Automobilbereich zum Einsatz. Konventionelle Vliesstoffe haben aktuell gleichmäßige Flächenmassen. Technische Lösungen zur lastgerechten Bauteilverstärkung und der daraus resultierende optimierte Materialeinsatz stellen ein enormes wirtschaftliches Potenzial dar. Die Grundidee von „optiformTEX“ war daher die Flächenmassenverteilung im Flor vor der Halbzeugverfestigung gezielt zu beeinflussen. Im Ergebnis wurde ein textiltechnologisches Verfahren und die zugehörige Anlagenkomponente erfolgreich entwickelt, die sowohl für synthetische als auch für Naturfaserstoffe geeignet sind.

Zukunftsweisende Materialien bieten Entwicklungen aus dem Bereich nachwachsender Rohstoffe in Kombination mit biobasierten Harzsystemen: im Projekt „Gro-Coce“ wurde durch die Verbindung nachhaltiger Bauprodukte und -weisen ein innovatives Deckensystem entwickelt. Gegenwärtig entwickelt das Projektteam ein hochleistungsfähiges Hanfbasthalbzeug sowie die Schritte zu dessen reproduzierbare Herstellung mittels textiler Flächenbildung. Erste Applikations- und Belastungstests der Hanfbasthalbzeuge an Holzbalken konnten das hohe Leistungspotenzial der Naturfasermaterialien bestätigen.

Spezielle Funktionstextilien basieren auf Verbundmaterialien mit Beschichtungen oder Membranen. Die bisherige Herstellung der Beschichtungen/Membranen birgt häufig ökologische und gesundheitliche Risiken. Am STFI wurden daher lösemittelfreie, rein wässrige Beschichtungssysteme sowie eine Technologie zu deren Applikation für den Schutztextilbereich entwickelt, woraus eine atmungsaktive, wasserdichte und waschpermanente Textilbeschichtung resultiert.

Zentrales Highlight des STFI-Messeauftritts ist ein mobiles Robotersystem, das automatisiertes Bestü-cken eines Spulengatters im Kleinformat zeigt. Der Roboter ist am STFI Teil der „Textilfabrik der Zukunft“, in welcher eine Spielmatte gewebt und Schritt für Schritt entlang der textilen Kette weiterverarbeitet wird.

Mit der STFI Akademie startet das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V (STFI) ab April 2022 den hauseigenen Bereich Fachkräftequalifizierung in drei Modulen. Das Modul Weiterbildung | Qualifizierung bietet Kurse für die Mitarbeiterqualifikation an. Die ersten Kurse finden Anfang April statt. Die Verbundausbildung währenddessen unterstützt Ausbildungsbetriebe und ihre Auszubildenden. Unter Textil-Info bündelt das STFI Angebote für Schüler, wie das beliebte Rucksack-Projekt und die Doppelstunde „Textile Welt“, die an die Schulen kommt.

Die Verbundausbildung unterstützt Ausbildungsbetriebe und ihre Auszubildenden. Die Auszubildenden erhalten einen breiten Einblick in die Textilbranche. Die fachbezogenen Module können wichtige Ausbildungsschwerpunkte ergänzen oder vertiefen, sofern es den Unternehmen aufgrund ihrer Spezialisierung selbst nicht möglich ist. Alle Module offeriert das STFI als Basisprogramm, Intensivprogramm oder individuell, zeitlich und inhaltlich nach Kundenwunsch ausgerichtet.

Im Akademiebaustein Qualifizierung oder Weiterbildung bietet das STFI umfangreiche Kurse zur Mitarbeiterqualifikation an. Gerade wenn Unternehmen spezialisiert sind, kann es von Interesse sein, andere textile Teilgebiete theoretisch oder praktisch kennen gelernt und erfahren zu haben. Die Kurse werden je nach Umfang und Inhalt als Grundlagen- oder Intensivkurse durchgeführt. Die Kursteilnehmer erhalten umfangreiches Schulungs- und Informationsmaterial. Die theoretischen Ausführungen finden in modern ausgestatteten Beratungsräumen statt und werden direkt an den Anlagen oder in den Labors mit praktischen Übungen und Vorführungen untersetzt.

Im Akademiebaustein Textil-Info möchten die Kollegen des STFI Schüler für Textil begeistern. Dafür stehen zwei Projekte zur Verfügung. Zum Beispiel stellen Mitarbeiter des STFI in einer Doppelstunde die „Textile Welt“, die Ausbildungsberufe Textillaborant, Produktionsmechaniker Textil, Produktveredler und Chemielaborant sowie Aufstiegs- und Qualifizierungsmöglichkeiten vor. Dieses Angebot richtet sich insbesondere an Schulen mit den Abschlussjahrgängen 9. und 10. Klasse. Im Rucksackprojekt erleben junge Teilnehmer eindrucksvoll, wie aus einfachen Fäden ihr individueller Rucksack entsteht. Dieses Projekt vermittelt einen breiten Überblick über die textile Welt. Dieses Angebot richtet sich an Schüler und Gruppen von Berufsschullehrern, Mitarbeiter von Textilunternehmen oder Interessierte. Das Projekt eignet sich darüber hinaus als Teambuilding-Maßnahme oder als betriebliches Event-Angebot.

• Austausch über das Netzwerkprojekt Hanfbast Sachsen (HaSaX) ´

Ende Februar besuchte Wolfram Günther, Staatsminister für Energie, Klimaschutz, Umwelt und Landwirtschaft des Freistaats Sachsen, das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) in Chemnitz. Gesprächsgegenstand des Besuchs war das Forschungsvorhaben „Hanfbast aus Sachsen“ für eine nachhaltige Produktion von textilen Halbzeugen und Produkten (HaSaX)“. Das STFI erarbeitet zum gegenwärtigen Zeitpunkt ein Forschungsnetzwerk in Kooperation mit der Firma texulting GmbH, Hohenstein-Ernstthal, in dem das Potenzial von Hanfbast als biobasiertes Leichtbaumaterial betrachtet wird.

Das Neue ist; dieser Hanfbast wird aus ungerösteten also naturbelassenen Hanfpflanzen gewonnen und behält damit sein naturgegebenes, sehr hohes Leistungspotenzial. Das Verfahren der Gewinnung ist neu und deshalb gibt es bis zur industrieprozesstauglichen Verarbeitung der Bastfasern viele Entwicklung-schritte, welche bis zur Nutzung des Materials noch zu bewältigen sind. Zusammen mit einer Gruppe sächsischer Mittelständler sucht das STFI deshalb Unterstützung bei der sächsischen Politik zur Umsetzung der noch offenen Entwicklungsaufgaben für die Nutzbarmachung von Hanfbast.

Verfolgt wird die Vision einer vollumfänglichen Nutzung des Hanfes z. B. im Baubereich. Ziel ist es, mit hanfbasierten Sandwichelementen künftig Baustoffe anzubieten, die eine sehr gute Kreislauffähigkeit aufweisen. Hinsichtlich des CO2-Fußabdruckes können hanfbasierte Sandwichelemente mit klassischen Systemen konkurrieren. Neben den Gebäudeinnenschichten, die wegen der guten Dämmeigenschaften auch aus Hanf bestehen, kann dann auch die Gebäudehülle ein Tragelement aus Hanflaminat sein. Der Markt für leichte Gebäudehüllen wächst ständig und legt europa- und deutschlandweit momentan um jährlich 5 % zu – eine gute Perspektive für Bauwerke aus Hanf.

Der Einsatz nachhaltiger und biobasierter Materialien gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Gründe dafür sind zum einen das steigende Bewusstsein bezüglich Umwelt- und Ressourcenschonung, Verknappung von Rohstoffen jedoch auch die zunehmende Verschärfung der gesetzlichen Vorgaben.

Composites, die aus mineralischen und/oder erdölbasierten Rohstoffen bestehen, weisen von der Erzeugung bis zum Recycling einen erheblichen CO2-Footprint auf. Um die CO2-Emission zu reduzieren, ist der Einsatz biobasierter Hochleistungsfasern anstelle der Glas- oder Kunststofffasern ein Lösungsansatz. Das mechanische Leistungspotenzial von Hanfbast ist vergleichbar mit dem von Glasfasern und wurde unter Nutzung einer neuen Bastfaser-Gewinnungsmethode erstmals 2015 nachgewiesen. So besitzen die aus derart isoliertem Hanfbast hergestellten Composites um bis zu 40 % höhere mechanische Kennwerte als jene Bauteile, bei denen ausschließlich konventionell aufgeschlossene Naturfasern eingesetzt werden.

• Textiler Dauerlauf oder wie Geokunststoffe durch eine hohe Nutzungsdauer nachhaltig werden
• STFI lädt ein zum Bautextilien-Symposium mit den Schwerpunkten Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit (online)

Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit – Verzicht oder Wachstumschance? Diese Frage begegnet uns immer häufiger, auch beim Thema Bauen mit Textil. Auswirkungen und Konsequenzen einer Entscheidung für mehr Nachhaltigkeit müssen wir dabei jedoch immer hinterfragen. Denken wir beispielsweise an die zweifelsfrei notwendige Infrastruktur, auf die eine moderne, industriell geprägte Gesellschaft angewiesen ist, müssen hier andere Lösungen als bloßer Verzicht gefunden werden.

Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit durch Geokunststoffe - Unter diesem Leitthema lädt das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. zusammen mit seinen Mitveranstaltern ein zum 15. Symposium „BAUTEX – Bauen mit Textilien“ am 26. und 27. Januar 2022.

Marian Hierhammer, Leiter der Prüfstelle am STFI, sagt dazu: „Geokunststoffe, die unsichtbaren Arbeiter im Untergrund, haben sich über die letzten Jahrzehnte zu einem bedeutenden Element bei innovativen Bauweisen im Erd- und Grundbau entwickelt. Dies ist nicht nur in den vielen Funktionen wie z. B. Filtern, Bewehren, Trennen, Dichten begründet, die sie bei den unterschiedlichsten Anwendungen übernehmen. Positive Praxiserfahrungen beim Einsatz von Geokunststoffen, ihre stetige Weiterentwicklung und ‚Ausstattung‘ mit neuen Funktionen tragen ebenso dazu bei. Mit dem Nachweis einer hohen Dauerhaftigkeit und damit verbundenen längeren Nutzungsdauer bieten die Geokunststoffe im Grunde ein perfektes Beispiel für Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit.“

Das Symposium richtet sich an Akteure aus Industrie, Forschung und Bildung, aber auch an Vertreter aus Verwaltung und regelsetzenden Bereichen. Die BAUTEX wird – anders als zunächst geplant – als Onlineveranstaltung durchgeführt.

• Wechsel in den Organen des STFI vollendet

Mit Beginn des Monats November 2021 ist die Führung des Sächsischen Textilforschungsinstitutes an Dr. Heike Illing-Günther übergegangen. Sie nimmt fortan die Position des Geschäftsführenden Direktors wahr. Der bisherige Direktor, Dipl.-Ing.-Ök. Andreas Berthel, übergibt die laufenden Geschäfte und wechselt in den Vorstand des Institutes als Vorstandsvorsitzender. Für seine langjährige Tätigkeit als außerordentlich erfolgreicher geschäftsführender Direktor bedanken sich alle Mitarbeiter des STFI ganz herzlich.

Der langjährige Vorstandsvorsitzende und erste geschäftsführende Direktor des STFI, Prof. Dr.-Ing. Hilmar Fuchs, als auch der Stellvertretende Vorsitzende des Vorstandes, Dipl.-Ing. Hans Martin Wohlfart, beenden altersbedingt ihre Vorstandstätigkeit.

Neben der Ernennung von Dr. Heike Illing-Günther zur neuen Geschäftsführenden Direktorin, berief der Vorstand Dipl.-Inform. Hendrik Beier zum Stellvertretenden Geschäftsführenden Direktor des STFI. Beide sind langjährige und erfahrene Mitarbeiter des Institutes und können dadurch die Grundwerte, wie Innovationsstärke und Kundennähe in ihre zukünftige Tätigkeit einbringen.

Dr. rer. nat. Heike Illing-Günther ist verheiratet und Mutter von drei erwachsenen Söhnen. Ihr Studium der Chemie und Werkstofftechnik absolvierte sie an der Bergakademie Freiberg und der Technischen Universität Chemnitz, das sie 1992 mit dem Diplom abschloss.

Nach ihrer Promotion (1995) an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena auf dem Gebiet der Lebensmittel- und Umwelttoxikologie erfolgte 1996 ihr Einstieg in die Textilprüfung am Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland in Greiz. Arbeitsschwerpunkte der folgenden 10 Jahre waren neben der chemische Textilanalytik und dem Qualitätsmanagement der akkreditierten Prüfstelle, die Textilmikroskopie/Digitale Bildverarbeitung und -auswertung sowie die Textilbeschichtung, die Oberflächenmodifizierung sowie Projekte zu Smart Textiles.

Seit 2006 ist sie am Sächsischen Textilforschungsinstitut (STFI) Chemnitz tätig. Hier stieg sie in der Abteilung Technische Textilien/Web- & Maschenwaren ein und beschäftigte sich mit Projekten im Bereich der Technischen Textilien, vor allem der textilen Halbzeuge für endlosfaserverstärkte Kunststoffe sowie der Funktionsintegration in textile Halbzeuge und Smart Textiles.

Seit 2010 arbeitete Dr. Heike Illing-Günther als Forschungsleiter des Institutes. Außerdem ist sie ebenfalls seit 2001 als nationaler und internationaler Fachgutachter tätig, ebenso wie als Lehrbeauftragter an der TU Chemnitz und der TU Dresden sowie der Kunsthochschule Berlin Weißensee.

• Delegationen der GRÜNEN aus sächsischem Landtag und Europaparlament besuchen Sächsisches Textilforschungsinstitut

Die Bundestagswahl 2021 rückt näher und Politiker:innen aus Bund und Ländern sind aktiv in ihrem Wahlkampf unterwegs. Schlagworte wie Nachhaltigkeit, Ressourcen- und Umweltschonung, Kreislaufwirtschaft und Innovation finden sich in den Programmen vieler Parteien wieder und sind wichtiger Bestandteil so mancher Zukunftsvision. Das Thema Forschung spielt dabei oft eine tragende Rolle.

Das Sächsische Textilforschungsinstitut e. V. (STFI) empfing in dieser Woche gleich zwei Mal politischen Besuch. Am 07.09. stattete die Europa-Parlaments-Abgeordnete Anna Cavazzini (DIE GRÜNEN/EFA) dem renommierten Forschungsinstitut einen Besuch ab. Als Vorsitzende des Binnenmarktausschusses des Europäischen Parlaments wirkt Sie an Gesetzesvorschlägen zum Europäischen Green Deal mit. Dafür sucht Sie den Austausch mit Expert:innen und Stakeholdern. Zudem wollte Cavazzini, welche selbst in Chemnitz studierte, mit dem Termin auch Sichtbarkeit für die innovative Arbeit in Sachsen erzeugen. Am STFI konnte Sie sich einen Überblick zu den Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in der Textilbranche verschaffen. Bei der Präsentation des Institutes wurde der Fokus auf erfolgreiche, zum Teil internationale, nachhaltige und „grüne“ Projekte gelegt. Themen rund um alternative Rohstoffquellen und nachwachsende Rohstoffe für Hochleistungs- und Chemiefasern waren ebenso Gegenstand der Vorstellung. Ob Fassaden-, Dach- und Gleisbettbegrünungen oder Pflanzeninseln: in diesen Bereichen hat das Sächsische Textilforschungsinstitut seit vielen Jahren immer wieder innovative Projekte initiiert, die durch den Transfer von Forschungsergebnissen zum Teil auch den Weg auf den Markt gefunden haben. Im Anschluss fand in der „Textilfabrik der Zukunft“, einem der Forschungs- und Versuchsfelder am STFI, eine angeregte Diskussion über Urban Farming, CE-Zertifizierung, Energieeffizienz und Verbraucherschutz zwischen der Abgeordneten Anna Cavazzini und der zukünftigen Geschäftsführenden Direktorin, Dr. Heike Illing-Günther sowie weiteren Mitarbeitern des STFI statt.

Einen Tag darauf, am 08.09., empfing das STFI eine Delegation der Fraktion BÜNDNIS 90/DIE GRÜNEN des sächsischen Landtages. Als Abschluss einer Klausurtagung am 7. und 8. September besuchten die Abgeordneten in kleinen Gruppen lokale Einrichtungen, Initiativen und Institutionen aus den Bereichen Zivilgesellschaft, Forschung und Wirtschaft. Das Sächsische Textilforschungsinstitut durfte sich dabei auf die Fraktionsvorsitzende Franziska Schubert und den Wirtschaftspolitischen Sprecher Gerhard Liebscher freuen. Wie schon am Vortag konnten hier interessante Gespräche zu den Themen Nachhaltigkeit, Ressourcenschonung, Prüfung, Zertifizierung und Innovation in der Forschung geführt werden. Zu Beginn wurde das Institut vorgestellt, im Anschluss daran fand ein kleiner Rundgang durch ausgewählte Technika des STFI statt.

In der vergangenen Woche konnte auch der Oberbürgermeister der Stadt Chemnitz, Sven Schulze, welcher bereits seit Oktober 2020 im Amt ist, seinen Antrittsbesuch am Sächsischen Textilforschungsinstitut durchführen. Coronabedingt musste dieser immer wieder verschoben werden. Bei einem Rundgang am 02.09. lernte er die Arbeiten des Institutes im Bereich technischer Textilien, Vliesstoffe, textiler Leichtbau Veredlung und Digitalisierung kennen und zeigte sich beeindruckt von der Vielseitigkeit der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten am STFI. Die gute Kooperation der Forschungseinrichtung mit der Stadt soll auch unter Sven Schulze fortgeführt werden.

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.

• Erweiterte Forschungskompetenzen mit neuen Technika für Prüfung und Textilrecycling

Am 22. Juli 2021 legte das Sächsische Textilforschungsinstitut e. V. (STFI) auf einem rund 9.000 m² großen Baugelände in Chemnitz den Grundstein für einen neuen Gebäudekomplex. Die Vergrößerung des Forschungsinstitutes schafft Platz für neue Anlagen und erweitert die Kompetenzen im Bereich Textilrecycling und Prüfung. Der Bau des neuen Zentrums für Nachhaltigkeit wird vom Freistaat Sachsen anteilig gefördert und soll im kommenden Jahr fertiggestellt werden.

Dem Begriff der Nachhaltigkeit soll in vielerlei Hinsicht Rechnung getragen werden: Hauptschwerpunkte der zukünftigen Arbeiten im neuen Zentrum für Nachhaltigkeit am STFI werden das faserbasierte mechanische Recycling von textilen Flächen und Garnen und nachfolgende Forschungsarbeiten zu deren Wiederverwendbarkeit sein. Die Technika werden mit modernsten Filteranlagen sowie einer Fotovoltaik-Anlage ausgerüstet. Weiterhin werden im Gebäude Prüfstände für Laserschutzkleidung, Atemschutzmasken und weiterer medizinischer Schutzausrüstung aufgebaut. Mit diesen Investitionen will man den Anforderungen an ein leistungsstarkes Prüfinstitut gerecht werden.

Mit der Einbindung eines modernen Showrooms in den Gebäudekomplex, der sowohl als Beratungs- als auch Kreativraum genutzt werden kann, wird die Möglichkeit geschaffen, Ergebnisse von Forschungsarbeiten in Szene zu setzen und in entspannter Atmosphäre mit Partnern über zukünftige Forschungsinhalte zu diskutieren.

Ein zusätzliches Highlight sind 10 nicht öffentliche Ladestationen für batterieelektrische Fahrzeuge, damit Gäste und Mitarbeiter ihre PKW mit Energie versorgen können.

Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) blicken zurück auf 100 Jahre erfolgreiche Textilforschung. 1921 wurde in Reutlingen mit der Gründung des Deutschen Forschungsinstituts für Textilindustrie der Grundstein gelegt. Heute bilden die DITF das größte Textilforschungszentrum Europas.

Dem Ziel, die heimische Industrie mit unabhängiger Forschung zu unterstützen, wurde die neue Einrichtung schnell gerecht. Mit dem Technikum als Lehranstalt, dem Prüfamt als Dienstleister und dem Forschungsinstitut als Ideengeber trägt das Reutlinger Institut in den folgenden Jahrzehnten zum wirtschaftlichen Erfolg der deutschen Textilindustrie bei. Über die Jahre entstehen weitere Standorte in Stuttgart und Denkendorf, die 1979 in Denkendorf zu den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung zusammengeführt werden.

Heute forschen die DITF über die gesamte textile Wertschöpfungskette und beziehen dabei auch Unternehmensabläufe und Geschäftsmodelle ein. Die DITF arbeiten interdisziplinär: Chemiker, Biologen, Maschinenbauer, Verfahrenstechniker, Kybernetiker, Informatiker und Wirtschaftswissenschaftler forschen gemeinsam an allen textilen Zukunftsthemen. Sie engagieren sich in regionalen, nationalen und internationalen Netzwerken. Die DITF freuen sich auf die Herausforderungen von morgen. Deshalb heißt das Motto dieses Jubiläumsjahres: let’s celebrate the textile future.

• Kohlenstoff mit mehreren Leben

Geht es um die Zukunft der motorisierten Mobilität, reden alle vom Antrieb: Wie viel E-Auto, wie viel Verbrenner verträgt die Umwelt und braucht der Mensch? Zugleich stellen neue Antriebe erhöhte Anforderungen nicht nur an den Motor, sondern auch an dessen Gehäuse und die Karosse: Für solch anspruchsvolle Anwendungen kommen häufig Carbonfasern zum Einsatz. Wie der Antrieb der Zukunft, sollten auch die Werkstoffe am Fahrzeug umweltfreundlich sein. Deshalb ist Recycling von Carbonfasern gefragt. Lösungen dafür haben Institute der Zuse-Gemeinschaft entwickelt.

Carbonfasern, auch als Kohlenstofffasern oder verkürzt als Kohlefasern bekannt, bestehen fast vollständig aus reinem Kohlenstoff. Sehr energieaufwändig wird er bei 1.300 Grad Celsius aus dem Kunststoff Polyacrylnitril gewonnen. Die Vorteile der Carbonfasern: Sie haben kaum Eigengewicht, sind enorm bruchfest und stabil. Solche Eigenschaften benötigt man z.B. am Batteriekasten von E-Mobilen oder in Strukturbauteilen der Karosserie. So arbeitet das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) aktuell gemeinsam mit Industriepartnern daran, statisch-mechanische Stärken der Carbonfasern mit Eigenschaften zur Schwingungsdämpfung zu verknüpfen, um die Gehäuse von E-Motoren im Auto zu verbessern. Angedacht ist in dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt die Entwicklung sogenannter Hybridvliesstoffe, die neben der Carbonfaser als Verstärkung weitere Faserstoffe enthalten. „Wir wollen, die Vorteile unterschiedlicher Faserstoffe verbinden und so ein optimal auf die Anforderungen abgestimmtes Produkt entwickeln“, erläutert Marcel Hofmann, STFI-Abteilungsleiter Textiler Leichtbau.

Damit würden die Chemnitzer Forschenden bisherige Vliesstoff-Lösungen ergänzen. Sie blicken auf eine 15-jährige Geschichte in der Arbeit mit recycelten Carbonfasern zurück. Der globale Jahresbedarf der hochwertigen Fasern hat sich im vergangenen Jahrzehnt fast vervierfacht, laut Angaben der Industrievereinigung AVK auf zuletzt rd. 142.000 t. „Die steigende Nachfrage hat das Recycling immer stärker in den Fokus gerückt“, betont Hofmann. Carbonfaserabfälle sind ihm zufolge für etwa ein Zehntel bis ein Fünftel des Preises von Primärfasern erhältlich, müssen aber noch aufbereitet werden. Dreh- und Angelpunkt für den Forschungserfolg der recycelten Fasern sind konkurrenzfähige Anwendungen. Die hat das STFI nicht nur am Auto, sondern auch im Sport-Freizeitsektor sowie in der Medizintechnik gefunden, so in Komponenten für Computertomographen. "Während Metalle oder Glasfasern als potenzielle Konkurrenzprodukte Schatten werfen, stört Carbon die Bilddarstellung nicht und kann seine Vorteile voll ausspielen“, erläutert Hofmann.

Papier-Knowhow nutzen
Können recycelte Carbonfasern nochmals den Produktkreislauf durchlaufen, verbessert das ihre CO2-Bilanz deutlich. Zugleich gilt: Je kürzer die Carbonfasern, desto unattraktiver sind sie für die weitere Verwertung. Vor diesem Hintergrund entwickelten das Forschungsinstitut Cetex und die Papiertechnische Stiftung (PTS), beide Mitglieder der Zuse-Gemeinschaft, im Rahmen eines Forschungsvorhabens ein neues Verfahren, das bislang wenig geeignet erscheinende Recycling-Carbonfasern ein zweites Produktleben gibt. „Während klassische Textilverfahren die ohnehin sehr spröden Recycling-Carbonfasern in Faserlängen von mind. 80 mm trocken verarbeiten, beschäftigten wir uns mit einem Verfahren aus der Papierindustrie, welches die Materialien nass verarbeitet. Am Ende des Prozesses erhielten wir, stark vereinfacht gesprochen, eine flächige Matte aus recycelten Carbonfasern und Kunststofffasern“, erläutert Cetex-Projektingenieur Johannes Tietze das Verfahren, mit dem auch 40 mm kurze Carbonfasern zu attraktiven Zwischenprodukten recycelt werden können. Das danach in einem Heißpressprozess entstandene Erzeugnis dient als Grundmaterial für hochbelastbare Strukturbauteile. Zusätzlich wurden die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge durch die Kombination mit endlosfaserverstärkten Tapes verbessert. Das Recyclingprodukt soll, so die Erwartung der Forschenden, glasfaserverstärkten Kunststoffen, Konkurrenz machen, z.B. bei Anwendungen im Schienen- und Fahrzeugbau. Die Ergebnisse fließen nun in weiterführende Forschung und Entwicklung im Kooperationsnetzwerk Ressourcetex ein, einem geförderten Verbund von 18 Partnern aus Industrie und Wissenschaft.

Erfolgreiche Umsetzung in der Autoindustrie
Industriereife Lösungen für die Verwertung von Carbonfaser-Produktionsabfällen werden im Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung Rudolstadt (TITK) entwickelt. Mehrere dieser Entwicklungen wurden mit Partnern beim Unternehmen SGL Composites in Wackersdorf industriell umgesetzt. Die Aufbereitung der so genannten trockenen Abfälle, hauptsächlich aus Verschnittresten, erfolgt nach einem eigenen Verfahren. „Dabei führen wir die geöffneten Fasern verschiedenen Prozessen zur Vliesherstellung zu“, sagt die zuständige Abteilungsleiterin im TITK, Dr. Renate Lützkendorf. Neben den Entwicklungen für den Einsatz z.B. im BMW i3 in Dach oder Hintersitzschale wurden im TITK spezielle Vliesstoffe und Verfahren für die Herstellung von Sheet Molding Compounds (SMC) etabliert, das sind duroplastische Werkstoffe, die aus Reaktionsharzen und Verstärkungsfasern bestehen und zum Pressen von Faser-Kunststoff-Verbunden verwendet werden. Eingang fand dies z.B. in einem Bauteil für die C-Säule des 7er BMW. „In seinen Projekten setzt das TITK vor allem auf die Entwicklung leistungsfähigerer Prozesse und kombinierter Verfahren, um den Carbonfaser-Recyclingmaterialien auch von den Kosten her bessere Chancen in Leichtbauanwendungen einzuräumen“, betont Lützkendorf. So liege der Fokus gegenwärtig auf dem Einsatz von CF-Recyclingfasern in thermoplastischen Prozessen zur Platten- und Profilextrusion. „Ziel ist es, die Kombination von Kurz- und Endlosfaserverstärkung in einem einzigen, leistungsfähigen Prozess-Schritt zu realisieren.“