Aus der Branche

Auf den ersten Blick haben Ruderboote, der Airbus 380, Sicherheitsausrüstungen oder Stadionüberdachungen nur wenig gemeinsam. Dabei erhalten sie ihre spezifischen Eigenschaften unter anderem durch den Einsatz von speziellen Fasern: Aramidfasern und Kohlenstofffasern (Carbonfasern) werden zu Spezialgarnen verarbeitet, die häufig als Verbundstoffe eingesetzt werden. Die Nachfrage nach diesen Fasern wächst, da weltweit versucht wird, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern; neue Lösungen sind erforderlich, um das Gewicht zu reduzieren und schwere Metallteile zu ersetzen.

Aramidfasern werden in einem sehr aggressiven, hochchemischen Prozess hergestellt. Auch das Verfahren, mit dem das polymere Ausgangsprodukt aus Acryl produziert wird, das zur Herstellung von Kohlenstofffasern verwendet wird, ist zwar ein anderer, aber nicht minder schwieriger Vorgang. Bei diesen anspruchsvollen Prozessen sind die Zahnradpumpen nicht nur für die hochpräzise Steuerung der Schmelzeförderung verantwortlich; Langlebigkeit, Widerstandsfähigkeit in einer aggressiven Umgebung und Kosteneffizienz spielen eine ebenso entscheidende Rolle.

Spezielle Werkstoffe für spezielle Aufgaben
Der Prozess, die erwartete Lebensdauer der Pumpe und die Wartungshäufigkeit sind für die Wahl der Materialien, aus denen die Pumpe und ihre Komponenten hergestellt werden, die ausschlaggebenden Faktoren. Für ein optimales Ergebnis bietet Oerlikon Barmag Lösungen, die unterschiedliche Werkstoffe und neueste Technologien intelligent miteinander kombinieren. Ob Oberflächen mit keramischer Beschichtung, Zahnräder und Wellen mit DLC Beschichtungen, Pumpen aus Kobaltlegierungen (StelliteTM) oder die robusten und langlebigen Oerlikon Barmag-Hybridkonstruktionen aus Zirkoniumoxid-Keramik und Duplex-Stahl, die hochpräzisen Pumpen der ZP- und GM-Baureihen werden je nach Einsatzart optimiert ausgelegt. Unterschiedliche Dichtsysteme und individuelle Antriebskonzepte runden das Pumpenprogramm ab.

• Wie überkritisches Kohlendioxid die elektrochemische Reduktion von CO2 beeinflusst

Auf dem Weg zu einer klimaneutralen Industrie spielt die elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid eine wichtige Rolle: Mit ihrer Hilfe lässt sich unter Einsatz erneuerbarer Energien CO2 in Brennstoffe oder Grundchemikalien umwandeln. Der Haken an der Sache: Bislang funktioniert diese Katalyse lediglich im Labor. Bei der Übertragung auf den industriellen Maßstab treten immer noch Schwierigkeiten auf – von der begrenzten Haltbarkeit der Katalysatorsysteme bis zur unerwünschten Entwicklung von Wasserstoff. Forschende der Ruhr-Universität Bochum, des Fritz-Haber-Instituts und des Fraunhofer UMSICHT haben sich auf die Suche nach Lösungen gemacht und dabei den Einfluss von überkritischem Kohlendioxid auf die elektrochemische Reduktion von CO2 untersucht.

Im Zentrum ihrer Überlegungen stand sogenanntes überkritisches Kohlendioxid. Kurz: scCO2. Dabei handelt es sich um Kohlenstoffdioxid in einem fluiden Zustand – sowohl über seiner kritischen Temperatur als auch über seinem kritischen Druck. »Jüngste Berichte haben gezeigt, dass die Entwicklung von Wasserstoff bei der elektrochemischen Reaktion signifikant unterdrückt werden kann, wenn aprotische Lösungsmittel mit wohldefiniertem Wassergehalt als Elektrolyt verwendet werden«, erläutert Ulf-Peter Apfel, Professor an der Ruhr-Universität Bochum und Wissenschaftler am Fraunhofer UMSICHT. »Da eine Erhöhung des CO2-Drucks zu einer höheren CO2-Konzentration in aprotischen Lösungsmitteln führt, schien die Verwendung von überkritischem Kohlendioxid als Lösungsmittel eine elegante Möglichkeit.«

In der Folge führten die Forschenden eine Vergleichsstudie durch: Sie beleuchteten die Katalyse sowohl unter normalen als auch unter überkritischen Bedingungen und setzten dabei auf kohlenstoffgeträgerte Kupferkatalysatoren als Benchmark-Systeme. »Wir konnten u.a. zeigen, dass die Verwendung von überkritischem Kohlendioxid zu einer Unterdrückung der Entwicklung von Wasserstoff und zur Bildung von Ameisensäure führt«, so Ulf-Peter Apfel. »Um die vorteilhaften Eigenschaften von scCO2 für die elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid zu nutzen, wird sich die zukünftige Forschung auf die Untersuchung weiterer Katalysatoren für den Einsatz mit scCO2-Gemischen, alternativen Co-Lösungsmitteln und die Verbesserung der Elektrodenstabilität konzentrieren.«

Elf führende Unternehmen aus sechs Ländern haben im September 2020 unter der Leitung des nova-Instituts (Deutschland) die Renewable Carbon Initiative (RCI) gegründet. Ziel der Initiative ist es, den Übergang von fossilen Rohstoffen wie Erdöl, Erdgas und Kohle zu erneuerbarem Kohlenstoff für alle organischen Chemikalien und Materialien zu unterstützen und zu beschleunigen.

Neben Lenzing sind diese zehn Unternehmen Gründungsmitglieder der RCI und bilden auch den Kernbeirat: Beiersdorf (Deutschland), Cosun Beet Company (Niederlande), Covestro (Deutschland), Henkel (Deutschland), LanzaTech (USA), NESTE (Finnland), SHV Energy (Niederlande), Stahl (Niederlande), Unilever (Großbritannien) und UPM (Finnland).

Die Renewable Carbon Initiative befasst sich mit dem Kernproblem des Klimawandels, der Gewinnung und Nutzung von fossilem Kohlenstoff. Die Vision ist klar formuliert: Bis 2050 soll fossiler Kohlenstoff vollständig durch erneuerbaren Kohlenstoff aus alternativen Quellen ersetzt werden: Biomasse, direkte CO2-Nutzung und Recycling. Die Gründer sind überzeugt, dass die organische Chemie- und Materialindustrie nur so nachhaltig, klimafreundlich und Teil der Kreislaufwirtschaft – sprich Teil der Zukunft – werden kann.

Robert van de Kerkhof, Chief Commercial Officer der Lenzing Gruppe: „Wir bei Lenzing glauben, dass wir systemischen Wandel nur durch strategische Partnerschaften erreichen können. Daher unterstützen wir die Renewable Carbon Initiative. Es ist der richtige Schritt und voll und ganz im Einklang mit unserer Unternehmensstrategie. Deshalb sind wir von Anfang an Teil der RCI und ihrer Verpflichtung, sofort zu handeln.“ Michael Carus, CEO des nova-Instituts und Leiter der Renewable Carbon Initiative: „Hier geht es um eine grundlegende Veränderung in der chemischen Industrie. So wie die Energiewirtschaft auf erneuerbare Energien umgestellt wird, wird erneuerbarer Kohlenstoff das neue Fundament der zukünftigen Chemie- und Materialindustrie. Die Initiative beginnt heute und wird von nun an sichtbar präsent sein. Wir wollen den Wandel beschleunigen.“

Die RCI will vorwiegend über drei Wege Veränderungen bewirken: Sie zielt zum einen darauf ab, branchenübergreifende Plattformen zu schaffen, die die Machbarkeit von erneuerbarem Kohlenstoff bei konkreten Aktivitäten demonstrieren. Zweitens wird ein Hauptziel darin bestehen, sich für Gesetzes-, Steuer- und Regulierungsänderungen einzusetzen, um für erneuerbaren Kohlenstoff gleiche wirtschaftliche Wettbewerbsbedingungen zu schaffen. Der dritte Weg wird schließlich darin bestehen, durch die Schärfung des Bewusstseins und des Verständnisses für erneuerbaren Kohlenstoff in der Geschäftswelt und der breiten Öffentlichkeit eine größere Anziehungskraft für nachhaltige Alternativen zu schaffen.

Mit insgesamt elf internationalen Mitgliedsunternehmen und der persönlichen Unterstützung von mehr als 100 Branchenexperten legte die RCI einen starken Start hin. Die Initiative hofft, in den kommenden Monaten viele weitere Mitglieder und Unterstützer zu gewinnen, um die starke Dynamik der Initiative aufrechtzuerhalten. Gemeinsam wird die RCI den Übergang von fossilem zu erneuerbarem Kohlenstoff für alle organischen Chemikalien und Materialien unterstützen und beschleunigen.

Letztendlich ist das Ziel ebenso komplex wie einfach: erneuerbare Energien und erneuerbarer Kohlenstoff für eine nachhaltige Zukunft. Im Rahmen der RCI wird sich Lenzing insbesondere auf die weitere Ökologisierung der Textil- und Vliesstoffbranchen konzentrieren. Lenzing wird dieses Konzept fördern und ihre Partner ermutigen, Teil dieser Vision zu werden.

Mehr Informationen zur Renewable Carbon Initiative finden Sie unter www.renewable-carbon-initiative.com.

In dem vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) geförderten Verbundprojekt „AeroFurnace“ ist es dem Konsortium, bestehend aus dem Bayerischen Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. (ZAE Bayern) als Verbundkoordinator, dem Ofenbauer FCT Systeme und der SGL Carbon, gelungen, die Wärmedämmeigenschaften eines neuen Verbundwerkstoffs gegenüber kommerziell verfügbaren filzbasierten Kohlenstoff-Werkstoffen um bis zu 120 Prozent zu verbessern. Damit konnten die Projektpartner in eine neue Qualitätsstufe der Wärmedämmung bei industriellen Hochtemperaturanwendungen vorstoßen und den Weg für energieeffizientere Wärmedämmung ebnen.

Dr. Gudrun Reichenauer, Koordinatorin des Verbundprojekts und Leiterin der Arbeitsgruppe Nanomaterialien am ZAE Bayern: „In diesem Projekt ist es uns durch intensive Zusammenarbeit gelungen, neueste Erkenntnisse aus der Welt der Nanomaterialien für den Markt zugänglich zu machen und damit neue Maßstäbe im Bereich der Wärmedämmmaterialien zu setzen.“

Dr. Thomas Kirschbaum, Leiter des Projekts bei der SGL Carbon: „In Ofensimulationen beim Partner FCT konnten wir bereits nachweisen, was das neue Material kann: Je nach Temperaturprogramm können mit dem neuen Wärmedämmwerkstoff bis zu 40 Prozent der benötigten Prozessenergie eingespart werden. Das Potential des neuen Werkstoffs ist groß.“ Diese Vorhersage wird im Rahmen des noch laufenden BMWi-Projekts im zweiten Halbjahr 2020 in einem Demonstratorbauteil unter realen Bedingungen überprüft werden.

Dr. Jürgen Hennicke, Leiter des Projekts und der F&E-Abteilung bei FCT Systeme: „Als führender Hersteller von industriellen Vakuum- oder Schutzgas-Hochtemperaturöfen können wir mit der neuen Generation von Isoliermaterialien Öfen realisieren, die ein günstigeres Verhältnis von Nutzraum zu den Außenmaßen haben, und damit dem Kunden eine bessere Kosteneffizienz und Produktivität bieten.“

Aktuell konnte anhand von Labormustern in Form von Platten bereits gezeigt werden, dass sich die Herstellung des neuen Werkstoffs über technisch einfache Prozesse abbilden lässt und prinzipiell gut skalierbar ist. Bis zum serienreifen Produkt ist allerdings noch ein Stück Weg zu gehen.

Der drittgrößte Anteil der Endenergie in Deutschland wird für die Erzeugung von Wärme in industriellen Prozessen verbraucht (22,6 Prozent). In vielen Branchen, z. B. in der Stahl- und Keramikindustrie, laufen energieintensive Hochtemperaturprozesse oberhalb von 1000°C ab – diese allein benötigen knapp 50 Prozent der industriellen Prozesswärme. Geeignete Wärmedämmmaterialien können den Energiebedarf bei gleichbleibendem Nutzvolumen deutlich senken.

Kohlenstoffdioxid-basierte Faser für den Klimaschutz und interdisziplinäre Ausbildung mit neuartigem Smart Textiles-Prüfstand

Die Wilhelm-Lorch-Stiftung mit Sitz in Frankfurt am Main zeichnet am 25. Juni 2020 ein Projekt des Instituts für Textiltechnik der RWTH Aachen University, kurz ITA, aus und vergibt einen Förderpreis an die ITA-Absolventin Ricarda Wissel. Sie wird für ihre herausragende Bachelor-Arbeit „Anwendung von elastischen Garnen aus thermoplastischem Polyurethan auf Kohlenstoffdioxid-Basis in Strümpfen“ mit einem Förderpreisgeld für eine fachspezifische Weiterbildung prämiert. Das ITA erhält den Projektförderpreis für das Projekt „Smart Textiles – eine interdisziplinäre Ausbildung zur Förderung wissenschaftlicher Nachwuchskräfte in Zukunftstechnologien“, das der ITA-Promovend Simon Kammler bei der Wilhelm-Lorch-Stiftung eingereicht hatte.
 
Kohlenstoffdioxid-basierte Faser aus Industrieabfällen trägt zum Klimaschutz bei

Der ITA-Wissenschaftler Dr.-Ing. Pavan Manvi hat am ITA einen Schmelzspinnprozess zur Herstellung eines Garns aus kohlenstoffdioxid-basiertem thermoplastischem Polyurethan entwickelt. Die ITA-Studentin Ricarda Wissel setzte in ihrer Bachelorarbeit erstmals das am ITA ausgesponnene Garn erfolgreich in einem textilen Endprodukt ein. In Zusammenarbeit mit der Firma FALKE und Dr. Manvi, die Frau Wissels Arbeit betreut haben, wurde mithilfe des Garns eine Socke hergestellt (s. Abbildung „FALKE-Socke mit Kohlenstoffdioxid-Filamenten“).

Durch die Wiederverwendung von Kohlenstoffdioxid aus Industrieabfällen als Rohstoff für Textil- und Bekleidungsprodukte wird die Kohlenstoffdioxid-Bilanz verbessert und trägt so direkt zum Klimaschutz bei. Der Förderpreis der Wilhelm-Lorch-Stiftung ist mit 6.000 € für die fachspezifische Weiterbildung von Frau Wissel dotiert.

Interdisziplinäre Ausbildung mit Entwicklung eines neuartigen Messstandes für zukunftsweisendes Forschungsfeld „Smart Textiles“

Die Entwicklung von Textilien mit digitalen Zusatzfunktionen, sogenannten „Smart Textiles“, gelten als zukunftsweisendes Forschungsfeld. ITA-Doktorand Simon Kammler hat in seine Projekteinreichung ein Konzept für eine Vorlesungsreihe zu Smart Textiles am ITA vorgestellt und entwickelt einen neuartigen Messstand zur Messung der Kapazität und Leitfähigkeit von Fasern. Das Projekt wird von der Wilhelm-Lorch-Stiftung mit einem Preisgeld in Höhe von 10.000 Euro gefördert.

Smart Textiles ermöglichen die Interaktion des Textils mit der Umgebung und dem menschlichen Anwender. Daher sind sie heute in vielen Bereichen des Alltags wie Sport, Gesundheit, Wohnen, Leben und Mobilität gefragt und bieten völlig neue praktische Lösungsansätze. In Kombination mit digitalen vernetzten Diensten versprechen Smart Textiles Unterstützung und Innovation in fast allen Situationen des täglichen Lebens.

Mit der Konzeption einer neuen Vorlesungsreihe unterstützt Simon Kammler das ITA in seinem Ziel, den wissenschaftlichen Nachwuchs bestmöglich auszubilden. Im Vordergrund steht dabei das Vermitteln von weitreichenden interdisziplinären Kompetenzen, um Herausforderungen aktueller Forschungsfelder meistern zu können.

Hintergrund:

Die Wilhelm-Lorch-Stiftung fördert besonders begabte Nachwuchskräfte aus allen Bereichen der Textil- und Modebranche. Ihr Zweck ist die Förderung der fachspezifischen Aus- und Weiterbildung sowie die Förderung von Projekten an Hochschulen, Akademien und Berufsschulen, die sich durch nachhaltige Vermittlung innovativer Lerninhalte in Wissenschaft und Forschung auszeichnen. Insgesamt wurden in 2020 dreizehn Förderpreise vergeben. Aufgrund der Corona-Krise musste das Forum der TextilWirtschaft, in dessen Rahmen die Förderpreisverleihung sonst stattfindet, in 2020 leider ausfallen.

• EverMinds™ in der Praxis: ein weiterer Meilenstein auf Borealis‘ Weg zur Förderung der Kreislaufwirtschaft
• Produktionsstandorte in Kallo und Beringen erhalten ISCC-Plus-Zertifizierung
• Zusammenarbeit mit vor- und nachgelagerten Partnern entlang der Wertschöpfungskette, wie beispielsweise Neste und Henkel

Borealis hat mit der Produktion von auf erneuerbaren Rohstoffen basierendem Polypropylen (PP), in Kallo und Beringen in Belgien, begonnen. Dies ist das erste Mal, dass Borealis auf fossilen Brennstoffen basierende Rohstoffe in der kommerziellen PP-Produktion im Industriemaßstab durch eine Alternative ersetzt. Die belgischen Anlagen wurden vor kurzem von der International Sustainability and Carbon Certification (ISCC) Organisation mit dem ISCC-Plus-Zertifikat für ihr erneuerbares PP ausgezeichnet. Borealis bringt damit sein Engagement für die Kreislaufwirtschaft auf die nächste Stufe und fördert seine Ziele im Rahmen von EverMinds™. Dieser bahnbrechende Schritt in Richtung einer nachhaltigeren Produktion erfolgt in enger Kooperation mit vor- und nachgelagerten Partnern entlang der Wertschöpfungskette, wie beispielsweise Neste und Henkel. Das Unterfangen steht zudem im Einklang mit Borealis‘ Ziel, sicherzustellen, dass bis zum Jahr 2025 100 % seiner Verbrauchsgüter recycelbar oder wiederverwendbar sind oder auf Basis von Rohstoffen aus erneuerbaren Quellen produziert werden.

Kooperation entlang der Wertschöpfungskette im Sinne einer stärkeren Kreislauforientierung
Borealis und sein in der Wertschöpfungskette vorgelagerter Partner Neste bringen die Branche dank der Produktion von erneuerbarem PP, die im Dezember 2019 angelaufen ist, näher an eine Kunststoff-Kreislaufwirtschaft heran. Nach der Herstellung von Bio-Propan unter Verwendung seiner proprietären NEXBTL™-Technologie verkauft Neste sein Bio-Propan an Borealis’ Propan-Dehydrierungsanlage in Kallo. Dort wird es zu erneuerbarem Propylen, und in der Folge in den Anlagen in Kallo und Beringen zu erneuerbarem PP verarbeitet.

Die vor kurzem abgeschlossenen Audits durch eine unabhängige externe Organisation, führten zur ISCC-Plus-Zertifizierung des erneuerbaren PP, das sowohl in Kallo als auch in Beringen produziert wird. Diese Zertifizierung erfasst und analysiert die gesamte Wertschöpfungskette. Sie bestätigt, dass alle eingesetzten erneuerbaren Rohstoffe erneuerbar und nachhaltig produziert wurden und auch als solche zertifiziert sind, wobei unter anderem die Nachverfolgbarkeit bis zum Ursprungsort berücksichtigt wird.

Zu den nachgelagerten Partnern zählen eine Reihe von Branchen, wie beispielsweise der Konsumverpackungsbereich, der Automobilsektor, der Pharmabereich, sowie die Haushaltsgeräteindustrie, die ihre Endprodukte dank des erneuerbaren Propylens und Polypropylens, das in Borealis‘ Anlagen in Belgien produziert wird, mit einem geringeren Kohlenstofffußabdruck vermarkten können. Angesichts der steigenden Nachfrage arbeitet Borealis mit Partnern entlang der gesamten Wertschöpfungskette daran, die Verfügbarkeit der Rohstoffe weiter zu verbessern.

Henkel, ein globaler Marktführer in der Klebstoffindustrie, der für seine starken Marken in den Bereichen Wasch- und Reinigungsmittel sowie im Kosmetiksektor bekannt ist, hat die Werte der Kreislaufwirtschaft ebenfalls bereits übernommen. Indem das Unternehmen den Einsatz nachhaltiger Materialien zu einer zentralen Säule seiner Verpackungsstrategie gemacht hat, bekennt sich Henkel zur Zusammenarbeit mit seinen Partnern entlang der Wertschöpfungskette, um nachhaltige Verpackungslösungen zu forcieren. Die Nutzung von erneuerbarem PP in der Verpackung einer wichtigen Henkel-Marke, die im Laufe des Jahres umgesetzt wird, stellt einen weiteren Schritt im Rahmen seiner Bestrebungen dar, die Verwendung von Kunststoffneuware, die auf fossilen Brennstoffen basiert, bis 2025 um fünfzig Prozent zu senken.

„Die Herstellung von erneuerbarem PP auf Grundlage regenerierbarer Rohstoffe der zweiten Generation ist ein weiterer konkreter Schritt in Richtung einer kohlenstoffärmeren Zukunft“, erklärt Lucrèce Foufopoulos, Borealis Vorstandsmitglied für Polyolefins, Innovation and Circular Economy Solutions. „Die enge Zusammenarbeit mit Partnern, wie Neste und Henkel, die unseren EverMinds™-Mindset teilen, ist der Schlüssel, um gemeinsam eine bessere Zukunft zu gestalten. Kreislauforientiert zu denken bedeutet, Wachstumschancen zu nutzen, die den Umstieg auf eine Kreislaufwirtschaft beschleunigen.“

„Es ist großartig, zum ersten Mal in der Geschichte eine Propan-Dehydrierungsanlage zu sehen, die erneuerbares Propan als Ersatz für fossile Rohstoffe verwendet und es Borealis ermöglicht, für nachhaltigkeitsorientierte Marken wie Henkel Massenbilanz-zertifiziertes erneuerbares Polypropylen herzustellen. Dies ist ein außergewöhnliches Beispiel für eine Zusammenarbeit entlang der Wertschöpfungskette, die sich positiv auf die Nachhaltigkeit im Polymersektor auswirkt “, sagt Mercedes Alonso, Neste Vorstandsmitglied für Renewable Polymers and Chemicals.

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.

• BTE beteiligt sich an öffentlicher Konsultation

2015 verabschiedete die EU den Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft. Eine Maßnahme dieses Plans ist die Analyse des bestehenden Rahmens der EU-Produktpolitik. Die breite Palette von Produkten im EU Binnenmarkt unterliegt einer Vielzahl unterschiedlicher EU-Politiken, die sich in Bezug auf Anwendungsbereich, Art und Ansatz voneinander unterscheiden.

Diese Politiken umfassen verschiedene Formen von Rechtsvorschriften, Leitlinien sowie finanzielle und/oder Marktanreize. Sie verfolgen verschiedene politische Ziele, wie die Gewährleistung der Sicherheit von Menschen, die die Produkte nutzen oder verbrauchen, die Aufrechterhaltung eines fairen Wettbewerbs im EU-Binnenmarkt, Klima-, Umwelt- und Verbraucherschutz und die Förderung nachhaltigerer Produkte. Diese Ziele stehen im Allgemeinen in Einklang mit einer Kreislaufwirtschaft. Die politischen Instrumente wurden jedoch in ihrem jeweiligen spezifischen Kontext entwickelt, ohne dabei notwendigerweise den Übergang der EU zu einer kohlenstoffarmen Kreislaufwirtschaft zu berücksichtigen.

Dies soll sich nach Auffassung der EU zukünftig ändern. Um Änderungen in diesem Bereich vorzunehmen, wurde von Ende November 2018 bis zum 24. Januar 2019 eine öffentliche Konsultation durchgeführt. Die Abfrage konzentrierte sich auf Produktkategorien mit nachweislich hohem Potential für die Kreislaufwirtschaft.

Im Fokus standen die Produktkategorien Elektro- und Elektronik-Geräte, Möbel, Textilien (Kleidung, Schuhwerk, Teppiche usw.) und Spielzeug. Der BTE hat über den HDE an der Konsultation teilgenommen und für den Bereich Textilien auf die derzeitigen, bestehenden Regelwerke (z.B. Textilkennzeichnungsverordnung, ProduktsicherheitsVO, REACH, EU-Umweltzeichen, Abfallrahmenrichtlinie) hingewiesen.

Der BTE erachtet die bestehenden Regelwerke als völlig ausreichend, da sie den o.g. Zielen bereits schon heute gerecht werden. Der BTE hat darauf hingewiesen, dass weitere, schärfere Vorschriften und Regelwerke unverhältnismäßig sind und zusätzliche Bürokratie nach sich ziehen würden. Mit hoher Wahrscheinlichkeit wäre auch mit zusätzlichen Kosten für die jeweiligen Branchen zu rechnen.

Die Kommission wird die Beiträge der Konsultation zur Ausarbeitung einer Arbeitsunterlage verwenden, in der analysiert wird, inwiefern die Instrumente der EU-Produktpolitik den Übergang zur Kreislaufwirtschaft fördern und welche möglichen Lücken oder Hindernisse der Erreichung dieses Ziels im Wege stehen.

• 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.

Zum Thema innovative Baumwollprodukte und -technologien trat CCI Executive Director Bruce Atherley auf der 34. Internationalen Baumwolltagung in Bremen als einer der Redner auf. Atherley informierte die Teilnehmer über CCI’s neue Initiative „WHAT’S NEW IN COTTON™?“ und diskutierte im Expertenforum über neue Chancen für innovative Baumwollprodukte. Im Fokus der diesjährigen Bremer Baumwoll-Konferenz standen die Handlungsfelder nachhaltige Baumwoll- und Textilproduktion, Traceability sowie innovative textile Prozesse. Mehr als 450 Baumwollexperten aus aller Welt nahmen an der Veranstaltung teil.

Innovative textile Prozesse, Rückverfolgbarkeit von Baumwolle und Qualitätstextilien waren nur einige der Themen, die zum Teil kontrovers im historischen Rathaus der Hansestadt Bremen diskutiert wurden. Die Non-Profitmarketingorganisation CCI, vertreten durch Bruce Atherley, referierte über neue Technologien für Textilien aus Baumwolle und Baumwollmischgeweben und zeigte innovative Ideen auf, die mit USA-Baumwolle realisiert werden.

Das vor sechs Monaten erstmals von COTTON USA vorgestellte Innovationsprogramm WHAT’S NEW IN COTTON™? setzt auf Kooperation mit Innovationsunternehmen, um innovative Lösungen für ein neues Leistungsspektrum der USA-Baumwolle zu entwickeln. Argaman Technologies aus Israel entwickelte ein Verfahren, dass Baumwolle vor dem Spinnprozess unter Zugabe von Kupferkomponenten in die Faser hautfreundlicher macht und die Regeneration der Hautzellen unterstützt. Dieses Verfahren bietet sich beispielsweise für Bettwäsche, Unterwäsche und auch in der Kosmetikindustrie an.

Im Rahmen der Bremer Experten-Sessions waren ‚Tracebility‘ also Rückverfolgbarkeit und Nachhaltigkeit wichtige Themen. Die US Baumwollindustrie konnte in Bremen über Ihre Vorreiterrolle berichten. Die USA verfügen über eines der umfassendsten Systeme zur Überwachung und Messung aller relevanten Metriken im Bereich Nachhaltigkeit. Grundlage sind die Daten des USDA und die Daten der Field-to-Market Plattform (2006 gegründete Multistakeholder-Initiative).

Den meisten US-Farmen sind Familienunternehmen, denen das Land gehört, welches sie bewirtschaften. Ihre Felder befinden sich seit Generationen im Familienbesitz. In Amerika wird zunehmend nach dem Modell der Präzisionslandwirtschaft unter Einsatz modernster Technologien gearbeitet, wodurch der ökologische Fußabdruck fortschreitend reduziert wird. In den USA fällt der Baumwollanbau unter die Gesetzgebung des Lebensmittelanbaus.US-Baumwollfarmer unterliegen daher den umfangreichsten und strengsten Anbau-Reglementierungen weltweit, deren Einhaltung kontrolliert wird. Bei Nichteinhaltung drohen massive strafrechtliche und zivilrechtliche Folgen.

In den letzen 35 Jahren erzielte die amerikanische Baumwollindustrie grosse ökologische Verbesserungen und somit eine stete Optimierung des Fußabdrucks. Bis heute wurde eine 31%ige Reduzierung der Anbaufläche erzielt, die für die Produktion von einem Pfund Baumwolle nötig ist. Der Bodenabtrag im Gleichgewicht mit der Humusbildung wurde um 44% reduziert. Ein um 82% minimierter Wassereinsatz wurde erzielt, d.h. mehr Fasern wurden mit einem Liter Wasser hergestellt. Der Energieverbrauch wurde um 38%, die Treibhausgas- Emission um 30% gesenkt. Nur ein Drittel der gesamten US-Baumwollernte wird heute noch zusatzbewässert. Zwei Drittel kommen mit natürlichem Regen- und Grundwasser aus. Gleichzeitig wurde der Kohlenstoffgehalt im Boden um 30% erhöht.