Aus der Branche

• Clean Technology. Smart Factory.

Remscheid – Auf eine Reise in die Zukunft der Chemiefaserherstellung lädt Oerlikon alle Besucher der diesjährigen ITMA in Barcelona ein. Vom 20. bis 26. Juni 2019 zeigt der Weltmarktführer all seinen Gästen in einem virtuellen 4D Showroom auf seinem über 1.000 m² großen Messestand in Halle 7, A101, seine Vision einer nachhaltigen und automatisierten Chemiefaserproduktion: „Clean Technology. Smart Factory“ lautet das Motto der Zukunft. Und diese ist auf dem Stand nur einen Katzensprung von der Realität entfernt. Denn in der Gegenwart präsentiert Oerlikon vier Weltpremieren für effiziente Maschinen- und Anlagenkonzepte in einem neuen innovativen Industriedesign. Zusammen mit zahlreichen anderen Innovationen bildet das alles die neue DNA des Oerlikon Segments Manmade Fibers.

Die Herausforderungen für die Chemiefaserindustrie sind mannigfaltig und Oerlikon zeigt seinen Kunden Lösungen auf:

1. Sich für das richtige Businessmodell entscheiden
Der Preisdruck auf die Faser- und Garnhersteller wächst auf Grund einer globalen Marktkonsolidierung. Hier gilt es sich richtig zu positionieren. Produziert man Polyester, Nylon oder Polypropylen für die Nische und schöpft mit innovativen Produkten und genialen Materialeigenschaften gute Margen ab, oder sucht man seinen Geschäftserfolg über die Skaleneffekte im Volumenmarkt wie zum Beispiel den stetig wachsenden Bekleidungssektor? Für beide Businessmodelle hat Oerlikon die richtigen Antworten. Und das wichtigste dabei: der Marktführer liefert alle Lösungen aus einer Hand. Überzeugen Sie sich selbst bei den Weltpremieren der Maschinen- und Anlagenkonzepte von WINGS FDY PA6, BCF S8 Tricolor und der revolutionären Texturierungsmaschine eAFK Evo.

2. Alternativen für gutes Personal finden
Gutes Bedienpersonal auch in der Chemiefaserindustrie zu finden wird immer schwieriger, selbst in aufstrebenden Industrienationen wie China, Indien und der Türkei. Die Lösung liegt auf der Hand. Was beispielsweise die Automobilindustrie bereits vor Jahren mit der 3ten industriellen Revolution geschafft hat, nimmt nun auch in der Textilindustrie seinen Lauf. Und diese schaltet dabei sogar zugleich noch einen Gang höher. Automatisierung in Kombination mit Digitalisierung führt im nächsten Schritt zu einer neuen, nachhaltigen Produktion. Oerlikon zeigt hier zur ITMA wie Automatisierung und Digitalisierung  zusammenspielen. Selbstlernende Maschinen- und Anlagen, Künstliche Intelligenz (KI), Remote-Services und Edge-Computing sind dabei nur einige wenige Stichworte der digitalen Hälfte der neuen Oerlikon Manmade Fibers DNA.

3. Qualität und Rückverfolgbarkeit garantieren
Die Qualitäten der Fasern und Garne müssen höchsten Ansprüchen genügen und deren Produktion muss rückverfolgbar über die textile Wertschöpfungskette hinweg sein. Das spielt nicht mehr allein in der Automobilindustrie eine bedeutende Rolle, wo es vor allem um Sicherheit geht. Auch andere Industriezweige, die Fasern, Garne und Vliesstoffe einsetzen, wollen wissen, woher die Ausgangsmaterialien, die sie zu Endverbraucherartikeln herstellen, kommen. Gesetzliche Vorschriften fordern das immer häufiger ein. Oerlikon bietet mit seinen DIN ISO zertifizierten Herstellungsprozessen optimale Lösungen. Und dass die produzierten Qualitäten auf den Anlagen von Oerlikon Barmag, Oerlikon Neumag und Oerlikon Nonwoven stimmen, davon überzeugen sich täglich mehr als die Hälfte der weltweit ansässigen Chemiefaserproduzenten – und alle Besucher der ITMA können dies auch vor Ort tun.

4. Effizient und nachhaltig produzieren
Die produzierten Materialien aus Chemiefasern müssen in der Zukunft Teil einer weiter verbesserten globalen Kreislaufwirtschaft werden. Das Recycling von Polyester – mit über 80% Marktanteil die weltweit am häufigsten genutzte Chemiefaser – steht nicht erst seit heute zur Debatte. Oerlikon hat hier bereits Lösungen zur Hand: Von der PET-Flasche zu Fasern und Filamenten, zu Textilien und Teppichen. Zur ITMA folgt der nächste Schritt. Mit der VacuFil® präsentiert Oerlikon in Kooperation mit seiner Tochterfirma BBEngineering die Weltpremiere Nr. 4 – eine Recycling Lösung innerhalb einer laufen Polyesterproduktion mit dem Ansatz „abfallfrei“.

Aus Vision wird Wirklichkeit
Das Oerlikon Segment Manmade Fibers zeigt also auf, was die ITMA in Barcelona als Weltleitmesse des Textilmaschinen- und anlagenbaus verspricht: „Innovating the world of textiles – sourcing for a sustainable future“. In Halle 7, A101, ist das bereits Realität.

• 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.

Wissenschaftler des Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden in einem der drei bewilligten Exzellenzcluster der TU Dresden maßgeblich involviert   
 
Ende September erfolgte die Bekanntgabe der Förderentscheidung über Exzellenzcluster durch die Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Exzellenz-Wettbewerb. Drei der insgesamt sechs beantragten Exzellenzcluster der TUD wurden im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder bewilligt. Das ITM war im Vorfeld bei der Beantragung der Exzellenzcluster-Vollanträge mehrere Monate sehr stark eingebunden, so dass die Freude bei den Wissenschaftlern am ITM ausgesprochen groß ist, dass das Cluster „Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop” (CeTI) bewilligt wurde.   
 
Das „Zentrum für taktiles Internet mit Mensch-Maschine-Interaktion“ der TU Dresden will die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine auf eine neue Stufe heben. Menschen sollen künftig in der Lage sein, in Echtzeit mit vernetzten automatisierten Systemen in der realen oder virtuellen Welt zu interagieren. Ab Anfang 2019 arbeiten für dieses Ziel im Exzellenzcluster CeTI Wissenschaftler der TU Dresden aus den Fachgebieten Elektro- und Kommunikationstechnik, Informatik, Maschinenwesen, Psychologie, Neurowissenschaften und Medizin mit Forschern der TU München, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und der Fraunhofer-Gesellschaft sowie internationalen Wissenschaftseinrichtungen zusammen. Interdisziplinär erforschen sie Schlüsselbereiche der menschlichen Kontrolle in der Mensch-Maschine-Kooperation, im Soft- und Hardware-Design, bei Sensor- und Aktuatortechnologien sowie bei den Kommunikationsnetzen. Die Forschungen sind Grundlage für neuartige Anwendungen in der Medizin, der Industrie (Industrie 4.0, Co-working) und dem ‘Internet der Kompetenzen‘ (Bildung, Rehabilitation).   
 
Sprecher von CeTI ist Herr Professor Frank Fitzek, Inhaber der Deutschen Telekom Professur für Kommunikationsnetze am Institut für Nachrichtentechnik der TU Dresden.
 
Das ITM wird innerhalb von CeTI seine umfassenden Expertisen auf dem Gebiet der Entwicklung maßgeschneiderter Funktionsmaterialien und -textilien einbringen. Hierbei werden sogenannte eGloves und eBodySuits, also elektronische Handschuhe und Anzüge, entwickelt, die strukturintegrierte faserbasierte Sensor-, Aktor- und Leitungssysteme sowie Verbindungselemente zu weiteren elektronischen Komponenten beinhalten. Derartige eGloves und eBodySuits bilden dabei eine neuartige multimodale Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine, indem sie visuelle, akustische und haptische Informationen aufnehmen, interpretieren und zurückgegeben können.  

Frau Dr.-Ing. Iris Kruppke, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden, wurde am 16. Juni 2018 zum Tag der Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden mit dem Manfred-Hirschvogel-Preis geehrt. Der Preis ist mit 5.000 EUR dotiert und wird seit 2013 jährlich an allen TU9-Universitäten - den neun führenden technischen Universitäten in Deutschland - für die beste Promotion des zurückliegenden Jahres im Bereich Maschinenbau vergeben.

Im Rahmen ihrer Dissertation zum Thema „Entwicklung von Methoden zur Realisierung von maßgeschneiderten Adhäsionseigenschaften von faserbasierten Hochleistungswerkstoffen für Composites“ setzte sich Frau Dr. Kruppke mit der Oxifluorierung als Oberflächenbehandlungs-methode auseinander. Dieses hocheffiziente Verfahren, das zur Oberflächenfunktionalisierung eingesetzt wird, soll zukünftig insbesondere bei der Entwicklung neuer maßgeschneideter Carbonfasern zum Einsatz kommen. Frau Dr. Kruppke gelang es, das Thema der Oxifluorierung zum maßgeschneiderten Grenzschichtdesign von Carbonfasern im Rahmen der großen Forschungsinitiative „C³ - Carbon Concrete Composites“ innerhalb des BMBF-Programms „Zwanzig20 - Partnerschaft für Innovation“ mit starker Industriebeteiligung sehr erfolgreich weiter voran zu treiben.

Die Ergebnisse ihrer Dissertation, die Frau Dr. Kruppke Ende März mit der Bestnote „summa cum laude“ verteidigte, sind von enormer Bedeutung für die Herstellung von Faserverbundwerkstoffen. Sie eröffnen die Möglichkeit, Hochleistungsfasern in Hochleistungsstrukturen umzuwandeln. Solche Entwicklungen erfordern eine Anpassung der vorliegenden Grenzflächen dieser Hochleistungsfasern an neue polymerbasierte, z. B. thermoplastische und anorganische Matrixsysteme. Die besonderen Publikationsleistungen lassen erwarten, dass die bisher erzielten Resultate weiterhin als fester Bestandteil in die zukünftige industrienahe Carbonfaserforschung eingehen und somit ein neues Forschungsgebiet erschließen.

Gerade im wissenschaftlichen Bereich des Maschinenbauwesens sind Frauen in leitender Position bedauerlicherweise immer noch selten zu finden. Mit der erneuten Auszeichnung beweisen die Wissenschaftlerinnen des ITM ihr enormes wissenschaftliches Know-how, welches sie am ITM dank der exzellenten Infrastruktur erlangen und deren Ergebnisse auf renommierten nationalen und internationalen Konferenzen regelmäßig offeriert werden. Bereits 2017 wurde eine weitere Wissenschaftlerin des ITM mit dem Bertha Benz-Preis für ihre herausragende Promotion zur Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Herstellung metallischer 3D-Strukturen auf Webmaschinen ausgezeichnet.

Manfred Hirschvogel Preis
Die Frank Hirschvogel Stiftung hat 2013 zum ersten Mal den Manfred Hirschvogel Preis verliehen. Der Preis wird zu Ehren des Lebenswerks von Dr. Manfred Hirschvogel vergeben.
Der Preis ist mit 5.000 EUR dotiert und wird seit 2013 jährlich an allen TU9-Universitäten - den neun führenden technischen Universitäten in Deutschland - für die beste Promotion des zurückliegenden Jahres im Bereich Maschinenbau vergeben.

Dresden - Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier besuchte die Preisträger des Zukunftspreises 2016 und den Standort des Carbonbeton in Dresden

Im Rahmen seines zweitägigen Antrittsbesuchs in Sachsen war Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier am 14. November 2017 an der TU Dresden zu Gast. Gemeinsam mit seiner Frau Elke Büdenbender informierte er sich vor Ort über den prämierten Zukunftswerkstoff Carbonbeton.

In einer anschaulichen Präsentation informierten die Preisträger des Zukunftspreises 2016 – der Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation, Professor Chokri Cherif, Direktor des Institutes für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden, der emeritierte Professor Peter Offermann, Vorstandsvorsitzender des Verbandes Tudalit und Beirat im Deutschen Zentrum Textilbeton und Professor Manfred Curbach, Direktor des Institutes für Massivbau der TU Dresden, über das zukunftsträchtige Material Carbonbeton und das dazugehörige Großforschungsprojekt C³ – Carbon Concrete Composite.

Dabei überzeugte sich das Bundespräsidentenpaar in vertiefenden Gesprächen mit Dresdner Wissenschaftlern von den ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Vorteilen des innovativen Verbundwerkstoffes. Mithilfe der zahlreichen Demonstratoren, die das Material von der Entstehung bis zum fertigen Produkt darstellen, konnten die besondere Leichtigkeit und Formbarkeit von Carbonbeton eindrucksvoll veranschaulicht werden.

Die Weichen für den Erfolg des Carbonbetons wurden bereits 1993 von Professor Offermann an der TU Dresden als Erfinder des Textilbetons gestellt. Aus dieser Vision entstand der erste Sonderforschungsbereich, welcher maßgeblich von der Innovation des ITM geprägt war. Gemeinsam haben die drei prämierten Carbonbetonforscher Cherif, Offermann und Curbach die Forschungsaktivitäten zum Einsatz von Carbon als textile Bewehrung im Beton in zahlreichen weiteren interdisziplinären Forschungsprojekten stetig vorangetrieben. Schon seit 2006 werden deutschland- sowie weltweit alte Bauwerke, oder auch riesige Silos mit Carbonbeton verstärkt.

Der Baustoff Carbonbeton stellt also nicht nur eine Innovation für den Standort Dresden dar, sondern wird weltweit immer wichtiger. Darüber hinaus fördert seit 2014 das Bundeministerium für Bildung und Forschung den gegründeten Verein C³ – Carbon Concrete Composite e. V. mit einem Gesamtprojektvolumen von ca. 80 Millionen Euro. Der C³ e. V. ist ein interdisziplinäres Netzwerk aus mehr als 150 Partnern aus den Bereichen Wirtschaft, Wissenschaft und Verbänden, die gemeinsam die Einführung des Materials auf dem Markt vorantreiben. Wissenschaftler des Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden bearbeiten mehrere Teilvorhaben federführend und sind in weiteren Teilvorhaben maßgeblich als Projektpartner integriert.