From the Sector

At this year's JEC World 2024 from 5 to 7 March, KARL MAYER GROUP will be exhibiting with KARL MAYER Technical Textiles and its STOLL Business

One focus of the exhibition will be non-crimp fabrics and tapes made from bio-based yarn materials for the reinforcement of composites.

"While our business with multiaxial and spreading technology for processing conventional technical fibres such as carbon or glass continues to do well, we are seeing increasing interest in the processing of natural fibres into composites. That's why we have a new product in our trade fair luggage for the upcoming JEC World: an alpine ski in which, among other things, hemp fibre fabrics have been used," reveals Hagen Lotzmann, Vice President Sales KARL MAYER Technische Textilien.

The winter sports equipment is the result of a subsidised project. The hemp tapes for this were supplied by FUSE GmbH and processed into non-crimp fabrics on the COP MAX 5 multiaxial warp knitting machine in the KARL MAYER Technical Textiles technical centre.

The STOLL Business Unit will be focussing on thermoplastic materials. Several knit to shape parts with a textile outer surface and a hardened inner surface will be on display. The double-face products can be made from different types of yarn and do not need to be back-moulded for use as side door panels or housing shells, for example. In addition, the ready-to-use design saves on waste and yarn material.

Im Automobilbau, dem Schiffsbau und der Luftfahrtindustrie sowie bei Windenergieanlagen steigen die Materialanforderungen zusehends. Die verwendeten Werkstoffe sollen leicht, ressourcenschonend und gleichzeitig hochbelastbar sein. Faserverstärkte Kunststoffe (Composites) rücken immer mehr in den Vordergrund, da deren Eigenschaften in Kombination mit Glas- oder Carbonfasern metallischen Materialien oftmals überlegen sind. Mit Fokus auf die klimaneutrale Herstellung und Nutzung von Produkten wächst auch der Bedarf an Recyclinglösungen. Im SmartERZ-Projekt TRICYCLE arbeiten Unternehmen gemeinsam an geeigneten skalierbaren und wirtschaftlich tragfähigen Prozessen zum Recycling von Smart Composites. Momentan gibt es dafür keine Anbieter oder Konzepte am Markt.

Smart Composites bestehen aus Werkstoffen, deren Funktionalisierung durch die Integration oder Applikation elektrisch leitfähiger Komponenten, z. B. Sensoren oder Mikroprozessoren, erreicht wird. Dazu zählen zum Beispiel smarte Textilien, die elektronisch wärmen, Lichtsignale geben oder zur Datenübertragung genutzt werden können. Das breite Anwendungsspektrum und die vielseitigen Einsatzgebiete dieser intelligenten Verbundwerkstoffe und Multimaterialverbunde werden perspektivisch zu einem wachsenden Bedarf und einer stärkeren Nachfrage führen.

Die funktionale und vielschichtige Verbindung verschiedener Materialien wie Kunststoff, Metall und Textil wirft beim Thema Recycling Nachhaltigkeitsfragen auf. Im Erzgebirge werden dafür bereits heute Lösungen entwickelt. Im Rahmen des WIR!-Projektes SmartERZ ist das Verbundprojekt TRICYCLE entstanden. Mit dem Fokus auf den Strukturwandel im Erzgebirge haben sich acht ortsansässige Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft zusammengetan, um ein Recyclingkonzept aufzustellen und die Grobplanung für ein erzgebirgisches Recycling Center zu entwickeln. Das Ende des Produktlebenszyklus und die Nachnutzung bzw. Wiederaufbereitung stehen dabei im Mittelpunkt des Entwicklungsprozesses. Im Ergebnis sollen effektive und maßgeschneiderte Maßnahmen für eine möglichst hochwertige Wiederverwendung entstehen. Diese sollen dem steigenden Aufkommen an Abfällen aus diesem wachsenden Bereich der deutschen Industrie begegnen und anwendungsbereit sein.

Klassische Herausforderungen für die Projektbeteiligten sind die irreversiblen Verbindungstechniken (z. B. Kleben, Faser-Matrix-Haftung), die Integration vieler verschiedener Materialien in geringen Mengen sowie Form und Größe der Bauteile. Eigene Untersuchungen sowie Feedback von Partnerunternehmen bestätigen die Notwendigkeit sowie den Nutzen eines passgenauen Recyclingprozesses für Smart Composites und intelligente Multimaterialverbünde. Das Projekt soll dazu beitragen, den Wirtschaftsstandort Erzgebirge attraktiver und zukunftsfähiger zu gestalten.

Am 1. September 2021 gestartet, kann TRICYCLE erste Ergebnisse vorweisen. Zunächst wurden die Bedarfe bei mittelständischen Unternehmen in der Region Erzgebirge abgefragt, um die aktuellen Gegebenheiten und den Status quo in Bezug auf technologische Recyclingkonzepte bestmöglich abzubilden. Für ein fundiertes Recyclingkonzept hat das TRICYCLE-Team drei Referenzbauteile für den vorgesehenen Prozess ermittelt, die in der erzgebirgischen Wirtschaft Verwendung finden, und folgenden Bereichen zugeordnet: Automotive, Technische Textilien mit applizierter Zusatzfunktion und Technische Textilien mit integrierter Zusatzfunktion.

Basierend auf dieser Auswahl, analysiert das Projektteam momentan die Herstellungs- und bisherigen Recyclingprozesse der Referenzbauteile. Das beinhaltet auch die Planung praktischer Versuche zum Recycling. Dabei fokussieren sich die Projektpartner auf ihr Know-how in verschiedenen chemischen, thermischen und mechanischen Prozessen zur Separierung, Rückführung und Wiederverwendung der eingesetzten Materialien. Um die Produkte den Recyclingtechnologien zugänglich zu machen, wurde die Herangehensweise innerhalb des Projekts angepasst, da insbesondere Textil aufgrund von Form und Struktur (z. B. endlose Struktur) herausfordernd sein kann.

Obwohl die Materialien selbst recycelbar sind, müssen diese dennoch für den Prozess optimal vorbereitet bzw. fachgerecht aufbereitet werden. Die Expertise und die Technologiekompetenz, die hierfür benötigt werden, ist bei den beteiligten Projektpartnern durch jahrzehntelange Erfahrung und zahlreiche Innovationen vorhanden. Das Zusammenspiel aller Beteiligten im Projekt TRICYCLE stellt bereits jetzt die Weichen für das geplante Recycling Center, um dieses später zum Drehkreuz zwischen regionalen Produktionsunternehmen und dem Recycling weiterzuentwickeln. Dieses soll als „Open Factory“ aufgebaut werden, um den Unternehmen des SmartERZ-Bündnisses bzw. perspektivisch der Region Erzgebirge eine gemeinsame Nutzung zu ermöglichen.

„Die Wiederverwendung der eingesetzten Ressourcen ist sowohl aus ökonomischer als auch aus ökologischer Sicht zwingend geboten. Momentan gibt es weder Anlagenbauer noch Dienstleistungsanbieter mit den entsprechenden Kompetenzen zum Recycling von Smart Composites oder Multimaterialverbünden am Markt,“ stellt Johannes Leis, der Verbundkoordinator vom Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) in Chemnitz fest.Unter Leitung des STFI als Verbundkoordinator mit seiner über 30-jährigen Erfahrung in der Textilbranche und speziellem Know-how im Recycling von Carbonabfällen haben sich weitere Unternehmen und Forschungseinrichtungen zusammengefunden. Dazu zählen das Textilunternehmen Curt Bauer GmbH, die Professur Fabrikplanung und Fabrikbetrieb der TU Chemnitz, das Ingenieurbüro Matthias Weißflog, der Hersteller für Faserverbundbauteile Cotesa GmbH, der Spezialvlieshersteller Norafin Industries (Germany) GmbH, das Recyclingunternehmen Becker Umweltdienste GmbH und die Hörmann Rawema Engineering & Consulting GmbH. Am Ende der Projektlaufzeit sollen ein einsatzfähiges, technologisches Recyclingkonzept für die zukünftigen entstehenden smarten Produkte sowie die in der Produktion entstehenden Abfälle (bspw. durch fehlerhafte Bauteile und Randbeschnitte) und ein Konzept für den Aufbau eines Recycling Centers vorliegen, das im Erzgebirge entstehen soll.

The Mechanical Engineering Industry Association (VDMA) has awarded two prizes to graduates of the Institut für Textiltechnik (ITA) of RWTH Aachen University - the dissertation prize and the creativity prize of the Walter Reiners Foundation of German Textile Machinery 2018. ITA alumnus Dr Benjamin Weise was awarded the dissertation prize for the development of novel fibres for textile charge storage devices. For their work on a guide to 4D product design, Jan Merlin Abram and Aalon Tal (both ITA students) were honoured with the creativity prize. The dissertation prize is endowed with €5,000 whilst the creativity prize contains a one-year scholarship of €250 per month. Peter D. Dornier, President of the Walter Reiners Foundation and Chairman of the Management Board of Lindauer DORNIER, presented the awards on the 18 September 2018 at the 18th Textile Machinery Forum in the Digital Capability Center in Aachen, Germany.

Graphene revolutionizes all-in-one - supercaps, reduction of terahertz radiation and antistatics

In his dissertation "Development of graphene-modified multifilament yarns for the production of textile charge storage devices", laureate Dr Benjamin Weise developed novel fibres made of polyamide and graphene and further processed them into textile surfaces. The newly developed polyamide graphene fibres are featuring a multitude of advantages:

• Due to their high performance in the charge storage area, they are predestined for use in double-layer capacitors, so-called super capacitors, or supercaps in short. Compared to lithium-ion batteries, supercaps offer significantly higher power density and a longer lifetime as no chemical reactions are taking place. towing to the graphene platelets in the filaments, it is now possible for the first time to integrate a charge storage device directly into a textile without having to sew in a rechargeable battery. This new fibre is therefore suitable for prospective use in smart textiles, for instance in a textile defibrillator.
• The new graphene-modified polyamide fibres can attenuate inident terahertz radiation up to 25 % of their original intensity. Terahertz radiation, for example, offers transmission rates of 100 Mbit/sec and is therefore of high interest for high-performance wireless communication. However, the radiation could damage sensible electronics as in aircrafts if this technology will be used widespread. Consequently, the shielding of the radiation is of high importance, e.g. in the form of fibre composite components in the aircraft, which protect the on-board electronics.
• As the fibres are showcasing a dissipative electrical conductivity, personal protective equipment is another prospective field of application.  

The development of a pilot process for graphene-modified fibres and the production of textile demonstrators are novel and disruptive attainments of Dr Weise’s PhD thesis and the reason for the award ceremony to him. Due to its outstanding properties, the European Union is funding research on graphene within the frame of the "Graphene Flagship" with an overall budget of one billion Euro (source: http://graphene-flagship.eu/project/Pages/About-Graphene-Flagship.aspx).

Modular product design of 4D products is now possible in simplified form

How can three-dimensional products change their shape over time and thus become "four-dimensional"? The students Jan Merlin Abram and Aalon Tal provide answers to this question in their project work "Leitfaden zur Auslegung hybrider morphender Textilien am Beispiel eines Scharniers" (Guidelines for the Design of Hybrid Morphing Textiles Using the Example of a Hinge), for which they were awarded the creativity prize. In their work, the students offer a guideline for the development of a four-dimensional textile from the idea to the demonstrator. Four-dimensional textiles, for example, consist of a hybrid material of elastic textile on which three-dimensional structures are printed. The fourth dimension describes the change in shape and/or a property over a defined period of time (= morphing).  This change is caused by external influences such as light and heat.

Every year, the Foundation of the German Textile Machinery awards prizes for the best dissertation, diploma or master's thesis and the creativity prize for the smartest student research project. Further prizes were awarded to Eric Otto, ITM Dresden, and Susanne Fischer, Reutlingen University.

Die Hochschule Niederrhein baut ihren Textilschwerpunkt weiter aus. Nach der Textilakademie NRW, die derzeit gebaut wird, soll zum 1. September ein Center Textillogistik in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML gegründet werden. Heute haben Vertreter des Wissenschaftsministeriums, des Fraunhofer IML in Mönchengladbach, der NRW-Textil- und Bekleidungsverbände sowie der Hochschule Niederrhein eine entsprechende Absichtserklärung unterschrieben.
Das anwendungsnahe Forschungszentrum soll im NEW Blauhaus untergebracht werden. Geleitet wird es von Prof. Dr.-Ing. Markus Muschkiet, Professor für Textillogistik. Muschkiet wurde im vergangenen September an die Hochschule Niederrhein berufen. Zuvor war er bei Zalando Logistikmanager.

Staatssekretär Dr. Thomas Grünewald hebt die Bedeutung des geplanten Centers Textillogistik für den Wissenschafts- und Wirtschaftsstandort Nordrhein-Westfalen hervor: „Die Verbindung der leistungsstarken Textil- und Bekleidungstechnik der Hochschule Niederrhein mit der einzigartigen Logistikexpertise des Fraunhofer IML ist ein Gewinn für die anwendungsnahe Forschung in Nordrhein-Westfalen und ein Aushängeschild für die Region. Diese Kooperation wird wegweisende Innovationen in der Textillogistik ermöglichen, die die Wettbewerbsfähigkeit der Textil- und Bekleidungsindustrie Nordrhein-Westfalens nachhaltig stärken werden.“ Das Wissenschaftsministerium prüft eine Anschubfinanzierung in Höhe von 400.000 Euro jährlich für drei Jahre.