From the Sector

Der Krieg in der Ukraine, die COVID-19-Krise oder auch die Schließung des Suezkanals hatten jeweils schwere Versorgungsunterbrechungen zur Folge und stellten die Weltwirtschaft vor finanzielle und logistische Herausforderungen. Doch auch im Kleinen konnte man erst kürzlich an den Überschwemmungen in Süddeutschland sehen, was es bedeutet, wenn Lieferketten unterbrochen sind.

Um vor allem kleine und mittlere Unternehmen (KMUs) in Europa zu unterstützen derartigen Störungen widerstandsfähiger und nachhaltiger entgegenzutreten, hat das ResC4EU Konsortium das EU-Projekt & die Initiative ResC4EU (Resilient Supply Chains for Europe) ins Leben gerufen. Im Rahmen des Projektes arbeitet das Fraunhofer IGCV an der Entwicklung von Modellen und digitalen Werkzeugen, die Störungen in Produktionsprozessen schneller erkennen und beheben können. Das EU-Projekt wird mit drei Millionen Euro von der Europäischen Union gefördert wird und ist auf drei Jahre ausgelegt.  

Schnell Alternativen finden
Unternehmen sind in der Regel auf unterschiedliche Zulieferer angewiesen. Rohmaterialien oder Bauteile werden nicht selten über weite Strecken mit dem LKW, Zug oder Flugzeug transportiert. „Grundsätzlich ist es hilfreich, die eigenen Lieferketten gut zu kennen. Woher kommt mein Material und welche Wege muss es nehmen, um bei mir zu landen? Leider kommt es immer wieder vor, dass vor allem kleinere Unternehmen bankrottgehen, weil sie diesen Aspekt vernachlässigen und Lieferschwierigkeiten beziehungsweise -ausfälle im Krisenfall nicht ausgleichen können“, sagt Clemens Gonnermann, der am Fraunhofer IGCV zu Fragen der Digitalisierung und KI in der Produktion arbeitet.

Im Rahmen des ResC4EU Projekts soll deshalb ein Wissensmodell entstehen, das Unternehmen einen genauen Überblick über ihre Lieferketten gibt und umfassende Risikobewertungen für potenzielle Unterbrechungen aufzeigt. Im Bedarfsfall gibt das digitale Werkzeug dann mithilfe eines Algorithmus individuelle Lösungen für Produktion, Transport sowie Lagerung an. „Das übergeordnete Ziel ist immer, dass die Produktion wie gewohnt weiter geht, ohne Produktionsstopp oder Kurzarbeit der Mitarbeitenden. Das reduziert nicht nur Kosten, sondern fördert auch die Kundenzufriedenheit und schafft erhebliche Wettbewerbsvorteile“, erklärt der Fraunhofer-Wissenschaftler.

Nachhaltigkeit im Blick
Ändert sich eine Lieferkette, hat das allerdings nicht nur Auswirkungen darauf, ob weiter produziert werden kann oder nicht. Auch die CO2e-Bilanz eines Produktes ändert sich. Gemeint sind damit nicht nur CO2-Emissionen sondern auch Methanemissionen und weitere Einflussfaktoren. „Es lässt sich ein globaler Trend beobachten, bei dem Unternehmen immer stärker in die Pflicht genommen werden, transparent über ihre Treibhausgasemissionen Auskunft zu geben. Zudem werden diese zunehmend zu einem Wettbewerbsfaktor“, führt Aljoscha Hieronymus an, der am Fraunhofer IGCV im Themenbereich der Nachhaltigkeit arbeitet. Am naheliegendsten sei das beim Standort und Transport. „Ob ich mein Material regional beziehe oder es einfliegen lasse, hat einen Einfluss auf dessen ökologischen Fußabdruck."

Aber auch das Herstellungsverfahren als solches kann viel oder wenig Energie verbrauchen. Im Rahmen des EU-Projekts erarbeiten Gonnermann, Hieronymus und die Kolleg:innen daher nicht nur einheitliche Parameter für die Widerstandsfähigkeit von Lieferketten, sondern kategorisieren diese auch nach ihrem Energie- und Ressourcenverbrauch sowie ihrer Klimaauswirkung. »Wir werfen dabei zum Beispiel einen Blick auf die Energiemärkte in unterschiedlichen Ländern und schauen, ob der Strom dort aus erneuerbaren oder fossilen Quellen stammt. Das vereinfacht die Nachhaltigkeitsfrage für Unternehmen deutlich.“

CO₂e-Bilanz am Beispiel von Carbon-Bauteilen
Gemeinsam mit der Abteilung für Nachhaltige Fabrikplanung und -betrieb am Fraunhofer IGCV untersuchen Clemens Gonnermann und sein Team exemplarisch die CO2e-Bilanz des Verbundwerkstoffs Carbon, der in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz kommt. Von der Produktion bis zum Recycling deckt das Fraunhofer IGCV dessen gesamte Wertschöpfungskette ab und berücksichtigt dabei auch die Ansprüche aus der Industrie. „Aufgrund unserer Expertise in der Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Carbon-Composites, können wir auf umfangreiche Daten zurückgreifen. Für das ResC4EU-Projekt entwickeln wir auf dieser Basis Modelle, die unterschiedliche Fertigungsprozesse miteinander vergleichen und dabei ökologisch und ökonomisch bewerten“, erklärt Gonnermann. „Diese Berechnungen werden automatisiert und bieten dem Unternehmen im Bedarfsfall eine nachhaltige und wirtschaftlich sinnvolle Lösung.“ Die Modellierungen dienen im zweiten Schritt als Blaupause für weitere technische Verfahren und Bauteile aus anderen Industriesektoren.

Die ResC4EU Initiative bietet Unterstützung für KMUs aus insgesamt 14 unterschiedlichen Industriesektoren an, darunter Luftfahrt-, Raumfahrt- und Verteidigung, zivile Sicherheit, Mobilität (Transport- und Automobilindustrie), Erneuerbare Energien, Elektronikindustrie, digitale Industrie, Baugewerbe, Textilindustrie, Agrar- und Lebensmittelsektor, Kultur- und Kreativwirtschaft, Gesundheitssektor, Sozialwirtschaft, Einzelhandel, und Tourismus.

Um diese Bandbreite abdecken zu können, besteht das ResC4EU Konsortium aus sechs der führenden europäischen Industrieverbände und -cluster mit direkten Zugang zu bis zu 1000 KMUs in ganz Europa. Außerdem gehören dem Konsortium zwei KMUs an, eine KMU für Cluster- und Innovationsmanagement und eine KMU für digitale B2B Plattformentwicklung und -management. Das Fraunhofer IGCV und das Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik (ISL) vervollständigen das Konsortium als Forschungseinrichtungen. Koordiniert wird das EU-Projekt vom deutschen Industrieverband Composites United e.V. (CU).

Die einzelnen Partner des ResC4EU-Konsortiums sind:

• CU, Composites United e.V. (Deutschland) – Koordinator
• MCN, Maritimes Cluster Norddeutschland e.V. (Deutschland)
• LITC, Lettischer IT Cluster (Lettland), ein Europäisches Digitales Innovationszentrum (EDIH, European Digital Innovation Hub)
• AIDIMME (Spanien), Technologieinstitut und Verband Innovativer Unternehmen
• PKTK, Polnisches Cluster für Verbundwerkstoffe (Polen), koordiniert von GoFar Sp.z.o.o
• ATIM Cluster, Irisches Cluster für fortschrittliche Technologien in der Fertigung (Irland), koordiniert von der Technischen Universität Shannon: Midlands Midwest (TUS)
• Scaberia AS (Norwegen)
• GreenTwin GmbH (Österreich)
• ISL, Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik (Deutschland)
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. (Deutschland)

Das ResC4EU Konsortium
Das ResC4EU Konsortium wird Modelle und Tools entwickeln und bereitstellen, die KMUs bei der Erkennung und Antizipation von Störungen in ihrer Lieferkette unterstützen können. Des Weiteren werden KMUs maßgeschneiderte Unterstützungs- und Schulungsprogramme angeboten. Darüber hinaus werden KMUs aus dem verarbeitenden Gewerbe, die fortschrittliche Technologien implementieren müssen, mit technisch versierten KMUs zusammengebracht, die innovativen Lösungen für widerstandsfähigere und nachhaltigere Produktionsprozesse und Lieferketten anbieten. Die Unterstützung durch das Konsortium beginnt mit einer Bewertung der Bedürfnisse, Risiken, Störungen, Herausforderungen und Möglichkeiten für KMUs.

Transforming old textiles into new, high-quality materials on a large scale – that is the subject of a new innovation project by eeden, the Textile Logistics Center (CTL) at the Niederrhein University of Applied Sciences and the Fraunhofer IML, and Hohenstein.

The project aims to promote a circular textile economy through technological and logistical optimizations. eeden's innovative fiber-to-fiber recycling process will be further developed to efficiently process textile waste from laundries. Additionally, logistics will be restructured, from collection to recycling, to ensure a resource-conserving and efficient supply of this material stream. With a total investment of over €625,000, the project is co-financed by the Ministry for the Environment, Nature Conservation and Transport of the State of North Rhine-Westphalia and the European Union as part of the Green Economy in NRW innovation competition.

Hohenstein and eeden jointly conduct analytical tests on used textiles to accurately determine the properties of the textile waste after various cleaning cycles.

Subsequently, the CTL, supported by eeden, will develop a concept for the efficient procurement of raw materials and their integration into a sustainable business structure.

Finally, the new process will be validated by eeden on a technical scale. By 2026, the close collaboration between eeden, the Center Textile Logistics (CTL) and Hohenstein aims to promote textile circularity and make a significant contribution to reducing textile waste.

Forschern des Sächsischen Textilforschungsinstituts e.V. (STFI) ist es gemeinsam mit internationalen Partnern gelungen, den Wirkstoff der Graviolapflanze so aufzubereiten, dass dieser für den Einsatz in Textilien verwendet werden kann. Die Stachelannone, wie die Pflanze auch genannt wird, ist in ihrer tropischen Heimat als Heilpflanze bekannt.

Abgeleitet aus den Megatrends Gesundheit, Wellness und Nachhaltigkeit besteht allgemein ein sehr großes Interesse an Textilien mit integrierten natürlichen, pflanzlichen Wirkstoffen. In der Naturmedizin werden die Blätter des tropischen Graviolabaumes (Annona muricata) zur Verbesserung des Wohlbefindens und zur Behandlung zahlreicher Krankheiten eingesetzt. Die Wirkung der Graviolapflanze ist hauptsächlich auf die enthaltenen aktiven Wirkstoffe Acetogenine zurückzuführen. Gewinnung, Aufbereitung und Einsatz dieser Wirkstoffe für textile Anwendungen waren bisher noch kein Forschungsgegenstand.

Ziel des Projektes GRAVIOLA war die Entwicklung neuartiger Textilien, die mit Wirkstoffen der Graviolapflanze ausgerüstet sind. Das Aufbringen der aktiven Wirkstoffe wurde auf zwei verschiedenen Wegen untersucht: eine direkte Ausrüstung der Textilien mit Beschichtungssystemen, in die Graviolawirkstoffe integriert wurden, und die Applikation von Mikrokapseln, welche mit Acetogeninen beladen wurden. Bei der direkten Beschichtung wurden Dispersionssysteme mit verschiedenen Bindemitteln verwendet. Diese Systeme wurden anschließend durch Imprägnierung per Foulard auf die Textiloberflächen aufgebracht. Bei der Mikrokapselmethode wurden die extrahierten Wirkstoffe aus Graviola in Mikrokapseln, kleiner als 100 Mikrometer, eingeschlossen. Textile Flächen wurden mit diesen Mikrokapseln und geeigneten Bindemittelsystemen ausgerüstet.

Durch die Einbindung von wässrigen Mikrokapsel-Suspensionen in geeignete Bindemittelsysteme wurden die Mikrokapseln so fixiert, dass eine problemlose Verarbeitbarkeit des Textilmaterials gewährleistet und die Freisetzung des Wirkstoffs über einen definierten Zeitraum aufrechterhalten werden kann. Die entwickelte stabile Ausrüstung für Maschenware und Vliesstoffe berücksichtigt wesentliche Textileigenschaften wie Farbechtheit, Wasserbeständigkeit und Reibung sowie humanökologische Anforderungen.

Mit Inhaltsstoffen der Graviola ausgerüstete Textilien bieten aufgrund ihrer entzündungshemmenden und gesundheitsfördernden Wirkung einen dermatologisch breit gefächerten Einsatz im Wellness- und Gesundheitsbereich sowie eine nachhaltige Verwendung im Textillebenszyklus.

Hergestellt wurden Funktionsmuster auf Basis a) von Mikrokapseln und b) von Graviola-Extrakten: „Sheet Masks“ aus Viskosevliesstoffen für den Beauty und Wellnesssektor sowie Single-Jersey-Gestricke mit Graviola-Extrakt und verkapselten Wirkstoffen, kombiniert mit Aloe Vera-Öl, für therapeutische Bekleidung zur Hautbehandlung.

Kooperationspartner
In diesem CORNET-Forschungsvorhaben kooperierten die deutschen Forschungsstellen Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. (STFI), Chemnitz (Deutschland), und Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP), Potsdam (Deutschland) mit der tschechischen Forschungsstelle INOTEX, Dvůr Kralove n.L. (Tschechien). Das Projekt wurde von den Forschungsvereinigungen Forschungskuratorium Textil e.V. (FKT), Berlin (Deutschland) und Clutex - klastr technické textilie, Liberec (Tschechien) unterstützt.

Der Förderverein des Fraunhofer UMSICHT verleiht zum 15. Mal den UMSICHT-Wissenschaftspreis und zeichnet Menschen aus, die mit ihrer Arbeit den Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft fördern. Ab sofort und noch bis zum 29. Februar 2024 können sich potenzielle Preisträgerinnen und Preisträger in den Kategorien Wissenschaft und Journalismus bewerben.

Seit 2010 prämiert der UMSICHT-Förderverein Wissenschaftler*innen und Journalist*innen mit dem UMSICHT-Wissenschaftspreis, die Forschungsergebnisse zu den Themen Umweltschutz und Nachhaltigkeit der Gesellschaft zugänglich machen. Die Wahl trifft eine Jury aus Wissenschaftler*innen, Unternehmer*innen, Selbstständigen, Journalist*innen und PR-Fachleuten. Neben dem Preisgeld von 8000 Euro in der Kategorie Wissenschaft, 2000 Euro in der Kategorie Journalismus und der Skulptur »Innovation« erhalten die Preisträger*innen Zugang zum Netzwerk einer anerkannten Forschungseinrichtung und knüpfen Kontakte in Wissenschaft, Wirtschaft und Politik.

In der Kategorie Wissenschaft sind neben Dissertationen Abschlussberichte, Studien etc. gern gesehen. Ein besonderes Augenmerk bei der Beurteilung liegt auf dem fachwissenschaftlichen Niveau und dem nachhaltigen Nutzen der Arbeit für Umwelt und Gesellschaft. Im Fokus stehen Innovationsgrad, die Markt- und Anwendungsnähe sowie eine gut verständliche und überzeugende Darstellung.

In der Kategorie Journalismus ist die mediale Form der eingereichten Arbeit offen: Print, Online, Audio oder Video. Reine Konzepte, Fotoarbeiten und Bücher können jedoch nicht bewertet werden. Die anschauliche und verständliche Wiedergabe eines gesellschaftlich und wissenschaftlich relevanten Themas sowie die Eigenständigkeit und Ausgewogenheit der Stellungnahmen sind wichtige Bewertungskriterien.

Für beide Preiskategorien gilt: Die Arbeiten müssen veröffentlicht sein und sich mit nachhaltigen Themen aus den Bereichen Umwelt-, Verfahrenstechnik oder Energietechnik beschäftigen. Wissenschaftliche Arbeiten dürfen nicht älter als zwei Jahre, journalistische Arbeiten nicht älter als ein Jahr sein. Beide können auf Deutsch oder Englisch eingereicht werden. Bewertet werden publizierte Einzel- und auch Gemeinschaftsarbeiten. Bei Gemeinschaftsarbeiten ist darauf zu achten, dass der Eigenanteil gekennzeichnet ist und die Haupt-Anteilsträgerin bzw. der Haupt-Anteilsträger die Arbeit einreicht.
Die Arbeit einreichen

Bewerbungen sind schnell und unkompliziert über ein Online-Formular möglich. Bewerbungsschluss ist der 29. Februar 2024.

The 2nd edition of the SMCCreate conference jointly organized by the AVK and the European Alliance for SMC BMC takes place from 7-8-November 2023 in Prague, Czech Republic. The conference programme has now been published.

Within the time of only 1.5 day and 16 lectures, the SMCCreate 2023 conference will again cover a wide range of subjects, all relevant for designers in their selection of materials solutions that provide performance, cost efficiency, manufacturing ability and sustainability. The participants can expect presentations from the following top-class companies: Airbus, AOC, BYK-Chemie Dieffenbacher, EBG Group, ESI Germany, Fraunhofer, IDI, Mitras, Netzsch, Owens Corning, Siemens and Teijin.

The SMCCreate 2023 will take place from November 7-8, 2023 in Prague (Czech Republic) at the Vienna House Diplomat Prague.

How does a future-proof, circular and sustainable plastics economy look like? The answer is a balance ranging from plastics reduction to a sustainable use of recyclable plastics. After all, the increasing demand for plastics in high-value applications such as food packaging, car parts or synthetic textiles requires a holistic change. With four strategic approaches, researchers from the German institute Fraunhofer UMSICHT and the Dutch institute TNO now provide insights into how this future scenario could look like in their recently published white paper "From #plasticfree to future-proof plastics". Both organizations also start a hands-on platform for plastics in a circular economy: European Circular Plastics Platform – CPP aimed at removing existing barriers and sharing of promising solutions.

Versatile and inexpensive materials with low weight and very good barrier properties: That's what plastics are. In addition to their practical benefits, however, the materials are also associated with a significant share of mankind's greenhouse gas emissions. The production and use of plastics cause environmental pollution and microplastics, deplete fossil resources and lead to import dependencies. At the same time, alternatives - such as glass packaging - could cause even more environmental burden or have poorer product properties.

Researchers from TNO and Fraunhofer UMSICHT have elaborated a white paper that provides a basis for the transformation of plastics production and use. They consider the integration of the perspectives of all stakeholders and their values and the potential of current and future technologies. In addition, the functional properties of the target product, the comparison with alternative products without plastics, and their impact in a variety of environmental, social and economic categories over the entire life cycle are crucial. In this way, a systematic assessment and ultimately a systematic decision as to where we can use, reject or replace plastics can be realized.

Strategies for the Circular Economy
As a result, the researchers describe four strategic approaches for transforming today's largely linear plastics economy into a fully circular future: Narrowing the Loop, Operating the Loop, Slowing the Loop, and Closing the Loop. By Narrowing the Loop, the researchers recommend, as a first step, to reduce the amount of materials mobilized in a circular economy. Operating the Loop refers to using renewable energy, minimizing material losses, and sourcing raw materials sustainably. For Slowing the Loop, measures are needed to extend the useful lifetime of materials and products. Finally, for Closing the Loop, plastics must be collected, sorted and recycled to high standards.

Individual strategies fall under each of the four approaches. While the ones under Operating the Loop (O strategies) should be applied in parallel and as completely as possible. According to the researchers, the decision for the strategies in the other fields (R strategies) requires a complex process: “Usually, more than one R-strategy can be considered for a given product or service. These must be carefully compared in terms of their feasibility and impact in the context of the status quo and expected changes”, explains Jürgen Bertling from Fraunhofer UMSICHT. The project partners have therefore developed a guiding principle for prioritization based on the idea of the waste hierarchy.

A holistic change, as we envision it, can only succeed if science, industry, politics and citizens work together across sectors. “This implies several, partly quite drastic changes at 4 levels: legislation and policy, circular chain collaboration, design and development, and education and information. For instance, innovations in design and development include redesign of polymers to more oxygen rich ones based on biomass and CO2 utilisation. Current recycling technologies have to be improved for high quantity and quality recycling,” explains Jan Harm Urbanus from TNO.

Hands-on platform for cross-sector collaboration
“Therefore, in a next step, TNO and Fraunhofer UMSICHT are building a hands-on platform for plastics in a circular economy: European Circular Plastics Platform – CPP," explains Esther van den Beuken, Principal Consultant from TNO. It will give companies, associations and non-governmental organizations the opportunity to work together on existing barriers and promising solutions for a Circular Plastics Economy. The platform will also offer its members regular hands-on workshops on plastics topics, roundtable discussions on current issues, and participation in multi-client studies on pressing technical challenges. Regular meetings will be held in the cross-border region of Germany and the Netherlands as well as online. The goal is to bring change to the public and industry.

Unter dem Motto »Get into the loop« trifft sich am 8. und 9. Februar 2023 beim Fraunhofer CCPE Summit erstmalig eine internationale Circular Economy Gemeinschaft unter der Leitung von UMSICHT-Institutsleiter Prof. Manfred Renner in München. Es ist der Startschuss für ein internationales Forum, das den Austausch von Lösungsideen und Innovationen für eine zirkuläre Kunststoffwirtschaft fördert. Sechs Fraunhofer-Institute widmen sich seit rund vier Jahre im Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE der Frage, wie die Wertschöpfungskette von Kunststoff zirkulär gestaltet werden kann.

350 Millionen Tonnen Kunststoff werden weltweit in einem Jahr produziert. Damit dadurch nicht auch gleichzeitig 350 Millionen Tonnen Müll entstehen, kann eine Kreislaufwirtschaft diese Kunststoffe im Kreis führen und so Ressourcen und Umwelt schonen. Dieser Wandel zu einer zirkulären Kunststoffwirtschaft benötigt systemische, technische und soziale Innovationen. Zwei Tage lang stellen internationale Expertinnen und Experten sowie die Forschenden der sechs Mitgliedsinstitute im Munich Marriot Hotel in München dazu Strategien, Forschungsergebnisse und Umsetzungsprojekte vor. Das Ziel dabei: Den Wandel zu einer zirkulären Kunststoffwirtschaft mit Präsentation und internationalen Diskussionen beschleunigen.

Vertreterinnen und Vertreter der Textil- und Logistikbranche trafen sich am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML in Dortmund. Das 4. Textillogistik-Forum adressierte anhand von Beispielen und Projekten aktuelle Themen der Textillogistik wie Trends, rechtliche Regulierungen sowie Möglichkeiten in den Bereichen Retouren, Nachhaltigkeit und Smart Textiles. Die Teilnehmenden diskutierten über die Herausforderungen der textilen Aufbereitung im Retourenmanagement, die Erhöhung der Nachhaltigkeit und die Etablierung von textilen Kreisläufen, die Veränderung der Fashion-Branche durch die Automatisierung von Fördertechnik sowie die Frage, wie Arbeitskleidung zu nachhaltigen Smart Textiles wird.

Seit 2018 arbeiten das Fraunhofer IML und die  Hochschule Niederrhein bereits im Rahmen des Center Textile Logistics (CTL) zusammen. Gemeinsam entwickeln zwei Teams an den Standorten in Mönchengladbach und Dortmund unter dem Motto „Logistik für Textilien – Textilien für die Logistik“ Lösungen für beide Branchen. Das Textillogistik-Forum findet jährlich wechselnd an den beiden Standorten statt.

Dr. Thomas Grünewald, Präsident der Hochschule Niederrhein, betonte in seinem Vortrag die Verbundenheit des Fraunhofer IML und der Hochschule und stellte die gemeinsame Entwicklung der Textilindustrie in Mönchengladbach dar.

„Für die Logistik sehen wir große Potenziale durch die Digitalisierung und Automatisierung. Um sie auch in der Textillogistik nutzen zu können, müssen in der Wissenschaft wie in der Wirtschaft die spezifischen Anforderungen und die Dynamik der Textilbranche frühzeitig mitgedacht und die Nachhaltigkeit beachtet werden“, sagte Prof. Uwe Clausen, Institutsleiter am Fraunhofer IML.

Einen kritischen Blick gewährte Dr. Uwe Mazura, Geschäftsführer des Gesamtverbands der deutschen Textil- und Modeindustrie e. V., mit seinem Vortrag „Regulieren wir uns zu Tode? Europäische Gesetzgebung aus Perspektive von Textil + Mode“.

Professor Dr.-Ing. Markus Muschkiet, Leiter des Center Textillogistik (CTL) in Mönchengladbach, zog am Ende der Veranstaltung Bilanz: „Es freut mich außerordentlich, dass wir beim 4. Textillogistik-Forum wieder eine große Bandbreite der aktuellen Themen behandeln konnten, aber auch einen Ausblick geben konnten, wie die Arbeit des CTL die Branche unterstützt.“

Ziel des Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE ist es, die Wertschöpfungskette Kunststoff zirkulär zu gestalten. Sechs Fraunhofer-Institute erforschen am Beispiel Kunststoff, wie der Wandel von einer linearen zur einer zirkulären Kunststoffwirtschaft gelingen kann. Auf der ACHEMA in Frankfurt, der internationalen Messe für die Prozessindustrie, stellt das Fraunhofer CCPE vom 22. bis zum 26. August zwei technische Produktinnovationen und ein Bewertungstool für Unternehmen der Circular Economy vor.

Seit 2018 erforschen die sechs Fraunhofer-Institute — IAP, ICT, IML, LBF, IVV und UMSICHT – wie eine nachhaltige Transformation einer gesamten Wertschöpfungskette unter Prinzipien der Circular Economy erfolgen kann. Durch einen Multi-Stakeholder-Ansatz können FuE-Kompetenzen gebündelt werden, um Produkte zirkulär zu gestalten, passende Geschäftsmodelle zu entwickeln und End-of-Life Verluste bei Kunststoffabfällen zu reduzieren. Auf der ACHEMA werden die folgenden Projekte ausgestellt:

• Faserverstärktes Monomaterialkomposit aus PLA
  Biobasierte Kunststoffe werden zunehmend für technisch anspruchsvolle Einsatzbereiche z.B. in der Automobil- und Textilindustrie nachgefragt. Zwei zentrale Anforderungen sind dabei ihre Stabilität und ihre Recyclingfähigkeit. Forschende der Fraunhofer-Institute IAP und ICT entwickelten innovative PLA-basierte Monomaterial-Komposite (Organobleche), die technische Applikationen adressieren und insbesondere mit Hinblick auf die Rezyklisierbarkeit einen Beitrag zur Umsetzung der Sustainable Development Goals der UN leisten können.
• Optisch und mechanisch verbesserte Folienrezyklate
  Bei der Herstellung von Folien zählt neben den mechanischen Eigenschaften besonders der visuelle Eindruck. Es dürfen keine Fehlstellen in Form von Stippen, Fischaugen oder Abrissen auftreten, die insbesondere bei Verwendung von Rezyklaten zu Problemen führen können. Die direkte Verwendung eines Folienregranulats führt jedoch häufig zu vielen Abrissen während der Folienherstellung, die zudem fatale Auswirkungen auf die mechanischen Materialeigenschaften haben. Durch die Zugabe einer geeigneten Additivformulierung konnte die Folienqualität nun signifikant verbessert werden.

Ist ein Produkt reif für die Circular Economy?
Weiterhin präsentieren die Forschenden nun auf der ACHEMA das webbasierte Tool CRL®, mit dem Unternehmen den Reifegrad von Produkten oder Produktsystemen im Hinblick auf die Circular Economy selbst bewerten können. Es prüft, inwieweit ein Produkt die Strategien der Kreislaufwirtschaft in den Bereichen Produktdesign, Produktdienstleistungssystem, End-of-Life-Management und Kreislaufwirtschaft bereits berücksichtigt und wo noch Verbesserungspotenzial besteht.

Weg von fossilen Rohstoffen und deren Knappheit – hin zu bisher ungenutzten Rohstoffen aus Pflanzen und Pilzen. Um diesen Wandel zu nachwachsenden Roststoffen zu unterstützen, hat das Fraunhofer UMSICHT im Projekt »FungiFacturing« Pilzwerkstoffe untersucht, die aus Reststoffen wie Stroh oder Holzspäne bestehen. Zum Abschluss des Vorhabens zeigen die Forschenden, dass sie neben einem Schallabsorber auf Pilzbasis auch weitere biobasierte Lösungen für die Bauindustrie entwickelt haben.

Ein Werkstoff aus pflanzlichen Rohstoffen und Pilzmyzel als Double-Porosity-Schallabsorber - so lautete das Ziel des Projektes FungiFacturing von August 2019 bis Juli 2021. »Pilzwerkstoffe stellen eine biobasierte Alternative zu konventionellen Materialien wie Polyesterschäumen oder Verbundstoffen auf Mineralbasis dar«, erklärt Julia Krayer, Biodesignerin am Fraunhofer UMSICHT. »Der Schallabsorber besteht aus Pilzen und pflanzlichen Reststoffen. Sägespäne, Treber aus der Bierproduktion oder Stroh nutzen wir als Nährboden, um die Pilze zu züchten und nutzen zu können.«

Die richtige Rezeptur für Paste und 3D-Druck
Gestartet haben die Forschenden des Fraunhofer UMSICHT das Projekt mit der Entwicklung einer pilzbasierten Paste, die mittels eines 3D-Druckverfahrens in die gewünschte Form gebracht werden konnten. Parallel dazu haben sie die Bewachsbarkeit der Paste untersucht. »Wir haben dabei festgestellt, dass der Pilz erfolgreich auf dem Treber wächst«, erläutert Lina Vieres, Biologin am Fraunhofer UMSICHT. »Allerdings behindert der Treber den Druckvorgang durch die enthaltenen Spelzen. Daher verzichten wir auf ihn als Substratzugabe und haben weitere Rezepturen mit Stroh und Holzspänen getestet.«

Rezeptur und Grundsubstrat haben gleichzeitig auch Auswirkungen auf die akustische Leistung des Materials. Hier stellte sich beispielsweise heraus, dass sich die sehr feinen Fasern für den Druck sehr vorteilhaft zeigen. Für die Akustik sind die Fasern aber eher hinderlich. Ebenso behinderten sie das Pilzwachstum, da dieser auf einen Gasaustausch in dem Material angewiesen ist. Mithilfe einer genauen Abstimmung zwischen Paste, Pilzwachstum, Eigenschaften und 3D-Druck haben die Forschenden eine Lösung gefunden: eine durchwachsbare, druckbare Paste.

Mehr als ein Schallabsorber
Die im Projekt FungiFacturing getesteten Werkstoffe besitzen weiterhin vielversprechende Eigenschaften in Bezug auf Druckfestigkeit, Wärmedämmung und Brandverhalten. »Mit diesen Eigenschaften eigenen sich Pilzwerkstoffe für weit mehr als nur Schallabsorber«, betont Krayer. Die Werkstoffe seien beispielsweise druckstabil und besitzen gute wärmedämmende Eigenschaften, die mit Holzfaserdämmplatten vergleichbar sind. In Brandversuchen sind keine offenen Flammen aufgetreten, und der Pilzwerkstoff lässt sich leicht am Anwendungsort anbringen. Pilzwerkstoffe können also auch in der Praxis leicht angewendet werden z.B. auch als Wärmedämmstoffe.

Weiterentwicklung des FungiFacturing-Ansatzes
Die Projektergebnisse zeigen, dass sich der entwickelte Prozess auf viele verschiedene Anwendungen und Werkstoffe übertragen lässt. Neben 3D-Druck sind weitere Herstellungsprozesse sowohl für pilzbasierte, als auch rein pflanzliche Pastenwerkstoffe denkbar. Das Fraunhofer UMSICHT prüft dazu nun verschiedene Produktionsverfahren und deren Ergebnisse.