From the Sector

• An innovative European project to process and recycle plastic textile waste
• A partnership to reach the objectives set by the European Union in reducing CO2 emissions by 2030
• A unique consortium rallying 16 public and private European organizations working together for more circular economy

Carbios joined WhiteCycle, a project coordinated by Michelin, which was launched in July 2022. Its main goal is to develop a circular solution to convert complex^[1] waste containing textile made of plastic into products with high added value. Co-funded by Horizon Europe, the European Union’s research and innovation program, this unprecedented public/private European partnership includes 16 organizations and will run for four years.
 
WhiteCycle envisions that by 2030 the uptake and deployment of its circular solution will lead to the annual recycling of more than 2 million tons of the third most widely used plastic in the world, PET^[2]. This project should prevent landfilling or incineration of more than 1.8 million tons of that plastic each year. Also, it should enable reduction of CO2 emissions by around 2 million tons.
 
Complex waste containing textile (PET) from end-of-life tyres, hoses and multilayer clothes are currently difficult to recycle, but could soon become recyclable thanks to the project outcomes. Raw material from PET plastic waste could go back into creation of high-performance products, through a circular and viable value chain.
 
Public and private European organizations are combining their scientific and industrial expertises:

• industrial partners (Michelin, Mandals, KORDSA);
• cross-sector partnership (Inditex)
• waste management companies (Synergies TLC, ESTATO);
• intelligent monitoring systems for sorting (IRIS);
• biological recycling SME (Carbios);
• product life cycle analysis company (IPOINT);
• university, expert in FAIR data management (HVL);
• universities, research and technology organizations (PPRIME – Université de Poitiers/CNRS, DITF, IFTH, ERASME);
• industry cluster (Axelera);
• project management consulting company (Dynergie).

 
The consortium will develop new processes required throughout the industrial value chain:

• Innovative sorting technologies, to enable significant increase of the PET plastic content of complex waste streams in order to better process them;
• A pre-treatment for recuperated PET plastic content, followed by a breakthrough recycling enzyme-based process to decompose it into pure monomers in a sustainable way;
• Repolymerization of the recycled monomers into like new plastic;
• Fabrication and quality verification of the new products made of recycled plastic materials

 
WhiteCycle has a global budget of nearly 9.6 million euros and receives European funding in the amount of nearly 7.1 million euros. The consortium’s partners are based in five countries (France, Spain, Germany, Norway and Turkey). Coordinated by Michelin, it has an effective governance system involving a steering committee, an advisory board and a technical support committee.

^[1] Complex waste: multi materials waste (Rubber goods composites and multi-layer textile)
^[2] PET: Polyethylene terephthalate

Professor Dr. Michael Doser, stellvertretendes Vorstandsmitglied und Prokurist der Deutschen Institute für Textil-  und Faserforschung Denkendorf (DITF), ging Ende Mai 2022 in den Ruhestand. Fast 32 Jahre war er an den DITF tätig. Er war für alle Forschungsstellen ein wichtiger Kommunikator und Impulsgeber und engagierte sich als Wissenschaftler insbesondere für den Auf- und Ausbau des Forschungsbereichs Biomedizintechnik an den DITF.

Michael Doser begann 1990 seinen Weg an den DITF – zunächst am damaligen Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf (ITV) unter Professor Heinrich Planck. Als promovierter Biologe der Universität Hohenheim und mit ersten Erfahrungen als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Genetik in Hohenheim brachte er das Rüstzeug mit, um die Textilforschung in Richtung Medizintechnik neu zu denken. Er forschte zu Pankreas und Leber im Bereich Biohybride Organe und führte zahlreiche Projekte in der Regenerationsmedizin durch mit Entwicklungen für die Haut, für Blutgefäße, Nerven, Knorpel und Knochen. Doser baute den Forschungsbereich Biomedizintechnik an den DITF rasch zu einem wichtigen Geschäftsfeld auf und übernahm bereits 1998 dessen Leitung. Mit dieser Expertise wurde die Fördergemeinschaft Körperverträgliche Textilien e.V. (FKT) gegründet, die ein Prüfsiegel für die Bewertung und Kennzeichnung körperverträglicher Textilien entwickelte. Markenhersteller wie Mey, Falke, Mattes und Ammann oder Lenzing nutzen bis heute das Qualitätssiegel.

Für seine wissenschaftliche Arbeit und sein Engagement in der Biomedizintechnik erhielt Michael Doser zahlreiche Ehrungen und Auszeichnungen, zum Beispiel den EU EUREKA Innovation Award in der Kategorie „Erfinder von morgen” für die Entwicklung eines textilbasierten Verschlusses für einen Riss in der Bandscheibe.

Über diese Projekte der Biomedizintechnik engagierte sich Doser gleichzeitig schon früh als interdisziplinärer Ideengeber und kooperativer „Verbindungsmann” für andere Forschungsbereiche in Denkendorf. Seit 2001 nahm Doser diese Aufgaben als stellvertretender Institutsleiter des damaligen ITV und später als stellvertretender Vorstand der DITF wahr und prägte damit ganz wesentlich die Geschicke der DITF.

Erfolgreiche Gremienarbeit
Neben seiner wissenschaftlichen Arbeit engagierte sich Doser in zahlreichen nationalen und internationalen Gremien sowie Normenausschüssen und nahm über viele Jahre Gutachtertätigkeit wahr, unter anderem für die Forschungsdirektion der Europäischen Union. Besonders am Herzen lag ihm seine Mitgliedschaft in der European Society of Biomaterials, in der er einige Jahre im Vorstand aktiv war und 2018 zum ESB Honorary Member ernannt wurde.

Einige DIN-, ISO- und ASTM-Normen im Bereich biologischer und medizinischer Prüfungen tragen Dosers Handschrift. Von 2006 bis 2018 war er Leiter der ISO Arbeitsgruppe 5 zum Thema Cytotoxicity und brachte in dieser Funktion einen Standard zur Prüfung der Unbedenklichkeit von Medizintextilien auf den Weg, der heute noch für die Testung aller Medizinprodukte weltweit zur Anwendung kommt.

Engagement in der Lehre
Seit 1994 gab Michael Doser sein umfangreiches Wissen an Studierende weiter, zunächst mit Vorlesungen an der Universität Stuttgart, später auch mit Lehraufträgen an den Universitäten Ulm und Tübingen. In Würdigung seines Engagements in der Ausbildung auf dem Gebiet der Medizinischen Verfahrenstechnik und Medizintechnik wurde Doser zum Honorarprofessor der Universität Stuttgart ernannt.

Digitalisierte Fertigungsverfahren ermöglichen eine individualisierte Produktion. Eine geringe Fehlerquote ist besonders bei E-Textiles wichtig, da Fehler bei den smarten Zusatzfunktionen in Textilien oft erst am Ende der Wertschöpfungskette erkannt werden. Dadurch werden textile Wearables sehr teuer und ein Mehrwert zu nichttextilen Wearables wie Smartwatches ist nicht mehr gegeben. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) entwickeln für das Prozessmanagement einen globalen „Industrie 4.0-Ansatz“, der bereits bei der Garnherstellung beginnt und sich über alle Prozessketten erstreckt.

Für hochelastische smarte Textilprodukte werden Garne verwendet, die häufig sowohl aus leitfähigen als auch nichtleitfähigen Komponenten bestehen. Dazu werden zum Beispiel konventionelle hochelastische Garne mit leitfähigen Feinstdrähten umwunden. Die Elastizität der Garnkomponente bleibt auf diese Weise weitgehend erhalten. Beim Stricken werden die Fäden jedoch so stark belastet, dass die leitfähigen Garnkomponenten geschädigt werden können. Da dabei häufig nicht das gesamte Garn bricht, wird bei den derzeitigen Produktionsabläufen der Fehler während des Strickprozesses nicht erkannt. Im Extremfall ist das fertige Strickteil Ausschuss. Bei fully fashioned gestrickten Teilen ist der Schaden wegen der relativ geringen Produktivität des Flachstrickprozesses und des relativ hohen Verlusts an Produktionszeit besonders groß.

Um Fehler der elektrischen Eigenschaften bereits während des Herstellungsprozesses zu erkennen, werden im Forschungsprojekt SensorStrick 4.0 Prozess- und Umgebungsdaten bei der Textilproduktion in verschiedenen Prozessstufen erfasst.

Dazu werden Umwinde- und Flachstrickmaschinen mit verteilter Sensorik ausgerüstet, die Temperatur, Feuchte, Licht, Näherung und Fadenzugkraft sowie die Fadengeschwindigkeit misst. Zusätzlich überwachen Mikrofone die Geräusche in der direkten Produktionsumgebung. Diese akustischen Messdaten weisen zum Beispiel auf Vibrationen hin und können besonders gut mit künstlicher Intelligenz ausgewertet werden. Bei der Umwindegarnherstellung werden die erfassten Prozessgrößen direkt für die Steuerung der Prozessparameter verwendet.

Darüber hinaus werden neue kostengünstige Sensoren entwickelt. Für laufende Garne wurde zum Beispiel ein Prinzip mit vier Messröhrchen entwickelt, die schnell und berührungsfrei messen, wie leitfähig das durchlaufende Garn ist und wie seine sensorischen Eigenschaften sind. Diese Sensoren sind so ausgelegt, dass sie in möglichst vielen Textilprozessen eingesetzt werden können ohne sie aufwendig an unterschiedliche Abläufe anpassen zu müssen.

Die Garne werden also sowohl bei der Umwindegarnherstellung als auch im anschließenden Strickprozess überwacht. Tritt ein Bruch der leitfähigen Garnkomponente auf, wird er sofort entdeckt. Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperatur beeinträchtigen die Messgenauigkeit nicht. Die Überwachung der Prozesse funktioniert nicht nur bei Gestricken, sondern auch bei anderen textilen Flächen.

Im weiteren Projektverlauf werden die Sensoren bei der Herstellung von hochelastischen Umwindegarnen und Strickteilen eingesetzt und dabei getestet wie effektiv die auftretenden Fehler erkannt werden.

Mit diesen neu entwickelten Verfahren können fehlerhafte Halbzeuge rechtzeitig aus der Prozesskette genommen werden. Teure zusätzliche Kontrollen während späterer Prozessschritte werden überflüssig.

Künstliche Intelligenz (KI) bietet auch kleinen und mittleren Unternehmen große Chancen. Damit das Potenzial von KI spielerisch erlebbar wird, haben die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) und die Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. im Sommer letzten Jahres den „KI-EscapeROOM“ eröffnet. Aufgrund der andauernden Einschränkungen durch COVID-19 wurde für Interessenten aus der Industrie eine virtuelle Möglichkeit geschaffen, weiterhin aktiv das Thema KI kennenzulernen. Das neue Online-Angebot des Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrums Textil vernetzt kann ab sofort genutzt werden.

Wissenschaftler*innen von DITF und Hahn-Schickard haben im Sommer letzten Jahres gemeinsam ein Konzept erstellt, mit dem KI-Prinzipien spannend und verständlich vermittelt werden: Der KI-EscapeROOM wurde eröffnet. Die Spielenden werden Schritt für Schritt an das Thema KI herangeführt und können am Ende Impulse und Ideen für die eigene Arbeit mitnehmen. Als pandemiebedingt der reale KI-Escape-Room geschlossen werden musste, fehlte ein digitales Angebot. Jetzt wurde die virtuelle Baustelle für den Aufbau des KI-EscapeROOM eingerichtet. Mit Desktop-PC oder Laptop kann man in das 3D-Browser-Spiel eintreten und dabei helfen, den KI-EscapeROOM aufzubauen. In 15-20 Minuten kann die Baustelle weiterentwickelt werden, indem durch das richtige Beantworten von Multiple-Choice-Fragen benötigte Bauteile erspielt werden. Gegenstände müssen angeklickt und gedreht werden – überall können sich Hinweise verbergen.

Am Ende des Spiels steht nicht nur die Steuerzentrale, an die der reale KI-EscapeROOM anknüpft, sondern die Teilnehmer*innen wissen, was Künstliche Intelligenz kann – und was nicht. Die Spielerinnen und Spieler kennen sowohl verschiedene Aufgaben, die KI lösen kann, als auch verschiedene Algorithmen, die KI verwendet.

Der reale KI-EscapeROOM an den DITF kann jetzt wieder besucht werden. Mit Knobeln, Kombinieren und Ausprobieren können weitere spannende Aufgaben rund um Künstliche Intelligenz gelöst werden.

Im KI-EscapeROOM können Mitarbeiter*innen aus allen Branchen Künstliche Intelligenz hautnah erleben und gemeinsam in interdisziplinären Teams unterschiedliche Aufgaben meistern.

Wer sich gerne im KI-EscapeROOM für die Zukunft fit machen möchte, meldet sich zu einem der Termine an oder vereinbart einen individuellen Termin mit einer Gruppe von drei bis sechs Personen. Zur kompletten Terminübersicht aus dem Kompetenzzentrum Textil vernetzt geht es unter www.kompetenzzentrum-textil-vernetzt.digital.

Für die Teilnehmer*innen, die Ideen in ihren Unternehmen umsetzen möchten, stehen zusätzlich die KI-Trainer*innen aus dem Kompetenzzentrum Textil vernetzt mit Rat und Tat zur Seite.

Dr.-Ing. Larissa Born, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Textil- und Fasertechnologien (ITFT), wurde am 02. Juli 2021 im Rahmen der Abschlussfeier der Masterabsolvent:innen der Maschinenbau-Fakultäten an der Universität Stuttgart mit dem Manfred Hirschvogel Preis 2021 ausgezeichnet. Der mit 5.000 Euro dotierte Preis wird jährlich an allen TU9-Universitäten für die beste Dissertation aus dem Bereich Maschinenbau verliehen. Die prämierte Doktorarbeit trägt den Titel „Grundlagen für die Auslegung und Gestaltung eines Hybridmaterials für außen liegende, adaptive Fassadenbauteile aus Faserverbundkunststoff“. Dr.-Ing. Marc Hirschvogel, Kuratoriumsvorsitzender der Frank Hirschvogel Stiftung, lobte bei der Preisverleihung insbesondere den innovativen Ansatz und die wissenschaftliche Tiefe der Arbeit.

Mit ihrer Doktorarbeit stellt Larissa Born eine grundlegende Methodik zur Entwicklung adaptiver Faserverbundkunststoffe zur Verfügung und wandte diese beispielhaft auf ein Hybridmaterial aus glasfaserverstärktem Kunststoff, Elastomer und thermoplastischem Polyurethan an. Zwischen steifen Bauteilbereichen werden lokal nachgiebige Bereiche (Gelenke) durch Anpassung des Materialaufbaus integriert. Um die adaptiven Material-eigenschaften analysieren zu können, entwickelte sie darüber hinaus ein neues Prüf-verfahren, das die Biegung eines Prüfkörpers um bis zu 180° ermöglicht. Das neuartige Hybridmaterial lässt eine Dauerbelastung von 5.000 Biegezyklen um 180° mit lediglich marginalem Festigkeitsverlust zu. Ergebnis der durchgeführten Analysen ist eine Datenbasis inklusive Regressionsmodell auf deren Grundlage sich die mechanischen Eigenschaften eines Gelenk-Bauteils einstellen lassen.

Das Hybridmaterial hat bereits in verschiedenen Demonstratoren Anwendung gefunden, die mit dem AVK Innovation Award (Flectofold) und dem Materialica Gold Award (Flexafold) ausgezeichnet wurden. „Mit ihrer Arbeit ist es Larissa Born gelungen, eine völlig neue, materialtechnische Grundlage für die Entwicklung adaptiver Faserverbundkunststoffe zu schaffen.“, lobte Prof. Dr.-Ing. Götz T. Gresser, Doktorvater und Institutsleiter des ITFT, die Arbeit anlässlich der Preisverleihung. „Die Anwendung ist nicht beschränkt auf den architek-tonischen Kontext, sondern kann ebenso auf andere Bereiche wie beispielsweise Automobil und Luftfahrt übertragen werden. So können mechanische, wartungsintensive Gelenke durch verschleißarme, nachgiebige Mechanismen ersetzt werden.“

Nach der abgeschlossenen Promotion wird Larissa Born als stellvertretende Institutsleiterin des ITFT ihre Forschungsarbeiten am Institut fortsetzen. Gemeinsam mit Prof. Gresser gilt es, das bisherige Forschungsfeld zu vertiefen und neue Forschungsthemen im Bereich Faserverbund zu eröffnen.