From the Sector

Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) sind einer von fünf Gewinnern des „Ideenwettbewerbs Bioökonomie - Innovationen für den Ländlichen Raum“, der vom Ministerium für Landwirtschaft und Verbraucherschutz Baden-Württemberg erstmals ausgerufen wurde. Ausgezeichnet wurden Beiträge zum Klimaschutz, zur Ressourceneffizienz, zum Schutz der Umwelt und der Biodiversität sowie zur Entwicklung des ländlichen Raums. Am 25. November 2020 wurde der Preis von Ministerialdirektorin Grit Puchan während des 5. Bioökonomietags überreicht. Die DITF erhalten den Preis für ihre Forschung an nachhaltigen Carbonfasern. Der Pitch-Vortrag von Dr. Frank Hermanutz und Dr. Antje Ota erhielt zudem auch noch den Publikumspreis.

Ionische Flüssigkeiten (ionic liquids, IL) sind der Schlüssel zu nachhaltigen biobasierten Fasern für vielfältige Anwendungen in der Industrie. 2003 hat Dr. Frank Hermanutz mit seinem Team gemeinsam mit der BASF SE ein innovatives Lösungsmittel für Biopolymere, also Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen, entdeckt. Auf dieser Basis wurden mit der patentierten HighPerCell®-Technologie Cellulosefilamentfasern entwickelt, die aufgrund ihrer spezifischen Fasereigenschaften als technische Fasern eingesetzt werden können. Sie sind zum Beispiel Ausgangsprodukt für cellulosebasierte Carbonfasern.

Carbonfasern werden vor allem im Fahrzeugbau eingesetzt, gewinnen aber auch im Bauwesen an Bedeutung. Sie sind äußerst hitzebeständig und belastbar. Herkömmliche, nicht auf Biopolymeren basierende Carbonfasern sind allerdings derzeit noch sehr teuer und ihre Herstellung belastet die Umwelt. Die Carbonfaserherstellung auf der Basis von Cellulose würde nicht nur die Umwelt schonen, sondern auch die Energiekosten senken. Für die Gewinnung von Zellstoff bietet sich zum Beispiel die heimische Buche an. Wissenschaftler des Kompetenzzentrums Biopolymerwerkstoffe der DITF bringen dieses neue Verfahren in das im April 2020 vom Land Baden-Württemberg gegründete Technikum Laubholz (TLH) ein. Dort wird die Technologie in enger Zusammenarbeit mit beteiligten Industriefirmen praktisch umgesetzt.

Hochleistungsfasern aus Cellulose sind für viele weitere Anwendungen geeignet, wie zum als Verstärkungsfasern im Beton oder als Bestandteil von sortenreinen Verbundwerkstoffe.

„Schon bald könnten biopolymerbasierte Werkstoffe die gleichen Eigenschaften aufweisen wie erdölbasierte Materialien. Das wäre ein enormer Beitrag zum Ressourcenschutz und zur Umweltverträglichkeit“ erklärt Frank Hermanutz.

Die Jury des Ideenwettbewerbs würdigt diese Forschungsleistung für Umweltschutz und Nachhaltigkeit mit dem Bioökonomie-Innovationspreis.

Market and technology analysis confirms big potential for tape inserts in the injection molding process. Following the finalization of a major consortial project led by the Aachen Center for Integrative Lightweight Production (AZL) and the Institute for Plastics Processing at RWTH Aachen University (IKV), the result is clear: tape inserts offer enormous potential for injection molding parts. For suitable components, product costs and component properties can be positively influenced.

In cooperation with 20 industrial partners, the two renowned Aachen research institutes AZL and IKV carried out a detailed analysis of tape inserts in injection molded components over a period of eight months. The tapes, which are a few tenths of a millimeter thick, are continuous fibers, typically made of glass or carbon, completely impregnated and embedded in a thermoplastic matrix. The tapes can be precisely aligned to the loads in a component and are used primarily in high-performance applications with the aim of weight reduction. The aim of the conducted analysis was the identification of potential applications and the estimation of a wider range of applications.

The project was divided into several phases: Phase I was used to identify the current status. In 20 interviews with representative companies of the injection molding industry, the researchers gathered why tape inserts have rarely been taken into account so far, when defining the material concepts to be analyzed. The lack of information about the material class, the procedure and tools for the development process and the necessary production technologies were cited as major challenges. This is where the consortium will take action and provide comprehensive information during the “Technology Information Day” on the extensively prepared state of the art and the high degree of maturity of the supply chain. Based on the status quo, they developed a methodology for analyzing the technological and economic potential of tape inserts in injection molding applications.

Both the previous results and the planned follow-up projects are the subject of the “Technology Information Day" at K 2019, to which the companies involved in the study, the AZL and IKV, invite all companies along the value chain, from raw material manufacturers to injection molders to OEMs. (Date: 18th October 2019, 10:00 am to 1:30 pm, Trade Fair Düsseldorf CCD South, Room 002).

The consortium, amongst others consisting of Asahi Kasei Europe GmbH, BASF SE, Borealis AG, BÜFA Thermoplastic Composites GmbH & Co. KG, ENGEL AUSTRIA GmbH, Huesker Synthetic GmbH, LG Hausys R&D Center, Mitsui Chemicals, Nippon Electric Glass, Polyscope Polymers BV, POLYTEC GROUP, Simcon kunststofftechnische Software GmbH, SABIC and Toray International Europe GmbH, is inviting to the “Technology Information Day” at K 2019. The goal is to inform about the technology and to identify topics for future collaboration.