From the Sector

Wie entwickeln und nutzen Familienunternehmen in Deutschland Umwelttechnologien, und welchen Beitrag leisten sie zum Umweltschutz? Das untersuchte das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT für die Stiftung Familienunternehmen in der heute veröffentlichten Studie »Technologieatlas Nachhaltigkeit«. Das Ergebnis: Familienunternehmen sind in den 15 wichtigsten Umwelttechnologien sehr aktiv und tragen in hohem Maße zum Klimaschutz, zur Ressourcen- und Energiewende, zur Digitalisierung oder auch zur nachhaltigen Mobilität bei.

Damit Europa bis 2050 der erste klimaneutrale Kontinent wird – so legten es die Staaten der EU im European Green Deal fest - , sind vielfältige Technologien im Bereich der Umwelttechnik notwendig. Welche Technologien und Branchen genau dazu gehören, wie sich diese priorisieren oder bewerten lassen, und wie Familienunternehmen diese voranbringen, untersuchte das Fraunhofer UMSICHT in einer Studie. Das Forschungsteam erstellte einen »Technologieatlas Nachhaltigkeit«, der den gegenwärtigen Stand der Umwelttechnik in Deutschland beschreibt. Hierin wurde speziell der Beitrag von Familienunternehmen identifiziert, und es wurden Perspektiven für zukünftige, nachhaltige Entwicklungen aufgezeigt.

Untersuchte Umwelttechnologien
Folgende Technologien wurden betrachtet: Photovoltaik, Windkraft, Recycling, Biotechnologie, Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung, Wärmepumpen, Batterien, Wärmedämmung (thermische Isolierung), Leichtbau, Smart Home, Wasserstofftechnologie, Luftreinhaltung, Biokunststoffe, E-Fuels und übergreifend die Digitalisierung.  

Die Wissenschaftler*innen erstellten zu jeder Technologie Steckbriefe, die unter anderem Märkte und Arbeitsplätze, spezifische Herausforderungen und Hemmnisse, Innovationen und Zukunftsperspektiven aufzeigen. Die Studie und die Steckbriefe beruhen auf einer intensiven Literaturrecherche, Interviews mit Expert*innen in den Unternehmen und dem Input aus einen Beiratstreffen mit Vertreter*innen aus Familienunternehmen und Vertretern aus der Politik.

Familienunternehmen tragen in großem Maß zur Ressourcenschonung bei
In den Technologiefeldern Photovoltaik und Windkraft sind die meisten Familenunternehmen tätig. Weiterhin weisen die Bereiche E-Fuels, Wasserstoff und Batterien perspektivisch ein starkes Wachstumspotenzial auf. Eins der übergreifenden Ergebnisse: Familienunternehmen übernehmen in der Entwicklung und Anwendung der wichtigsten Umwelttechnologien eine wichtige Rolle. »Sie erachten den Kampf gegen den Klimawandel und Ressourcenschonung als zentrale Aufgabe und leisten wesentliche Beiträge, um die damit verbundenen Herausforderungen zu bewältigen. Sie sind bereit, in Innovationen zu investieren«, erläutert Markus Hiebel, Leiter der Studie und Abteilungleiter Nachhaltigkeit und Partizipation des Fraunhofer UMSICHT.

Wasserstofftechnologien, E-Fuels und Batterien sind Schlüsseltechnologien zur Sektorenkopplung. Die Verbindung über Branchen hinaus erfordert eine hohe Flexibilität der beteiligten Unternehmen – eine Fähigkeit, die insbesondere Familienunternehmen zugesprochen wird. »Unsere Klimaziele werden wir nur mit einer Vielzahl verschiedener und sich ergänzender Aktivitäten und Technologien erreichen. Das Know-How der Familienunternehmen in ihren jeweiligen Nischen ist dafür der wesentliche Schlüssel zum Erfolg«, sagt Stefan Heidbreder, Geschäftsführer der Stiftung Familienunternehmen.

Entscheidend für den weiteren Erfolg ist, dass die Politik technologieoffen agiert. Alle relevanten Umwelttechnologien sollten gleichermaßen berücksichtigt und keine diskriminiert werden. Der politische Rahmen sollte zudem planbar, verlässlich und möglichst global sein. Es braucht auch eine leistungsfähige digitale Infrastruktur sowie eine höhere Verfügbarkeit von Expert*innen.

Wesentliche Innovationstreiber im Bereich der Umwelttechnik sind oft staatliche Regulierungen wie ein Preis für CO2 oder Mindestrecyclingquoten. Um eine verlässliche Steuerungswirkung zu entfalten, sollten diese länderübergreifend gültig sein.

Die Studie ist als PDF zum Download beigefügt.

Produktionsketten defossilisieren sowie eine zirkuläre, treibhausgasneutrale Stoff- und Energiewandlung etablieren – die chemische Industrie hat sich in Sachen Nachhaltigkeit ehrgeizige Ziele gesetzt. Unterstützung bei diesem Prozess leisten ab sofort neun Institute der Fraunhofer-Gesellschaft: Im Leitprojekt ShaPID wollen sie ihre Forschungsaktivitäten für das Erreichen der Nachhaltigkeitsziele bündeln und gleichzeitig ihre Beziehungen zur Branche stärken.

»Konkret wollen wir zeigen, dass eine nachhaltige, grüne Chemie durch praxisnahe technologische Innovationen möglich ist«, erläutert Prof. Ulf-Peter Apfel vom Fraunhofer UMSICHT, einem der beteiligten Institute. »Auf Grundlage der international anerkannten „12 Principles of Green Chemistry“ wollen wir gemeinsam neue Methoden und Technologien entwickeln.« Im Fokus der Forschende stehen dabei vier komplementäre Bereiche: (1) die Synthese-, Reaktions- und Katalysetechnik, (2) die kontinuierliche Prozess- und Verfahrenstechnik, (3) die Modellierung, Simulation und Prozessoptimierung sowie (4) die Digitalisierung und Automation.

Vom grünen Rohstoff zum grünen Produkt
Die Anwendung der neuen Technologien und Methoden soll im technischen Maßstab an drei Referenzprozessen demonstriert werden, die unterschiedliche Produktsparten der Chemie adressieren: Bei »Green Plastics« geht es um die Gestaltung neuer Polymere aus CO2 und biogenen Rohstoffquellen, während bei »Green Monomers« energieeffiziente Synthesen von Monomeren aus nicht-fossilen Rohstoffen beleuchtet werden. Last but not least wird bei »Efficient Building Blocks« der Einsatz hochreaktiver Moleküle für die atomeffiziente Synthese untersucht. »Alle drei Prozesse beschreiten den Weg vom grünen Rohstoff über eine grüne Prozessführung bis hin zu grünen Produkten«, so Ulf-Peter Apfel. »Die Entwicklung wird eng sowohl von Life Cycle Assessments und Systemanalysen als auch von REACh-Bewertungen und (Öko-)Toxizitätsvorhersagen begleitet.«

Die Forschenden des Fraunhofer UMSICHT konzentrieren sich im Rahmen von ShaPID auf die Etablierung von Demonstratoren im Bereich »Green Monomers«. »Dabei geht es vor allem um die alternative Synthese von 1,4-Butadien und Diolen – allesamt wichtige Verbindungen für die chemische Industrie – aus nachwachsenden Rohstoffen über neue thermische und elektrochemische Pfade«, erklärt Dr. Barbara Zeidler-Fandrich.

Das frisch erschienene Buch »Prototype Nature« stellt die Biologie in den Mittelpunkt und geht der Frage nach, wie diese für die Wissenschaft, Technik, Wirtschaft und Gesellschaft als Vorbild fungieren kann, um neue Wege für eine nachhaltigere Welt zu ebnen. Aufbauend auf dem gleichnamigen Symposium, geben Wissenschaftler*innen und Designer*innen Einblicke in vielversprechende Ansätze der Bionik und der Biotechnologie und damit auch Denkanstöße für das eigene Handeln in einer bioinspirierten Welt.

Ein Blick ins Inhaltsverzeichnis: »Giftfreies Antifouling nach biologischem Vorbild«; »Von Tierhaut zu Bakterienhaut – von Modedesign zu Biodesign«; »Von der Natur lernen – eine Skizze zur Utopie des Sein-Lassens« - so lauten 3 der 31 vorgestellten Ansätze. Das Buch zeigt auf, welche Vielfalt es an Interaktionen zwischen Biologie, Technik und Design gibt und bietet die Möglichkeit, die Funktionsweise heutiger Organismen und Ökosysteme besser zu verstehen, und zeigt wie diese in analoge technische und gestalterische Lösungen überführt werden.

Das 21. Jahrhundert gilt als das Jahrhundert der Biologie. Biotechnische und bioinspirierte Innovationen verändern heutige Produktionssysteme und unseren Alltag radikal. Gleichzeitig wandelt sich die Biologie selbst wie z. B. die Gentechnik oder die synthetische Biologie zeigen. Die vielfältigen Fortschritte in der Bionik und der Biotechnologie führen zu einem umfassenden Wandel der Mensch-Technik-Biologie-Verhältnisse. »Sie erfordert die Übernahme von Verantwortung in einem Maße, wie es uns Menschen in der Vergangenheit nur selten gelungen ist«, schreibt Mitherausgeber Jürgen Bertling des Fraunhofer UMSICHT in seiner Danksagung.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit verschiedener Fachdisziplinen
Ein weiterer wichtiger Aspekt des Buches ist die Interaktion zwischen den verschiedenen Wissenschaften, die sich teilweise ergänzen, aber auch an bestimmten Punkten widersprechen.

Wichtig für die vielfältigen Fortschritte in der Bionik und der Biotechnologie ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit verschiedener Fachdisziplinen. Um die Biologie, die Natur als Vorbild für die Wirtschaft und die Gesellschaft zu nutzen, müssen Naturwissenschaftler und Ingenieure mit Fachleuten aus den Industriebereichen Produktion und Marketing, Gestaltung und Design auf offene Art und Weise zusammenarbeiten. »Warum trennt man beispielsweise immer die Funktion von der Schönheit? In der Natur ist Schönheit Funktion. Lasst uns von der Natur lernen«, sagt Mitherausgeberin Anke Bernotat, Design-Professorin an der Folkwang Universität der Künste. So können Lösungen für wettbewerbsfähiges und umweltverträgliches Produzieren und Wirtschaften entwickelt werden.

Herausgeber des Buchs sind Jürgen Bertling vom Fraunhofer UMSICHT und Anke Bernotat (Folkwang Universität der Künste). Das Projekt »Prototype Nature« wurde vom BMBF durch die Projektträgern DLR und BIOKON gefördert.

• Wissenschaft im Fokus der Öffentlichkeit

Der vom UMSICHT-Förderverein ausgeschriebene UMSICHT-Wissenschaftspreis zeichnete zum 11. Mal Menschen aus, die den Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft fördern und komplizierte Sachverhalte verständlich kommunizieren. In der Kategorie Wissenschaft überzeugte Dr. Pattarachai Srimuk die Fachjury mit seiner Arbeit zum Thema Wasseraufbereitung. Adrian Lobe erhielt den Preis in der Kategorie Journalismus für seinen Artikel über die Umweltauswirkungen digitaler Dienste. Die Preisverleihung fand in diesem Jahr erstmalig virtuell statt.

Am 2. Oktober wurde der UMSICHT-Wissenschaftspreis verliehen. Diesmal aufgrund der Corona-Pandemie nicht in gewohnter Umgebung am Fraunhofer UMSICHT in Oberhausen, sondern virtuell. Die Preisträger waren online zugeschaltet und freuten sich aus der Ferne über die mit insgesamt 10 000 Euro dotierte Auszeichnung. »Wir freuen uns gemeinsam mit den Preisträgern, vor allem auch, dass so viele Gäste an der Verleihung teilgenommen und Dr. Pattarachai Srimuk und Adrian Lobe einen würdigen Rahmen bereitet haben«, so Prof. Görge Deerberg, Geschäftsführer des UMSICHT-Förderverein und stellv. Institutsleiter des Fraunhofer UMSICHT. Dem konnte Dr. Susanne Raedeker, stellv. Vorsitzende des Fördervereins, nur zustimmen. Sie überreichte gemeinsam mit Prof. Deerberg die beiden Preise.

Der Moderator der vergangenen Preisverleihungen und Schirmherr des UMSICHT-Wissenschaftspreis, Prof. Dietrich Grönemeyer, würdigte in einer Videobotschaft die herausragenden Arbeiten der Preisträger. Einmal mehr spiegelten die zahlreichen eingereichten Bewerbungen die aktuellen Themen und Trends in der Forschungslandschaft wider und zeigten den großen Stellenwert verständlicher Kommunikation von Wissenschaftsthemen auf.

Preisträger Kategorie Wissenschaft: Dr. Pattarachai Srimuk

Der UMSICHT-Wissenschaftspreis 2020 in der Kategorie Wissenschaft ging an Dr. Pattarachai Srimuk, der als Postdoc am Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken arbeitet. Er erhielt den Preis für seine Dissertation zum Thema »Sustainable water treatment and ion separation with battery materials: green energy meets blue water« (deutsch: »Nachhaltige Wasseraufbereitung und Ionentrennung mit Batteriematerialien: Grüne Energie trifft blaues Wasser«).

»Der Wasserverbrauch steigt mit zunehmendem Wachstum der Weltbevölkerung. Parallel dazu verschärfen sich in vielen Ländern die Probleme in Bezug auf Zugang und Verfügbarkeit von Trinkwasser«, erklärt Dr. Srimuk. Gefragt sind energieeffiziente Wasseraufbereitungstechnologien. Eine vielversprechende Technologie zur Entsalzung von Wasser ist die kapazitive Deionisierung, kurz CDI. Das Verfahren funktioniert bisher jedoch nur mit Brackwasser energieeffizient. Dr. Srimuk hat im Rahmen seiner Dissertation neue Faraday’sche Elektrodenmaterialien erforscht, die auch Meerwasser effizient und effektiv entsalzen. Seine Aktivitäten können somit einen wichtigen Beitrag zur weltweiten »Wasserwende« leisten.

Preisträger Kategorie Journalismus: Adrian Lobe

In der Kategorie Journalismus hat sich die Fachjury – ausgewählte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Unternehmerinnen und Unternehmer, Selbständige, Journalisten sowie PR-Fachleute –  für Adrian Lobe ausgesprochen. Der freie Autor ist u. a. für Berliner Zeitung, Neue Zürcher Zeitung und Süddeutsche Zeitung tätig und schreibt eine Kolumne für Spektrum der Wissenschaft. In seinem Artikel »Cyberfossiler Kapitalismus«, erschienen in der Süddeutschen Zeitung, widmete er sich dem ökologischen Fußabdruck von digitalen Maschinen.

»In den seltensten Fällen dürfte beim Googlen der Gedanke an die negativen Umweltauswirkungen einer Suchanfrage präsent sein. Auch beim Streamen von Filmen ist einem nicht immer bewusst, dass im Hintergrund Rechenzentren laufen, die CO2 ausstoßen«, so Adrian Lobe. Dabei seien diese Emissionen nicht zu unterschätzen. Er zeigt in seinem Artikel die Umweltauswirkungen anhand von Studien und Analysen auf und nennt die Konsequenzen der rasant wachsenden Digitalisierung durch künstliche Intelligenz und Cloud Computing. Auch geht er auf die selbstverstärkende Wachstumsspirale ein, auf die bestimmte digitale Dienste angewiesen sind. Hierzu zählen z. B. Klimamodelle, die immer extremere Rechenleistung benötigen, je detaillierter sie werden: Sie vermehren ihren eigenen ökologischen Fußabdruck, den sie auf Gegenstandsebene erkennen wollen. Lobe ist sich sicher, dass es neben nachhaltigem Cloud Computing eine neue Ökologie der Intelligenz braucht, denn: »Es gibt nichts, was so umweltfreundlich ist wie eigenes Denken.«

UMSICHT-Wissenschaftspreis 2021

Bewerbungen für den UMSICHT-Wissenschaftspreis 2021 sind ab Ende 2020 möglich, den genauen Termin geben wir auf der Internetseite des Fraunhofer UMSICHT bekannt.

• HANDWERK.NRW und das Fraunhofer UMSICHT gehen eine neue Kooperation ein, um wissenschaftliche Ergebnisse und Methoden besser für Dienstleistungen und Produkte des Handwerks verfügbar zu machen. Mit der Unterzeichnung eines Memorandum of Understanding am 6. Juli 2020 beim Fraunhofer UMSICHT in Oberhausen startet diese nun offiziell.

Eine hohe technologische Entwicklungsdynamik oder Megatrends wie z. B. die Digitalisierung erfordern, dass Prozesse ständig angepasst und neues Wissen zielgerichtet transferiert werden. Wichtige Anwender von Forschungsergebnissen und Ideengeber für das Umgestalten von Prozessen oder Produkten sind Handwerksbetriebe. Um Expertenwissen weiterzugeben und Handwerkstechniken auf diesem Wege nachhaltig zu verbessern, intensivieren das Fraunhofer UMSICHT und HANDWERK.NRW daher ihre Zusammenarbeit. Am 6. Juli unterzeichneten die Partner ein Memorandum of Understanding.

Die Kooperation adressiert insbesondere Technologien und Methoden für mehr Energieeffizienz, den Klimaschutz, den Umwelt- und Arbeitsschutz und die Materialentwicklung und -prüfung. Es sollen beispielsweise Materialien charakterisiert und ihr Verhalten in der Umwelt analysiert werden. Die Partner möchten neue Methoden der Aufklärung von Funktions- und Schadmechanismen und auch komplett neue Materialien und Techniken für das Handwerk entwickeln.

»Wir sind uns sicher, dass die Kooperation ideal ist, um Synergien zwischen beiden Organisationen herzustellen. Wir möchten als Forschungsinstitut innovative und nachhaltige Technologien entwickeln – und zwar passgenau für komplexe Fragestellungen der Anwender«, erklärt Prof. Eckhard Weidner, Institutsleiter des Fraunhofer UMSICHT. »Wir freuen uns sehr über die Kooperation, die es beiden Partnern ermöglicht, einen wertvollen Beitrag zu einer ressourcenschonenden Gesellschaft und Wirtschaft zu leisten. Das Handwerk als mittelständisch orientierter Wirtschaftsbereich wird durch die intensivierte Zusammenarbeit mit der Wissenschaft seine innovativen Kompetenzen ausbauen und noch stärker in den Dienst des Klimaschutzes stellen können. Diese intensivierte Zusammenarbeit wird unseren Betrieben aber auch Nutzen bringen, denn sie hilft unseren Unternehmen dabei, ihre betrieblichen Prozesse zu optimieren«, sagt Andreas Ehlert, Präsident von HANDWERK.NRW.

Gemeinsame Forschungsprojekte und neue Bildungskonzepte

Innerhalb der Kooperation sind bedarfsorientierte gemeinsame Forschungsprojekte auf nationaler und internationaler Ebene geplant. Aber auch die Entwicklung neuer Bildungskonzepte steht im Mittelpunkt. Im Rahmen von Workshops, Veranstaltungen – als Aus-, Fort- oder Weiterbildung – und Beratungen soll Expertenwissen transferiert werden, um so Technologien nachhaltig weiterzuentwickeln.

HANDWERK.NRW repräsentiert rund 190 000 mittelständische Handwerksunternehmen in Nordrhein-Westfalen. Diese sind wichtige Anwender, Dienstleister und Innovatoren bei der nachhaltigen Umgestaltung von Produkten, Prozessen und Serviceleistungen. Das Fraunhofer UMSICHT entwickelt Lösungen für eine nachhaltige Energie- und Rohstoffwirtschaft, stellt wissenschaftliche Ergebnisse bereit und transferiert sie in Unternehmen, Gesellschaft und Politik.

Die Energiewende ist eine tragende Säule des Strukturwandels und erfordert ein Umdenken in vielen Bereichen. Damit in einem zunehmend dynamischen und volatilen Umfeld erfolgreiche Wirtschafts-Ökosysteme wachsen können, sind aufeinander abgestimmte, anpassungsfähige Lösungen an der Schnittstelle von Energie- und Stoffwirtschaft notwendig. Genau hier setzt das Leistungszentrum DYNAFLEX® an und entwickelt unter Federführung des Fraunhofer UMSICHT zukunftsfähige Lösungen. In Bad Langensalza entsteht zurzeit ein Pilotstandort, der als Vorreiter für cross-industrielle Netzwerke dienen soll und neue Wertschöpfungsketten erschließt.

Im Mittelpunkt aktueller Geschäftstätigkeiten und Unternehmensstrategien stehen zunehmend Technologien zur Effizienzsteigerung und zur Vermeidung von CO2-Emissionen. Eine nachhaltige und umweltschonende Wertschöpfung bedeutet zwar zunächst eine Umstellung für die Beteiligten, dient aber auch als klarer Wettbewerbsvorteil.

Um den deutschen Mittelstand im Wettbewerb gut zu positionieren und die Herausforderungen für einzelne Unternehmen zu senken, sehen Experten die Zukunft in einem gemeinsamen Vorgehen der Akteure in regionalen cross-industriellen Netzwerken. »Wertschöpfungsketten müssen künftig über die bisherigen Sektor- und Branchengrenzen hinausgehen. Warum nicht gemeinsam lokale Stoff-und Energieströme bestmöglich vor Ort verwerten? So können entscheidende Vorteile durch regionale Synergien entstehen«, erklärt Dr. Georg Janicki vom Fraunhofer UMSICHT in seiner Funktion als Manager des Leistungszentrums DYNAFLEX®. Das Leistungszentrum plant in enger Zusammenarbeit von Wissenschaft und Unternehmen zukunftsfähige Schnittstellenprojekte für die Energie- und Grundstoffwirtschaft.
Dynamische Betriebsführung

Um die lokalen Energie- und Stoffströme nachhaltig zu gestalten, muss bereits die Energieversorgung entsprechend ausgelegt sein. Die Einbindung von Strom aus erneuerbaren Energien in z. B. Produktionsanlagen unterliegt jedoch zeitlichen und standortspezifischen Schwankungen – bedingt durch Tages-/Nachtzeit und Windaufkommen. Hinzu kommen Aspekte wie eine kundenspezifische Fertigung und damit variierende Anforderungen an Produkte, die zudem just-in-time gefertigt und geliefert werden müssen. Und auch variierende Rohstoffe aufgrund von sich verändernden Rahmenbedingungen (markt- und kundenseitig) und die Umstellung auf umweltfreundlichere Rohstoffe müssen berücksichtigt werden.

In einem Gewerbegebiet im thüringischen Bad Langensalza wird ein Pilotprojekt umgesetzt, in dem ein Netzwerk mit unterschiedlichen Akteuren auf Basis von regenerativen Energien und nachhaltigen Rohstoffen implementiert wird. Das Projekt nimmt eine nationale und internationale Vorreiterrolle bei der Umsetzung klimaschonender und sektorübergreifender Technologien ein. Verschiedene Partner aus der Wirtschaft wollen mit Unterstützung des Fraunhofer UMSICHT in einem gemeinsamen Vorhaben eine Freiflächen-Photovoltaikanlage errichten. Der produzierte Strom soll durch innovative und nachhaltige Konzepte direkt in bereits bestehende und neue Wertschöpfungsketten der benachbarten Wirtschaftsunternehmen eingebunden werden. Die Konzepte tragen zur Netzstabilität bei und ermöglichen den Aufbau eines neuen Technologieclusters auf Basis nachhaltiger Rohstoffe und Energieträger. Dadurch wiederum sollen sich neue Unternehmen in der Region ansiedeln.

Unabhängig von fossilen Rohstoffen
Forschende des Fraunhofer UMSICHT arbeiten des Weiteren an einem Power-to-Gas-Konzept. Mit PV-Strom betriebene Elektrolyseanlagen sollen Wasserstoff erzeugen, der direkt ins Erdgasnetz eingespeist und für Produktionsprozesse verwendet werden kann. Auch kann der Wasserstoff mit CO2 zu Methan veredelt bzw. zu Basisprodukten der chemischen Industrie, Kunststoffindustrie, Düngemittelindustrie oder Treibstoffindustrie weiterverarbeitet werden.

E-world: Cross-industrielle Netzwerke spielerisch verstehen
Das Leistungszentrum DYNAFLEX® präsentiert sich auf der E-world energy & water, vom 11. bis 13. Februar 2020 in Essen. Am Messestand können anhand eines Exponats verschiedene aktuelle Aspekte und Herausforderungen in der Energie- und Grundstoffwirtschaft spielerisch erfahren werden. Angelehnt an den bekannten »heißen Draht« werden modellhaft durch unterschiedliche Verläufe zweier Drähte die Komplexität der jeweiligen Akteure und deren Herausforderungen bei einer Sektorenkopplung nachgestellt. Auf diese Weise wird die Notwendigkeit cross-industrieller Netzwerke, wie sie z. B. in Bad Langensalza geplant sind, veranschaulicht.

Betriebsdaten sinnvoll nutzen und Ausfallzeiten reduzieren: Das waren nur einige der Ziele, die die Textil vernetzt-Kollegen vom Sächsischen Textilforschungsinstitut (STFI) beim Retrofitting einer Rundstrickmaschine bei der thoenes® Dichtungstechnik GmbH aus dem sächsischen Klipphausen erreicht haben.

Die Rundstrickmaschine produziert Kunststoffgestricke, die unter anderem im Fahrzeugbau zum Einsatz kommen, um Druckluftgeräusche zu reduzieren. Die derzeit erhobenen Daten werden in Ermangelung an Schnittstellen momentan noch nicht an übergeordnete Systeme übergeben und weiterverarbeitet. Das Team vom STFI hat nun eine sensorbasierte Nachrüstung der Maschine vorgenommen. Dazu haben sich die Kollegen in mehreren Workshops einen Überblick verschafft, welche Anforderungen in der laufenden Produktion anfallen. Im Mittelpunkt standen die Messung der Drehzahl und die Bestimmung des Spulendurchmessers, um Laufzeit, Geschwindigkeit und Verarbeitungsmenge an der Maschine zu erfassen. Hierzu verbaute thoenes einen Hallsensor an der Maschine, der zur Drehzahlmessung genutzt wurde. Am STFI wurden zudem weitere Erfassungsmethoden erprobt. Die Programmierung der Controller-Systeme erfolgte in der Programmiersprache C und für die Vorauswertung der Sensordaten kam das grafische Programmierwerkzeug Node-RED zum Einsatz. Dieses nutzt das Unternehmen zudem, um mobil Störungsmeldungen zu erfassen.

Am Chemnitzer Schaufenster des STFI ist nun die Realisierung eines Retrofit-Demonstrators geplant. Hieran sollen weitere Lösungsansätze gezeigt werden, zugleich wird dieser anderen interessierten Unternehmen als Leihgabe zur Verfügung stehen.

The study "Technologies, Markets and Players" by E-Textiles 2018-2028 predicts a 2 billion dollar growth of the smart textile market. This growth can only be achieved by replacing the existing approaches, mostly manual production, with series production. With the Smart Textiles Micro Factory, the Institut für Textiltechnik of RWTH Aachen University, short ITA, will be demonstrating for the first time on the Texprocess stand, stand number C02, in the transition from Halls 4.1 and 5.1 how a smart textile can be manufactured from design to finished product together with various partners by producing a smart cushion.

The product and the manufacturing process are the result of co-innovation. In the future, co-innovation for smart textiles is to be implemented via the GeniusTex platform. As part of the German Federal Ministry of Economic Affairs and Energy's major strategic project for the “Smart Service World”, ITA is working with partners from industry and research to develop the online platform for smart textile innovation.

Am Gemeinschaftsstand des Aachener Zentrums für integrativen Leichtbau (AZL) in Halle 5A Stand D17 demonstriert das Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA) vom 12.-14. März 2019 in Paris seine Kompetenzen in den Bereichen Glasfasern, Preforms und Carbon Composites.
Die Exponate stammen aus unterschiedlichen Anwendungsfeldern und adressieren die Branchen Automotive, Luft- und Raumfahrt und Maschinenbau.

1. Innovative Glasfaserforschung am ITA
   Der modulare Aufbau der neu entwickelten, induktiv beheizten Glasfaserproduktionsanlage ermöglicht hohe Flexibilität in der Forschung und das Induktionssystem eine deutlich schnellere Bedienbarkeit. Erstmalig werden am Stand des ITA Glasfasern live auf der JEC World hergestellt. Zu den Neuheiten der Anlage gehört das induktiv beheizte Bushing. Es hat ein flexibles Design und besteht aus einer Platin-/Rhodium-Legierung (Pt/Rh20) zum Einsatz für Hochtemperaturgläser. Die Glasfaserproduktionsanlage wurde so konstruiert, dass sich neue Konzepte und Ideen schnell erproben lassen.
    
2. DrapeCube – Umformung textiler Halbzeuge
   Der DrapeCube bietet eine kostengünstige Konstruktion zur Herstellung von Faservorformlingen aus textilen Halbzeugen. Er kommt zum Tragen bei der Fertigung von Preforms für Prototypen und in der Kleinserie und eignet sich für Unternehmen, die in der von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) tätig sind.
   Bei der Produktion von FVK-Bauteilen wird im Preformingprozess ein Großteil der späteren Bauteilkosten definiert. In kleinen und mittelständischen Unternehmen wird dieser Prozessschritt oft noch manuell ausgeführt. Daraus resultieren hohe Qualitätsschwankungen und Bauteilpreise. Besonders bei hochbelasteten Strukturbauteilen führt die Qualitätsschwankung dazu, dass die Bauteile überdimensioniert sind. So wird das Leichtbaupotential von faserverstärkten Kunststoffen zu wenig genutzt.
   Eine Lösung bietet das aus der blechumformende Industrie adaptierte Stempelumformverfahren zur Formgebung von Verstärkungstextilien. Dabei wird das Textil zwischen zwei Formhälften (Patrize und Matrize) eingelegt und automatisiert umgeformt. Dieses Verfahren kommt aufgrund hoher Anlagen- und Werkzeugkosten fast ausschließlich in der Großserie zum Einsatz. Das ITA hat die Formgebungsstation DrapeCube entwickelt, die eine kostengünstige Alternative bietet und in der Lage ist, den aktuellen Stand der Technik für die Formgebung textiler Halbzeige vollständig abzubilden. Am Stand werden die Prozessschritte in einem Video demonstriert.
    
3. Kohlenstoffaserverstärkter Kunststoff (CFK)-Preform
   Der CFK-Preform besteht aus Carbon-Multiaxial-Gelege, das durch expandiertes Polystyrol (EPS) umgeformt ist, um die Drapierqualität zu optimieren. Durch die schonende, textilgerechte Umformung mittels Schaumexpansion können Preforms in erhöhter Qualität hergestellt werden. Erstmalig wurde die Schaumexpansion genutzt, um Preforms so umzuformen, dass die Drapierqualität im Vergleich zur klassischen Stempelumformung verbessert wird.
   Die Vorteile des so umgeformten CFK-Preforms liegen in der Einsparung von Anlagenkosten, da das Investment viel geringer ist. Dazu wird der Verschnittanteil reduziert, weil eine endkonturnahe Fertigung ermöglicht wird. Darüber hinaus wird der Ausschuß verringert, da weniger Fehler im Textil entstehen.
   Zielgruppe sind die Hersteller von faserverstärkten Bauteilen, insbesondere für die Klein- und Mittelserie, bei denen die klassische Stempelumformung nicht wirtschaftlich ist.
    
4. Gestickter Preform mit integriertem Metallinsert
   Die 12k Carbonfaserrovings werden durch das Spezial-Stickverfahren Tailored Fibre Placement (TFP) zu einem Preform abgelegt. Beim weiteren Lagenaufbau wird der Insert nicht nur unter den Rovinglagen integriert, sondern durch zusätzliches Umschlaufen fixiert. Der hochintegrative Preformingansatz bietet die Möglichkeit zur Reduktion von Gewicht und Prozessschritten sowie zur Steigerung der mechanischen Performance.
   Bisher wurden Inserts geklebt oder es waren Bohrungen im Bauteil notwendig. Aufgeklebte Inserts sind durch die Klebefläche limitiert. Das Einkleben von Inserts in Bohrungen zieht hohe Bohrerabrasion und damit hohen Werkzeugverschleiß nach sich.
   Die Vorteile des gestickten Preforms mit integriertem Metallinsert bestehen in der Reduktion von Verschnitt durch TFP-Preforming und der Steigerung der spezifischen Ausreißkraft. Dazu besteht die Möglichkeit, die Herstellung integrativer Preforms zu automatisieren. Damit ist der Preform mit integriertem Metallinsert interessant für die Zielgruppe Automotive und Luft- und Raumfahrt.

At the Composites Europe in Stuttgart /06 - 08 November 2018), the Institut für Textiltechnik of RWTH Aachen University, short ITA, will be showing products, components and machines along the fibre composite process chain. The ITA will present itself at the booth of the Aachen Center for Integrative Lightweight Construction (AZL) in hall 9, booth E70. Various demonstrators will be used to present selected innovative processes and products over the individual steps. The exhibits come from different fields of application: From mobility applications to the construction sector. Here is an example from the field of "construction composites":

With the concrete bar stool with hybrid carbon reinforcement, the ITA demonstrates that textiles as reinforcement structures for concrete elements allow a enormous geometrical freedom of Design. So far, manual positioning of the textile reinforcement used to be time-consuming and complex, as permitted tolerances are in the millimetre range. Thus the production mainly contributed to the high costs of textile concrete.

At the ITA, the two industrial partners Albani Group GmbH & Co. KG and DuraPact 2.0 Kompetenzzentrum Faserbeton GmbH developed a new hybrid reinforcement with integrated spacer. This hybrid reinforcement reduces the time required to position the reinforcement by up to 60 percent and thus makes the material significantly more

The new, cost-effective hybrid reinforcement contains an integrated spacer and thus faciliates the positioning of dry and coated reinforcements. The integrated spacer allows several layers of reinforcement to be stacked quickly, allowing the desired degree of reinforcement to be set. The hybrid reinforcement consists of a carbon or glass fibre grid joined with a permeable polyamide mat and will be available in roll form from industrial partners in the near future.