Ein zerlegbarer Kontrabass ganz aus carbonfaserverstärktem Kunststoff, textile Muskeln und Avatare in der Maßschneiderei gehören zu den Highlights im Forschungsbericht 2019, den das Forschungskuratorium Textil jetzt veröffentlicht hat. Neben diesen Beispielen stellt der Bericht noch viele andere erfolgreiche, teils bereits am Markt platzierte Projektergebnisse vor, die dank der Förderung durch die Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) und das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) möglich wurden. Die meisten IGF-geförderten Projekte, die 2019 abgeschlossen wurden, entfielen auf die Themenfelder Bekleidung, Produktion und Logistik sowie Mobilität.
Einstieg in die Massenproduktion von Smart Textiles
Wie der aktuelle Forschungsbericht zeigt, liegt im Themenfeld Bekleidung derzeit ein Fokus vor allem auf den Smart Textiles. Vorgestellt werden unter anderem Lösungen für eine künftige Massenfertigung, die erheblich zu einer kostengünstigeren Produktion beitragen wird, womit sich für diese Produktsparte neue Märkte auftun werden. Das Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen etwa hat mit der Microfactory gezeigt, wie Smart Textiles vom Design bis zum fertigen Produkt in Serie hergestellt werden können. An automatisierten Fertigungsverfahren arbeitet auch das Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland (TITV). In verschiedenen Forschungsprojekten wurden dort Standardbestückungsmaschinen, die in der Elektronikindustrie Leiterplatten bestücken, so modifiziert, dass elektronische Bauelemente auf leitfähigen Textilflächen automatisch positioniert und kontaktiert werden können. Wie die Arbeiten am TITV zeigen, sind auch herkömmliche Textilmaschinen für die textile Leiterplattenfertigung und Bauteilbestückung geeignet.
Experten gehen davon aus, dass Smart Textiles in wenigen Jahren den Durchbruch schaffen und sich als Massenprodukt etablieren werden. Damit werden künftig auch größere Mengen an Alttextilien anfallen, die neben textilen Fasern metallische oder metallisierte Fasern und Filamente beziehungsweise elektrisch leitfähige Elemente enthalten. Beispiele sind Schutzanzüge für Rettungsdienst und Feuerwehr, die künftig für smarte Funktionen verstärkt mit solchen Materialien ausgestattet sein werden. Der vorliegende Forschungsbericht zeigt, dass die Entwickler bereits das Lebensende der künftigen Smart Textiles mit bedenken. So wurden jetzt in einer Masterarbeit an der TU Chemnitz die Grundlagen einer Technologie entwickelt, mit der Silber, Nickel oder Kupfer aus textilen Materialien zurückgewonnen und für die Wiederverwendung aufbereitet werden können – noch bevor Smarte Textilien in großem Stil zum Einsatz kommen und zum Recycling-Problem werden.
Schwerpunkt Nachhaltigkeit
Überhaupt zieht sich der Aspekt Nachhaltigkeit wie ein roter Faden durch den aktuellen Bericht. Ein Beispiel für ein erfolgreich eingeführtes Produkt ist ein innovativer Kunstrasen, der ohne Kunststoffgranulat auskommt und damit die Entstehung von Mikroplastik in der Umwelt erheblich verringert. Das Hohenstein Institut für Textilinnovation wiederum hat sich in verschiedenen Projekten damit beschäftigt, die Freisetzung von Mikrofasern zum Beispiel aus der Wäsche zu reduzieren. So hat das Institut eine neue Methode zur Analyse der Freisetzung dieser winzigen Fasern von Textilien publiziert. Die neue quantitative Methode nutzt eine dynamische Bildanalyse, um Partikel zu erkennen. Durch die Analyse wird die Freisetzung faserförmiger Mikropartikel beim Waschen messbar. Außerdem unterstützt sie Textilhersteller bei der Entwicklung nachhaltiger Textilien. Die neue Methode ist, so das Institut, das Ergebnis von vier Jahren Forschung. Sie stößt auch international auf großes Interesse und wird aktuell in europäische Standardisierungsgremien eingebracht.
Hochwertige Produkte aus recycelten Carbonfasern
Der Forschungsbericht 2019 liefert auch Antworten auf die brennende Frage, wie sich Carbonfasern aus Altprodukten nutzen lassen. Diese werden in den kommenden Jahren in wachsenden Mengen anfallen, da die ersten Generationen von Carbonfaser-Produkten dann ihr Lebensende erreichen – etwa daraus hergestellte Komponenten aus Windrädern und Flugzeugen. Das Problem: Recycelte Carbonfasern (rCF) werden bislang kaum in hochwertigen neuen Produkten eingesetzt, da die Wiedergewinnung bislang ein teurer und umständlicher Prozess ist. Daher haben das Sächsische Textilforschungsinstitut und das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologien ICT eine neue Möglichkeit entwickelt, um rCF künftig stärker für hochwertige Produkte zu nutzen – insbesondere für hochwertige Vliesstoffe. Konkret ist es gelungen, multiaxial verstärkte Vliesstoffe aus recycelten Carbonfasern (rCF) als Halbzeuge für Faserverbundwerkstoffe herzustellen. Sie bestehen aus einem Verbund von Carbon-Primärfasertapes und rCF-Vliesstoffen, die eine sehr hohe Steifigkeit und Festigkeit erreichen.
Pfiffige medizinische Textilien
Ein weiteres Highlight aus der aktuellen Forschung ist eine neu entwickelte Methode, mit der Stentprothesen für Blutgefäße schneller hergestellt werden können. Dank eines neuen flexiblen automatisierten und CAD-gestützten Fertigungsprozesses werden die Stentprothesen perfekt an die Geometrie der Blutgefäße von herzkranken Patienten angepasst. In einem anderen Projekt ist es Experten des Hohenstein Instituts gelungen, textile Muskeln herzustellen. Grundlage dafür sind verdrillte Polymergarne die Wärmeenergie in Bewegungsenergie umwandeln können. Durch thermische Steuerung können so Lasten angehoben oder Strecken überwunden werden. Untersucht wurde insbesondere, inwieweit sich die Bewegungen gezielt steuern lassen. Diese Muskeln könnten künftig als alternative Aktoren beziehungsweise Steuerungssysteme für Anlagen eingesetzt werden. Kleine und mittlere Garnhersteller könnten sich damit neue Kundengruppen im Maschinenbau und in der Robotik erschließen.
Positiver Blick zurück und nach vorn
„Alles in allem hat das Jahr 2019 eine Vielzahl an textilen Innovationen und Entwicklungen hervorgebracht“, sagt Johannes Diebel, Forschungsleiter beim FKT. „ Die Branche ist gut aufgestellt. Die Themen Demographie, Nachhaltigkeit oder Digitalisierung werden die großen Treiber der wirtschaftlichen Entwicklung bleiben. Wir sehen ganz deutlich, dass die deutsche Textilbranche hier schon heute entsprechende Lösungen bieten kann und daher allen Grund hat, positiv in die Zukunft zu schauen.“
Berichte von verschiedenen Veranstaltungen im vergangenen Jahr wie etwa dem Anwenderforum Smart Textiles in Bad Waldsee, dem Forum Leichtbau oder dem Innovationstag Mittelstand des BMWi, an dem sich im vergangenen Jahr mehr als 300 Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Netzwerke aktiv beteiligt haben, runden den Bericht ab.
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