Jahresbericht 2019 des Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden

Fakultät Maschinenwesen Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik

Direktor: Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing. Chokri Cherif

LEADING IN FIBRE

& TEXTILE TECHNOLOGY

Forschungsinstitut

der Exzellenzuniversität

JAHRESBERICHT 2019

Institut für Textilmaschinen und

Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden

ANNUAL REPORT 2019

Institute of Textile Machinery and

High Performance Material Technology at TU Dresden

Herausgeber:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing. Chokri Cherif

Redaktion, Layout, Satz:

Annett Dörfel, Daniella Modler, Jara Marder

Postanschrift:

TU Dresden

Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik

01062 Dresden

Besucheranschrift:

Hohe Straße 6

01069 Dresden

Telefon: (0351) 463 39300

Telefax: (0351) 463 39301

E-Mail: i.textilmaschinen@tu-dresden.de

https://tu-dresden.de/mw/itm

Redaktionsschluss: 31.03.2020

Bildnachweise: wie gekennzeichnet; Bildmaterial ohne Angabe: ©ITM

Druck: addprint ® AG

ISSN 2365-1539

Jahresbericht

des

Institutes für Textilmaschinen und

Textile Hochleistungswerkstofftechnik

der TU Dresden

Annual Report

of

Institute of Textile Machinery and

High Performance Material Technology

at TU Dresden

2019

Jahresbericht 2019

Liebe Freunde und Partner des Institutes,

liebe Mitarbeiter*innen und Studierende,

der vorliegende Jahresbericht 2019 bietet Ihnen wieder

einen bewährten und allseits umfassenden Überblick

über die vielfältigen interdisziplinären Aktivitäten

in Lehre und Forschung entlang der gesamten textilen

Prozesskette am Institut für Textilmaschinen und Textile

Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden.

Insbesondere möchten wir wieder Ihre Aufmerksamkeit

und Ihr Interesse an einer zukünftigen gemeinsamen

Zusammenarbeit wecken und offerieren Ihnen unsere

Forschungskompetenzen mit aktuellen Highlights,

besonders ausgewiesenen Expertisen sowie exzellenter

Infrastruktur, industrierelevanten Projekten und Veröffentlichungen.

Für Ihre bisherige enge Verbundenheit zu

unserem Institut und Ihre vertrauensvolle Zusammenarbeit,

die einen erheblichen Anteil an der erfolgreichen

Umsetzung unserer gestellten Ziele hatte, möchten wir

Ihnen wie immer ganz herzlich danken.

Das 1. Halbjahr 2020 hat sich aufgrund der für uns alle

unvorhergesehenen rasanten Ausbreitung des Coronavirus

in Deutschland anders entwickelt als geplant, was

uns am ITM vor neue Herausforderungen in der Lehre

und Forschung gestellt hat, auf die ich kurz in meinem

Vorwort eingehen möchte. Mit Beginn des Sommersemesters

2020 wurden alle Lehrveranstaltungen am ITM

mit viel Einsatzkraft und Engagement online angeboten.

Unsere Forschungsaktivitäten konnten wir auch im

Notbetrieb an der TU Dresden, bei dem auch der laborbasierte

Forschungsbetrieb eingestellt werden musste,

weitestgehend im Homeoffice aufrechterhalten, wofür

ich all meinen Mitarbeiter*innen großen Respekt und

ein herzliches Dankeschön aussprechen möchte. Viele

Fachtagungen und Messen, auf denen wir dieses Jahr

präsent sein wollten, mussten leider abgesagt bzw. verschoben

werden. All unseren Leser*innen des Jahresberichtes

möchten wir jedoch hiermit versichern, dass wir

jederzeit für Ihre Forschungsanfragen gern als kompetenter

Partner zur Verfügung stehen und uns sehr freuen,

Sie bald auch wieder persönlich begrüßen zu können.

Besondere Freude hat uns daher Ende Mai dieses Jahres

die Zusage der Deutschen Forschungsgemeinschaft

(DFG) über die Bewilligung des Sonderforschungsbereiches/Transregio

(SFB/TRR) 280 „Konstruktionsstrategien

für materialminimierte Carbonbetonstrukturen

- Grundlagen für eine neue Art zu bauen“

unter Beteiligung der TU Dresden, IPF Dresden und der

RWTH Aachen bereitet. Während in vorangegangenen

Forschungsprojekten die Grundlagen und die Anwendbarkeit

des neuen Werkstoffs Carbonbeton untersucht

wurden, werden in diesem SFB/TRR neue Konstruktionsstrategien

für Carbonbeton erforscht. Das ITM ist maßgeblich

in dieser großen Forschungsinitiative involviert

und bringt insbesondere seine langjährigen Expertisen

und Know-how auf diesem Forschungsgebiet nachhaltig

mit ein.

Das vergangene Jahr 2019 war von vielen Highlights

geprägt, von denen wir ausführlich in dieser Ausgabe

berichten möchten. Dazu zählen u. a. – Start des Bundesexzellenzinitiative

„CeTI - Centre for Tactile Internet

with Human-in-the-Loop“ als ein wichtiger Meilenstein

für den Erhalt des dauerhaften Exzellenzsiegels für

die TU Dresden (S. 12 ff.) – Neubesetzung der Professur

für Montagetechnik für textile Produkte durch

Professor Yordan Kyosev (S. 22 ff.) – Messeauftritte zur

Techtextil, Texprocess und ITMA (S. 101 ff.) – Einweihung

der Reinräume (Klasse 7 gemäß ISO 14644-1) für bio-

Dear Friends and Partners of our Institute,

dear Colleagues and Students,

This annual report 2019 presents a comprehensive overview

on the wide range of interdisciplinary activities in research

and education performed at the Institute of Textile Machinery

and High Performance Material Technology (ITM) at TU

Dresden, thus covering the entire textile process chain. We

particularly aim at arousing your interest in future collaborative

activities, and will therefore introduce our research

competencies including current highlights, special know-how,

excellent infrastructure, industry-related projects, and publications

in this report. Moreover, we would like to extend our

gratitude to you for your close support and trusting cooperation

in the past, which has always contributed greatly to

the achievement of our goals.

The first six months of 2020 were dominated by the rapid

spread of the coronavirus throughout Germany, thus

requiring extensive changes to our teaching and researching

habits, which I would like to address in this preface. At the

beginning of the summer term 2020, all courses had been

moved to the digital space as a result of enormous efforts

by ITM staff. Moreover, the majority of research activities

was continued with our staff working from home - even during

TUD´s emergency mode where lab-based research was

temporarily stopped. Therefore, I would like to thank all my

employees for their flexibility and commitment to make the

best of this difficult situation. Also, numerous conferences

and exhibitions we were planning to attend were cancelled

or postponed. Nevertheless, we can assure you, dear readers,

that we will continue to be a competent contact partner

for your research inquiries and are already looking forward

to meeting in person again very soon!

During these times, it was a particular joy for us to receive

an approval by the German Research Foundation (Deutsche

Forschungsgemeinschaft, DFG) for the CRC/Transregio 280

on “Construction strategies for carbon concrete structures

with low material consumption – establishing a

foundation for a new way of building”, which is a joint

proposal by TU Dresden, IPF Dresden, and RWTH Aachen.

Whereas previous research projects in this field have investigated

the principles and application potential for carbon

concrete as innovative material, this CRC/TRR will focus on

the development of new construction strategies. The ITM

plays a key role in this major research initiative and will

gladly contribute its long-standing expertise and know-how

in this area.

This past year 2019 was characterized by several highlights

that will be addressed in detail later in this annual report.

These highlights include the start of the German Universities

Excellence Initiative „CeTI - Centre for Tactile Internet

with Human-in-the-Loop“, representing a milestone

on the path towards a permanent excellence certificate

for TU Dresden (p. 12 ff.), the reappointment of the Chair

of Assembly Technology for Textile Products by Professor

Yordan Kyosev (p. 22 ff.), our participation at Techtexil,

Texprocess, and ITMA (p. 101 ff.), the opening of new

clean rooms (class 7 according to ISO 14644-1) for biomedical

research activities (p. 28 ff.), and the ADD-ITC with

four parallel sessions and a special focus on industrial topics

(p. 112 ff.).

2

Vorwort

medizinische Aktivitäten (S. 28 ff.) – ADD-ITC mit erstmals

vier parallelen Vortragssessions mit besonderem

Fokus auf industrielle Relevanz (S. 112 ff.) – um nur einige

Highlights an dieser Stelle hier zu nennen.

Mit vollem Stolz blicke ich als Institutsdirektor und Wissenschaftler

an der Exzellenzuniversität TU Dresden auf

die in 2019 errungenen interdisziplinären Forschungserfolge,

nationalen und internationalen Präsentationen

sowie auf die rund 200 Forschungsbeiträge in anerkannten

Fachzeitschriften/Tagungsbänden und Auszeichnungen

zurück und möchte mich an dieser Stelle

insbesondere für das stetige Engagement meiner Mitarbeiterinnen

und Mitarbeiter bedanken. Die interdisziplinären

Forschungsaktivitäten am ITM werden bereits

über Jahre hinweg kontinuierlich mit nationalen und

internationalen hochdotierten Auszeichnungen honoriert.

Mit den derzeit insgesamt über 340 Studierenden

mit textilem Bezug im Hauptstudium leisten wir

am ITM im Studienjahr 2019/20 einen wichtigen Beitrag

zur Nachwuchsgewinnung für die interdisziplinäre textile

Fachwelt. Aufgrund der hervorragenden Kopplung

bei der Studentenwerbung zwischen der textilen Ausbildung

an der TU Dresden und dem Aufzeigen von Perspektiven

in der Industrie nach Abschluss des Studiums

können wir immer wieder viele interessierte Studierende

für ein Studium auf dem Gebiet des Textilmaschinenbaus

sowie der Textil- und Konfektionstechnik im Hauptstudium

gewinnen.

Weiterhin ist das ITM jährlich bei der Ausbildung von Studierenden

in anderen Studiengängen (Maschinenbau/

Leichtbau und Wirtschaftsingenieurwesen) sowie im

Rahmen des studium generale involviert. Wir möchten

an dieser Stelle dem VDMA Fachverband Textilmaschinen

- Walter Reiners-Stiftung, dem VDMA Fachverband

Textile Care, Fabric and Leather Technologies,

dem DAAD, der Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden,

dem Freundes- und Förderkreis des ITM sowie den

namenhaften Unternehmen, wie z. B. BELCHEM fiber

materials GmbH, Lindauer DORNIER GmbH, KARL

MAYER Textilmaschinenfabrik GmbH, P-D Management

Industries-Technologies GmbH, Saertex GmbH

& Co. KG und Rieter Ingolstadt GmbH danken, mit

deren finanzieller Unterstützung wir unsere jährlichen

Studentenexkursionen/Studentenwerbungsaktivitäten

durchführen konnten sowie durch die Vergabe von Stipendien

die Förderung von Studierenden am ITM alljährlich

erfolgt.

Nach diesem sehr erfolgreichen Rückblick auf das vergangene

Jahr hätte ich Sie normalerweise sehr gern als

Mitveranstalter und -organisator der Aachen-Dresden-

Denkendorf International Textile Conference jetzt

schon zur diesjährigen Tagung nach Stuttgart herzlich

eingeladen. Die Ungewissheit, wie sich die COVID 19 Pandemie

in diesem Jahr entwickeln wird, sorgen jedoch für

Verunsicherung bzw. für eine angespannte wirtschaftliche

Situation in Unternehmen, Instituten und Verbänden.

Wir, die Organisatoren der ADD-ITC, haben deshalb

bereits frühzeitig entschieden, die Konferenz 2020 abzusagen.

Die für dieses Jahr geplante Tagung in Stuttgart

wird daher auf den 09.-10. November 2021 verschoben.

Wir freuen uns darauf, gemeinsam mit Ihnen

die nächste Tagung in 2021 wieder wie gewohnt zu

gestalten und durchzuführen.

Das ITM mit seinen über 240 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

freut sich über weitere gemeinsame Erfolge und

auf eine weiterhin gute Zusammenarbeit mit Ihnen.

In my position as director of this institute and researcher

at the Dresden Technical University of Excellence, it fills me

with great pride to look back at this past year 2019 with

all its interdisciplinary research successes, national and

international presentations, approximately 200 scientific

papers published in renowned journals/conference transcripts,

and numerous awards received. In terms of all these

achievements, I would like to acknowledge the continuous

commitment of my employees and extend my sincere thanks

to all of them. For many years, the interdisciplinary research

efforts performed by ITM scientists have been honored with

national and international, highly endowed awards. With

more than 340 students in the academic year 2019/20

with a textile reference, the ITM once again contributes

significantly to the recruitment of future experts for the textile

sector. Our excellent student recruitment efforts, combining

profound textile education as well as perspectives for

potential future job opportunities in the industry, convinced

numerous students to begin their studies in the field of textile

mechanical engineering and ready-made technologies.

In addition, the ITM contributes to the education of students

from other study programs (mechanical engineering/lightweight

engineering and industrial engineering) and extracurricular

studies, i.e. the so-called “studium generale”. At this

point, we would like to extend our thanks to the VDMA Fachverband

Textilmaschinen - Walter Reiners Foundation,

the VDMA Fachverband Textile Care, Fabric and Leather

Technologies, the German Academic Exchange Service

(Deutscher Akademischer Auslandsdienst, DAAD),

the Faculty of Mechanical Engineering of TU Dresden, the

ITM´s Circle of Friends and Supporters, and notable companies

including, for example, BELCHEM fiber materials

GmbH, Lindauer DORNIER GmbH, KARL MAYER Textilmaschinenfabrik

GmbH, P-D Management Industries-

Technologies GmbH, Saertex GmbH & Co. KG, and Rieter

Ingolstadt GmbH, whose financial support allowed us to

organize student field trips/promotion activities, and whose

scholarships benefit ITM students every single year.

To conclude the review of this highly successful year, I would

normally have invited you to this year´s Aachen-Dresden-

Denkendorf International Textile Conference taking

place in Stuttgart in my function as co-host and -organizer.

However, due to major planning uncertainties for companies,

institutes, and associations as a result of the COVID-19

pandemic, the ADD-ITC organizing team decided to cancel

the 2020 conference. Instead, it will be held in Stuttgart

on November 9th and 10th 2021 and we are already very

excited to meet you there next year!

Finally, the ITM with its more than 240 employees is looking

forward to future shared successes and continued cooperation!

Ihr/Yours

© Christian Hüller

3

Jahresbericht 2019

Erweiterung der Infrastruktur im Technikum für Medizintechnik unter

Reinraumbedingungen - weiterlesen auf Seite 28

© AVK e.V.

AVK-Innovationspreis für gemeinsame Entwicklung von Textil- und Kunststofftechnikern

vom ITM und PuK - weiterlesen auf Seite 95

4

Highlights 2019

Studierende des ITM - Einblick in renommierte Textilmaschinenbaufirmen

während der Jahresexkursion zur ITMA 2019 - weiterlesen auf Seite 77

Impressionen von der Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile

Conference 2019 - weiterlesen auf Seite 112

5

Jahresbericht 2019

Vorwort / Preface

Highlights 2019

Forschungsveröffentlichungen / Research Articles

8 Digitale Prozesskette zur integralen Fertigung von patientenindividuellen

Implantaten für Herzkreislauferkrankungen

/ Digital process chain for the integral production

of patient-specific implants for cardiovascular diseases

44 Funktionalisierung und Modifizierung textiler Werkstoffe

und Strukturen / Functionalization and modification of

textile materials and structures

46 Textile Montage von Technischen Textilien / Textile

assembly of technical textiles

48 Intelligente Textilstrukturen für Elastomerbauteile /

Smart textile reinforcement of rubber components

12 Exzellenzcluster – Centre for Tactile Internet with

Human-in-the-Loop (CeTI) / Cluster of Excellence – Centre

for Tactile Internet with Human-in-the-Loop (CeTI)

16 In-Situ-Reparatur von CFK-Bauteilen mittels laminatintegrierter

Reparaturpatches / In-Situ-Repair of CFRP-Parts

with Laminate-Adapted Patches

22 Neubesetzung der Professur „Montagetechnik für textile

Produkte“ / Re occupation of the Professorship “Assembly

Technology for Textile Products”

Forschungskompetenzen / Research Competencies

26 Vom Rohstoff zu Hochleistungs-, Funktions- und

biobasierten Fasern / From raw materials to high

performance, functional and bio-based fibers

28 Kolben-Lösungsspinntechnik mit Biokomponentensystem

zur Erforschung neuartiger Hochleistungsfasermaterialien

auf Basis von Polymerlösungen für

medizinische Anwendungen unter Reinraumbedingungen

/ Piston solution spinning technology with biocomponent

system for novel high-performance fibre materials

based on polymer solutions for medical applications under

clean room conditions

30 Turbo-Ringspinnmaschine mit einer Spindeldrehzahl von

bis zu 50.000 U/min und Verspinnung von reinen

Metall-Spinnfasern / Turbo ring spinning machine with a

spindle speed of up to 50,000 rpm and the spinning of pure

metal spinning fibers

32 Innovative, auf Mikroebene homogen durchmischte

Faserstrukturen aus recycelten Carbonfasern für

Composites – nachhaltig und kostengünstig / Innovative

micro-level homogeneously mixed fiber structures made

from recycled carbon fibers for composites – sustainable

and cost-efficiently

34 2D- und 3D-Gewebeentwicklung für tragende Verbundkonstruktionen

und medizinische Anwendungen /

Development of 2D and 3D woven fabrics for load-bearing

composites and medical applications

36 Entwicklungen zum Hochleistungskettenwirkprozess und

zu technischen Gewirken / Development of the high-performance

warp knitting process and technical warp knitting

38 Multiaxial-Kettenwirktechnologie für Verbundwerkstoffanwendungen

/ Multiaxial warp knitting technology for

composite applications

40 Endkonturnahe Kurzfaserpreformen für kohlenstofffaserverstärktes

Siliciumcarbid mit anforderungsgerechter

Faserorientierung / Near net shape short fiber preform for

carbon fiber reinforced silicon carbid with suitable fiber

alignment

42 Stricken – verstärkt, endkonturgerecht und funktionsintegriert

/ Weft knitting – reinforced, near-net-shaped and

functional designed

50 Entwicklung fadenförmiger Sensor- und Aktorsysteme

und Integration in Technische Textilien für Composite-

Anwendungen / Development of fiber-based sensor and

actuator systems and integration into technical textiles for

composite applications

52 Faserbasierte Biomedizintechnik – Trommelfellimplantat

gesponnen / Fibre-based biomedical technology – E-spun

eardrum implant

54 Digitalisierung in der Textilfertigung – Numerische

Simulation als Tool zur effizienten Produktentwicklung /

Digitization in textile manufacturing – Numerical simulation

as a tool for efficient product development

56 Virtuelle Produktentwicklung für biegeweiche Materialien

– CAE vom Design zum Produkt / Virtual product

development for low stiff materials – CAE from design to

product

58 Zerstörungsfreie Prüfung und Online-Qualitätssicherung

textiler Strukturen und Prozesse / Non-destructive

evaluation and online quality assurance of textile processes

60 Mess- und Prüftechnik zur physikalischen Charakterisierung

von Hochleistungsfaserwerkstoffen und Textilstrukturen

/ Measuring and testing equipment for the physical

characterization of high-performance fiber materials and

textile structures

62 Skalenübergreifende Materialforschung mittels instrumenteller

chemisch/physikalischer Analytik / Multi-scale

material research using instrumental chemical/physical

analysis

64 Zellbiologielabor: Untersuchung zellbiologischer Aspekte

der Zellbesiedlung, -proliferation und -differenzierung

im Kontakt mit textilen Medizinprodukten und Zellträgerstrukturen

für die regenerative Medizin / Cell biology

laboratory: Evaluation of cellbiological aspects of colonization,

proliferation and differentiation of cells after contact

with textile medical devices and scaffolds for regenerative

medicine

Lehre / Education

66 Aktuelles zum Sommersemester 2019 und zum Wintersemester

2019/2020 / News about summer semester 2019

and winter semester 2019/2020

66 Stipendien für Studierende des ITM / Scholarships for ITM

students

67 Expertenseminare im Sommersemester 2019 / Continuing

education seminars offered in summer semester 2019

6

Inhalt

68 Beteiligung am Studiengang „European Masters in

Advanced Textile Engineering“ (E-Team) / Participation in

the course„European Masters in Advanced Textile Engineering“

(E-Team)

68 Internationales Studenten-/Dozentenaustauschprogramm

ERASMUS+ / International program for exchange

students ERASMUS+

69 Studienwerbung / Student recruitment

71 Studentische Jahresexkursion zur TEXPROCESS und

TECHTEXTIL 2019 / Student excursion to TEXPROCESS and

TECHTEXTIL 2019

77 Studentische Jahresexkursion zur ITMA 2019 nach

Barcelona / Student excursion to ITMA 2019 in Barcelona

Promotionen

87 Dissertation von Frau Dr.-Ing. Nazanin Ansari /

Thesis of Dr.-Ing. Nazanin Ansari

88 Dissertation von Herrn Dr.-Ing. Recep Türkay Kocaman /

Thesis of Dr.-Ing. Recep Türkay Kocaman

89 Dissertation von Herrn Dr.-Ing. Niklas Minsch /

Thesis of Dr.-Ing. Bianca Aluculesei

91 Dissertation von Frau Dr.-Ing. Bianca Aluculesei /

Thesis of Dr.-Ing. Nazanin Ansari

92 Dissertation von Herrn Dr.-Ing. Daniel Weise /

Thesis of Dr.-Ing. Daniel Weise

93 Dissertation von Herrn Dr.-Ing. Abolhasan Nazarinezhad

Giashi / Thesis of Dr.-Ing. Abolhasan Nazarinezhad Giashi

Auszeichnungen, Ehrungen und Würdigungen /

Distinctions, Honors and Appreciations

95 Gemeinsame Entwicklung von Textil- und Kunststofftechnikern

aus den Technischen Universitäten Dresden und

Clausthal mit dem AVK Innovationspreis 2019 in der Kategorie

„Forschung/Wissenschaft“ geehrt / Joint development

by textile and plastics engineers from the Technical

Universities of Dresden and Clausthal is awarded the AVK

Prize for Innovation 2019 in the category „Research/Science“

96 Paul Schlack Honorary Award 2019 für Herrn Dipl.-Ing.

Hendrik Florian Pötzsch / Paul Schlack Honorary Award

2019 for Dipl.-Ing. Hendrik Florian Pötzsch

96 Drei Absolventen vom ITM als beste Absolventen der

Textil-Hochschulen geehrt / 3 ITM alumni honored as best

university graduates

97 Zwei hervorragende studentische Leistungen vom ITM

wieder mit Preisen des VDMA 2019 geehrt / Two ITM

students are awarded VDMA prizes for outstanding

achievements in 2019

97 Förderpreise 2019 des Freundes- und Förderkreises des

ITM der TU Dresden e.V. für herausragende

Graduierungsar beiten verliehen /Awards of Circle of

Friends and Supporters of the ITM at TU Dresden

Präsentationen und Tagungsberichte /

Presentations and Conference Proceedings

99 24. Nationales SAMPE Symposium 2019 /

24th National SAMPE Symposium 2019

101 26. Innovationstag Mittelstand des BMWi 2019 /

26th „Innovationstag Mittelstand des BMWi“ 2019

101 ITM auf der TECHTEXTIL 2019 / ITM at TECHTEXTIL 2019

105 ITM auf der TEXPROCESS 2019 / ITM at TEXPROCESS 2019

106 17. Lange Nacht der Wissenschaften 2019 /

17th Long Night of Sciences 2019

108 ITM auf der ITMA 2019 / ITM at ITMA 2019

109 FOREL Kolloquium 2019 – Erfolgreicher Abschluss des

FOREL-Projektes 3DProCar / FOREL Colloquium 2019 –

Successful conclusion of the FOREL project 3DProCar

110 ITM auf der MUNICH FABRIC START 2019 /

ITM at MUNICH FABRIC START 2019

110 ITM auf der ESB und DGBM-Tagung 2019 /

ITM at ESB and DGB-meeting 2019

111 ITM auf der 58. Internationalen Fasertagung Dornbirn –

Dornbirn GFC 2019 / ITM at 58th Global Fiber Congress –

Dornbirn-GFC 2019 in Dornbirn

112 ITM auf der Medica 2019 in Düsseldorf /

ITM at Medica 2019 in Düsseldorf

112 Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile

Conference 2019 in Dresden

Veranstaltungsvorschau / Exhibition Preview

117 13th Joint International Conference CLOTECH 2020

117 ITM auf der MEDICA 2020 in Düsseldorf /

ITM at Medica 2020 in Düsseldorf

117 Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile

Conference 2021 in Stuttgart

Informationen aus dem ITM / News from the ITM

118 Prof. Dr.-Ing. habil. Yordan Kyosev leitet seit 1. August

2019 die Professur für Montagetechnik für textile

Produkte am ITM / Prof. Dr.-Ing. habil. Yordan Kyosev has

been the professor for assembly technology for textile

products at ITM since August 1, 2019

119 Neue Mitarbeiter*innen / New colleagues

121 Ausgeschiedene Mitarbeiter*innen / Departed colleagues

121 Gastwissenschaftler am ITM / Visiting researcher at ITM

122 Neue Ausstattung am Institut / New equipment at ITM

124 Institutsbesichtigungen am ITM / ITM visits

125 ITM sportlich aktiv bei der 9. Rewe Team Challenge /

ITM active in sport at the 9th Rewe Team Challenge

125 Informationen des Wissenschaftlichen Beirates des

Institutes für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik

/ Information from the „Scientific

Advisory Board for the ITM”

128 Informationen des Freundes- und Förderkreises des ITM

der Technischen Universität Dresden e. V. / Information

from the „Circle of Friends and Supporters of the ITM“

Presse / Press

129 Artikel über das ITM / Articles about the ITM

7

Jahresbericht 2019

Digitale Prozesskette zur integralen Fertigung von patientenindividuellen

Implantaten für Herzkreislauferkrankungen

Digital process chain for the integral production of patient-specific implants

for cardiovascular diseases

R. Brünler, P. Schegner, T. A. M. Huynh, T. Gereke, D. Aibibu, G. Hoffmann, Ch. Cherif

Abstract

The ITM‘s interdisciplinary research in the field of

bio- and medical textiles combines expertise in textile

technology, medical technology, clinical application

scenarios, mechanical engineering, material

sciences and computer science. To create clinically

relevant implant structures for the treatment of

cardiovascular diseases, model- and simulationbased

design tools as well as completely new textile

solutions based on geometry and structural developments

are generated. These development steps

are then combined with technological-constructive

developments to form digitalized, automated process

chains, thus enabling the integral automated

production of complex patient-specific implants.

Einleitung

Die regenerative Medizin zielt auf die Wiederherstellung

erkrankter Gewebe und Organe ab und ist

eine der wichtigsten Zukunftstechnologien für die

Gesundheitsbranche. Der Bedarf an funktionellen

Implantaten nimmt im Hinblick auf den demografischen

Wandel stetig zu. Da die wichtigsten Gewebetypen

im menschlichen Organismus aus faserigen

und fibrillenartigen Grundstrukturen aufgebaut werden,

sind textile Konstruktionen zur Wiederherstellung

und Nachbildung von Körpergeweben prädestiniert.

Da Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems in den

Industrieländern die häufigste Todesursache sind

und deren Inzidenz immer weiter zunimmt, besteht

ein großer Bedarf an Implantaten zur Behandlung

der häufigsten Krankheitsbilder. Die derzeit

zur Behandlung eingesetzten Strukturen werden

jedoch aufgrund ihrer erforderlichen Komplexität

derzeit nahezu ausschließlich aufwendig in Handarbeit

gefertigt, was in langen Wartezeiten für die

Patienten und hohen Kosten resultiert. Daher liegt

ein besonderer Fokus der medizintechnischen Forschung

am ITM auf der Entwicklung von textilen Prothesensystemen

für die Behandlung von Herz-Kreislauf

Erkrankungen.

Basis für die Entwicklung solcher komplexer Strukturen

am ITM sind digitalisierte Prozessketten, welche

die Modellierung und Simulation, die automatisierte

Ableitung von maschinenlesbaren Befehlen sowie

die integrale automatische Fertigung umfassen und

damit eine automatisierte Herstellung von patientenindividuellen

Implantaten erlauben [1].

Modellierung und Simulation textiler

Implantatstrukturen

Simulationsmethoden sind im Automobil- und

Maschinenbau sowie in vielen anderen Branchen

fest etabliert und ermöglichen die materialeffiziente

Auslegung sowie die Realisierung kurzer Entwicklungszyklen.

Die Vorhersage der geometrischen

Bedingungen und der daraus resultierenden funktionalen

Eigenschaften ist bei den lebenswichtigen

medizinischen Prothesenstrukturen besonders entscheidend.

Weiterhin müssen Implantate im Bereich

der regenerativen Medizin patienten- und defektindividuell

ausgelegt werden und erfordern darüber

hinaus kurze Entwicklungs- und Fertigungszeiten,

um die zeitkritische Versorgung der Patienten

sicherzustellen [2]. Um den von Implantat zu Implantat

veränderten geometrischen und funktionalen

Bedingungen ohne aufwendige Trial-and-Error-Versuchsreihen

gerecht zu werden, ist die Simulation

daher unerlässlich.

Abbildung 1 zeigt das Geometriemodell einer am

ITM entwickelten Herzklappenprothese. Das Modell

wird aufbauend auf der geometrischen Auslegung

und der Festlegung strukturmechanischer Para-

a b c d

z

y

x

Abb. 1: Am ITM erstelltes

makroskopisches

Geometriemodell einer

integral gewebten

Herzklappenprothese

auf Basis von Schalenelementen

/ Macro-scale

model of a woven heartvalve

prosthesis based

on shell elements

8

Aktuelle Forschung - Professur für Textiltechnik

a b c

Effective Stress (v-m)

5.049e+03

4.544e+03

4.039e+03

3.534e+03

3.029e+03

2.524e+03

2.020e+03

1.515e+03

1.010e+03

5.049e+02

0.000e+00

Abb. 2: Explizite Verformungssimulation

der

entwickelten Herzklappenprothese

in Dreiklappenausführung

/ Explicit

deformation simulation of

the developed heart valve

prosthesis in three-valve

design

meter erstellt und dient als Grundlage für die Bindungsentwicklung

und die automatisierte integrale

webtechnische Fertigung [3]. Die Abbildung zeigt

(a) die Klappenstruktur (grün/blau) innerhalb eines

Schlauchgewebes (gelb), welches als Grundgewebe

dient und die Durchströmung der Klappe gewährleistet.

Zur Entfaltung der Prothese nach der minimalinvasiven

Einbringung sowie der festen Integration der

Prothese im Herzen werden drahtförmige Stentelemente

aus Nitinol integriert, die direkt unterhalb der

Klappe (rot) in das Grundgewebe eingebracht werden.

Weiterhin ist die Herzklappe (b) im geschlossenen

Zustand, (c) während der Öffnung und (d) im

offenen Zustand dargestellt.

Neben der geometrischen Modellierung der komplexen

Implantatstrukturen für kardiovaskuläre

Behandlungen ist auch die funktionale Simulation

entscheidend für die Auslegung. Hierfür wurden

die Kennwerte aus vergleichenden textilphysikalischen

Untersuchungen an hochdichten Geweben

aus biokompatiblen und im Medizinbereich etablierten

hochfeinen PES Garnen mit unterschiedlichen

webtechnischen Parametern ermittelt. Auf Basis

eines am ITM entwickelten Ansatzes für die explizite

Verformungssimulation wurden die Strömungseigenschaften

in der Herzklappe simuliert und die

optimalen webtechnischen Parameter abgeleitet,

die das reproduzierbare Öffnen und Schließen der

Klappen in verschiedenen Zeit- und Lastregimen

(Nachbildung des Pulses und des Blutdrucks) sicher

gewährleisten. Die Verformungen der Prothesenstruktur

während der Durchströmung im geschlossenen

Zustand (a), während der Öffnung (b) sowie im

offenen Zustand (c) sind in Abbildung 2 dargestellt.

Zur Nachbildung der natürlichen Druck- und Durchströmungseigenschaften,

wie Aortendruck, ventrikulärer

Druck und Blutflussrate während eines

Klappenzyklus (Anspannungs-, Austreibungs-, Entspannungs-

und Füllungsphase) in dem entwickelten

Verformungsmodell wurden Parameter genutzt,

die auf Grundlage hydrodynamischer Analysen und

Hochgeschwindigkeitskameraauswertungen ermittelt

wurden (Abb. 3).

Durch die enge Zusammenarbeit mit Herzspezialisten

der Universitätskliniken Dresden und Würzburg

sowie dem Rotkreuzklinik Wertheim konnte

das Strömungsmodell validiert werden. Die Ergebnisse

zeigen, dass die Geometrien und Verformungen

auf Basis der simulierten Strömungsverhältnisse

im Modell hervorragend mit der Funktionalität der

natürlichen Herzklappe korrelieren.

70 ms 87 ms 100 ms 188 ms 268 ms 365 ms 382 ms

854 ms

Druck [mmHg]

140

120

100

80

60

40

2

3

4

5

6

8

700

600

500

400

300

200

Fließrate [ml/s]

Aortendruck

ventrikulärer Druck

Blutflussrate

20

1

0

0 0,1 0,2 0,3

7

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Zeit [s]

-20

Belastung Austreibung Schließung Nachfüllung

100

0

-100

Abb. 3: Druck- und Strömungsverhältnisse

in der Herzklappe bei unterschiedlichen

Öffnungsszuständen /

Pressure and flow conditions in the

heart valve at different aperture states

9

Jahresbericht 2019

Bindungstechnische Entwicklung für

maßgeschneiderte Implantatstrukturen

auf Basis von Geometriemodellen und

Patientendatensätzen

Die Prothesenstruktur (Abb. 4) wurde mit umlaufenden

Taschen zur Integration von Nitinoldrähten zur

Gewährleistung des reproduzierbaren Entfaltens

nach der minimalinvasiven Einbringung konzipiert.

Die am ITM durchgeführten aufwendigen webtechnologischen

Entwicklungen ermöglichen im Ergebnis

eine automatisierte und integrale Fertigung der

simulationsgestützt ausgelegten Herzklappenprothesen.

Die neuartigen Prothesen lassen sich in Ausführungen

mit zwei oder drei Klappen und in beliebigen

Durchmessern flexibel fertigen, womit sie die

verschiedenen Klappentypen im Herzen hervorragend

abbilden.

In Ergänzung zu den modell- und simulationsbasierten

Strukturentwicklungsmethoden berücksichtigen

die am ITM entwickelten Prozessketten und Auslegungswerkzeuge

auch die patienten- und defektspezifischen

Begebenheiten. Während bei der Herzklappenprothese

lediglich der Durchmesser, die

Klappenanzahl und -position sowie die Gesamtlänge

der schlauchförmigen Trägerstruktur an die anatomische

Situation angepasst werden müssen, ist die

patientenindividuelle Entwicklung und Auslegung

beispielsweise bei Gefäßprothesen bzw. Stentgrafts

Nitinol-Stentstrukturen

Klappen-

bereich

Abb. 4: Schematische Darstellung der Bindungsbereiche

(links oben) und webtechnisch integral gefertigte funktionelle

Herzklappenprothesen im Detail (rechts oben) und

in der Draufsicht (rechts unten) / Schematic illustration

of the binding areas (upper left) and functional heart valve

prostheses manufactured integrally using weaving technology

in detail (upper right) and top view (bottom right)

Die Modellierung und die Simulation der hochkomplexen

Strukturen dient als Grundlage für die

getrennte Ausweisung von spezifischen Bindungsbereichen

auf Basis der in den Modellen gefundenen

geeigneten Gewebeparameter. Die Realisierung der

Schlauchstrukturen mit Klappenfunktion erfolgt auf

Basis der Spulenschützen-Jacquard-Bandwebtechnologie,

die zur Umsetzung der medizinischen Textilstrukturen

umfangreich modifiziert wurde. Neben

der Fachgeometrie, der Jacquarddichte und der Kettfadenzuführung

über ein spezielles Gatter mit 224

Ablaufstellen wurde insbesondere der Spulenschütze

so angepasst, dass auch bei feinen Garnen eine

gleichmäßige Schussfadenzugkraft gewährleistet

wird und zeitgleich eine reduzierte Fachhöhe realisiert

werden kann. Weiterhin wurde der Abzug für

die neuartigen funktionsintegrierten Strukturen neu

konzipiert. Abbildung 4 zeigt die Definition der unterschiedlichen

Bindungsbereiche sowie eine auf dieser

Basis integral gefertigten Herzklappenprothese.

im Bereich des Gefäßsystems wesentlich komplexer

[4]. Abbildung 5 zeigt dies anhand der Überführung

eines Computertomographie-Datensatzes als Basis

für die Realisierung von Prothesen zur Behandlung

von Aussackungen der Hauptschlagader (Aneurysma).

Im ersten Schritt werden die Datensätze aus der

Computertomographie, die im standardisierten

DICOM-Format (Digital Imaging and Communications

in Medicine) vorliegen, analysiert und verarbeitet.

Mithilfe eigens entwickelter skriptbasierter bildverarbeitender

Software Auswertetools werden aus

diesen Patientendaten fertigungstechnische Parameter

wie Durchmesser und Längen sowie Positionen

von Öffnungen oder Abzweigungen ermittelt.

Diese Daten werden automatisch zu einem 3D-CAD-

Modell aufgebaut, das darüber hinaus eine Anpassung

der einzelnen Parameter zulässt, beispielsweise

zur Anpassung der Struktur an besondere

patientenspezifische Konditionen. Mittels intelligen-

10


Überführung der

Patientendaten in

3D-CAD-Modelle

ter Algorithmen wird die 3D Geometrie anschließend

in eine webtechnisch umsetzbare 2D Abbildung

transferiert. Auf Basis dieser flächigen Bindungsdarstellung

sowie geometrischen und funktionalen

Simulationsergebnisse erfolgt die Bindungszuordnung

in die spezifischen Strukturbereiche und die

automatisierte Erstellung der Steuerprogramme für

die Webmaschine [5].

Abbildung 6 zeigt Stentgrafts unterschiedlicher Komplexität,

die auf Basis der Technologieentwicklungen

erstmalig in integraler Bauweise auf Webmaschinen

gefertigt wurden.

Zusammenfassung

Erstellung von

Webtechnik-Datensätzen

aus den 3D-Daten

Abb. 5: Überführung von Computertomographie-Datensätzen

in ein 3D CAD-Modell zur Ableitung von flächigen

Bindungsbereiche für die webtechnische Umsetzung /

Conversion of computer tomography data sets into a 3D

CAD model for the determination of 2D binding areas for the

weaving process

Auf Basis der entwickelten Technologien zur Modellierung,

Simulation, Bindungsentwicklung und webtechnischen

Fertigung können am ITM hochkomplexe

textile Prothesensysteme in integraler Bauweise

gefertigt werden. Hierbei werden material-, geometrie-

und funktionsspezifische Eigenschaften in den

Modellen und Simulationsmethoden berücksichtigt.

Hierdurch wird die Entwicklungszeit der Prothesen

drastisch reduziert. Die automatische, integrale Fertigung

einer solchen patientenindividuellen Implantatstruktur

mit der deutlich erweiterten Jacquard-

Spulenschützen-Bandwebtechnologie beansprucht

nur wenige Minuten und überwindet damit die oft

tagelange manuelle Anfertigung aktueller Prothesensysteme.

In Zukunft wird am ITM weiter an der

modell- und simulationsgestützten Auslegung für

funktionelle Implantat- und Prothesenstrukturen

geforscht. Weiterhin werden zusammen mit medizinischen

Anwendern und Medizintechnikunternehmen

Technologieentwicklungen zur Umsetzung

patientenindividueller Textilkonstruktionen für regenerative

Behandlungen initiiert und durchgeführt.

Literatur

[1] Schegner, P.; Sennewald, C.; Nuss, D.; Hoffmann, G.;

Hübner, M.; Gereke, T.; Brünler, R.; Aibibu, D.; Cherif, Ch.:

Process chain development for 3D net shape woven fabrics.

In: Proceedings. AUTEX 2019, Ghent (Belgium), June

11-15, 2019

[2] Schegner, P.; Brünler, R.; Aibibu, D.; Hoffmann, G.; Cherif,

Ch.: Weaving technologies for the integral production of

complex individual implants. Vortrag / Speaker’s Platform,

ITMA 2019, Barcelona (Spain), June 20-26, 2019

[3] Brünler, R.; Schegner, P.; Aibibu, D.; Hoffmann, G.; Cherif,

Ch.: Simulation-based development of novel heart valve

prostheses (poster PS1-10-185). In: Proceedings. 30th

Annual Conference of the European Society for Biomaterials

- ESB 2019, Dresden, 09.-13. September 2019

[4] Brünler, R.; Schegner, P.; Aibibu, D.; Hoffmann, G.; Cherif,

Ch.: Development of a novel weaving technology for the

integral production of complex individual stent grafts

(poster PS1-12-190). In: Proceedings. 30th Annual Conference

of the European Society for Biomaterials - ESB

2019, Dresden, 09.-13. September 2019

[5] Schegner, P.: CAD-supported integral manufacturing

of complex patient-specific stentgrafts / CAD-gestützte

integrale Fertigung von komplexen patientenindividuellen

Stentgrafts. In: Proceedings. 58. Internationale Fasertagung

Dornbirn (Dornbirn-GFC) 2019, Dornbirn (Österreich),

11.-13. September 2019

Abb. 6: Stentgraft mit umlaufenden Nitinol Stentstrukturen

(links) und Stentgraftstruktur mit Nitinol Stent,

Bifurkation (Aufspaltung der Aorta in die Beinarterien),

Fensterung (Nierenabgänge) sowie unterschiedlichen

Durchmessern über die Länge, gefertigt in integraler

Bauweise (rechts) / Stentgraft with circumferential Nitinol

stent structures (left) and stent graft structure with Nitinol

stent, bifurcation (splitting of the aorta into the leg arteries),

fenestration (kidney outlets) as well as different diameters

over the length, manufactured in integral assembly (right)

Danksagung

Die IGF-Vorhaben 18774 BR und 19922

BR der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium

Textil e. V. wurden

über die AiF im Rahmen des

Programms zur Förderung der industriellen

Gemeinschaftsforschung (IGF)

vom Bundesministerium für Wirtschaft

und Energie aufgrund eines Beschlusses

des Deutschen Bundestages gefördert. Wir danken den

genannten Institutionen für die Bereitstellung der finanziellen

Mittel. Weiterhin danken wir den Firmen des projektbegleitenden

Ausschusses für die fachliche Unterstützung und

die Bereitstellung von Versuchsmaterial sowie allen weiteren

Partnern, die uns in der Forschungsarbeit zu diesem Themenkreis

unterstützten.

11

Jahresbericht 2019

Exzellenzcluster – Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop (CeTI)

Cluster of Excellence – Centre for Tactile Internet with Human-in-the-Loop (CeTI)

H. Winger, C. Sachse, F. Wieczorek, P. Böhnke, A. Nocke, E. Häntzsche, I. Kruppke, Ch. Cherif

Abstract

The federal excellence initiative „CeTI - Centre for

Tactile Internet with Human-in-the-Loop“ focuses

on efficient cooperation between humans and

machines in real and virtual worlds. The overall

goal is to enable humans to interact with cooperating

cyber-physical systems (CPS) in quasi real-time.

To achieve this goal, scientists of the TU Dresden

from the fields of electrical, mechanical and communication

technology, computer science, psychology,

neuroscience and medicine are working together

with researchers of the TU Munich, the German

Aerospace Center and the Fraunhofer-Gesellschaft

as well as international scientific institutions. In an

interdisciplinary way, they research key areas of

human control in human-machine cooperation, in

software and hardware design, in sensor and actuator

technologies and in communication networks.

The research is the basis for novel applications in

medicine, industry (Industry 4.0, Co-working) and

the ‚Internet of Competencies‘ (education, rehabilitation).

Research at ITM is primarily focused on the

development and implementation of technological

solutions for multi-modally functionalized e-textiles

as an interface between humans and (virtual)

machines.

Einleitung

Im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes

und der Länder der BRD wird das Exzellenzcluster

EXC 2050-1 „CeTI – Centre for Tactile Internet with

Human-in-the-Loop“ gefördert, in dem die effiziente

Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine

in der realen und virtuellen Welt im Fokus steht.

Übergeordnetes Ziel ist es, Menschen die Möglichkeit

zu geben, quasi in Echtzeit mit kooperierenden

cyber-physischen Systemen (CPS), wie Robotern

oder virtuellen Avataren, zu interagieren. Zur Schaffung

der dafür notwendigen technologischen Grundlagen,

des Verständnisses für die psychischen und

physischen Implikationen einer effizienten Mensch-

Maschine-Kooperation sowie einer kontinuierlichen

Kommunikation der Forschungsergebnisse, sowohl

in Richtung der Gesellschaft als auch der Industrie,

arbeiten Wissenschaftler der Technischen Universität

Dresden (TUD) aus den Ingenieurwissenschaften

(Elektro- und Kommunikationstechnik, Maschinenbau,

Informatik), den Naturwissenschaften (Psychologie,

Neurowissenschaften) und der Medizin mit Forschern

der Technischen Universität München, des

Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, der

Fraunhofer-Gesellschaft sowie internationalen Wissenschaftseinrichtungen

interdisziplinär zusammen.

Abb. 1: Überblick zu den einzelnen Arbeitsschwerpunkten im Exzellenzcluster – „Virtual research rooms“ / Overview of

the individual work areas in the Cluster of Excellence © TUD

12


Diese wissenschaftlichen Kooperationen werden

dabei von Beginn an durch Partnerschaften und

Gemeinschaftsprojekte mit Industriepartnern unterschiedlichster

Branchen und Unternehmensgrößen

ergänzt, um eine möglichst umfassende fachgebietsübergreifende

Erforschung der Schlüsselbereiche

menschlicher Kontrolle in der Mensch-Maschine-

Kooperation, im Soft- und Hardware-Design, für Sensor-

und Aktuatortechnologien sowie für die dazu

notwendigen Kommunikationsnetze zu ermöglichen.

Die angestrebten Forschungsergebnisse haben das

Potenzial in praktisch allen Bereichen menschlichen

Lebens genutzt werden zu können – etwa als Grundlage

für neuartige Anwendungen in der Medizin, der

Industrie (Industrie 4.0, Co-working) und dem ‘Internet

der Kompetenzen‘ (Bildung, Rehabilitation) [1].

CeTI – Motivation, Zielstellung und

Projektstruktur

Der Erfolg der Digitalisierung setzt sich beständig

fort und die Vernetzung von Geräten und Prozessen

nimmt stetig zu. Nach Meinung vieler Experten wird

dieser allgemeine Trend, welcher der aktuellen globalen

Entwicklung innewohnt, durch die Viruspandemie

des Jahres 2020 voraussichtlich rasant beschleunigt

werden, da diese zum Schutz menschlichen

Lebens, den kurzfristigen Aufbau und die mittelfristige

Nutzung einer enormen Zahl von HomeOffice-

Umgebungen nötig macht. Auf diesem Wege werden

Arbeitgeber wie -nehmer gezwungen, einen bisher

schleichenden Digitalisierungsprozess in Rekordzeit

zu realisieren. Die dabei zweifellos für viele ersichtlich

werdenden Vorteile der Nutzung bestimmter

digitaler Technologien im Berufsleben werden als

Katalysator für die zukünftige weitere Digitalisierung

wirken.

In absehbarer Zeit wird unser Alltag von der Unterstützung

durch Roboter geprägt sein. Den Weg in

diese Zukunft wollen Wissenschaftler der TUD auch

im Rahmen des Exzellenzclusters „CeTI“ maßgeblich

mitgestalten und damit Dresden, Sachsen und die

BRD insgesamt auf diesem Zukunftsfeld als anerkannten

Forschungs- und Wirtschaftsstandort weiter

etablieren.

Um die Vielzahl der zu untersuchenden Einzelfragestellungen

und die Forschungsinstitute bzw. Wissenschaftler

effizient verwalten bzw. koordinieren

zu können, wurde dem CeTI-Cluster eine Unterstruktur

verliehen. Die einzelnen Forschungsansätze sind

thematisch in 12 „virtual research rooms“ genannte

Teilprojekte gebündelt (siehe Abb. 1). Eine Zusammenarbeit

und enge Abstimmung der „Räume“

untereinander ist ebenso gewünscht, wie sowohl

jede andere Art der Kooperation innerhalb des Clusters

als auch mit externen Partnern. Die Teilprojekte

sind in drei Klassen aufgeteilt, die verschiedene

Forschungsstufen von der Grundlagenforschung

Abb. 2: Elektrisch leitfähiges Garn, stricktechnisch verarbeitet

/ Knitted electrically conductive yarn

(TP-Räume) bis zur Entwicklung von Anwendungsszenarien

(U-Räume) repräsentieren.

Das ITM, als einer der wesentlichen Hardwareentwickler,

ist in vier Teilprojekte (TP2, TP4, K3 und U3)

intensiv involviert. Der Fokus der Forschungen des

ITM im „CeTI“-Kontext liegt primär auf der Entwicklung

und Umsetzung technologischer Lösungen für

multimodal-funktionalisierte e-Textiles als Schnittstelle

zwischen Mensch und (virtueller) Maschine.

Hierbei werden zwei grundlegende Konzepte verfolgt

und evaluiert, um möglichst latenzfrei und präzise

Zustandsinformationen des menschlichen Körpers

zu erfassen, sowie ein situationsspezifisches

haptisches, akustisches und/oder optisches Feedback

bereitstellen zu können:

• Entwicklung faserbasierter Sensor- und Aktorsysteme,

die funktionsoptimiert als integraler

Teil der textilen Trägerstruktur eingearbeitet

(vgl. Abb. 2), elektrisch kontaktiert und mit weiteren

Systemkomponenten, wie Datenverarbeitungseinheiten

und einer Energieversorgung,

kombiniert werden.

• Entwicklung funktionsoptimierter, textiler Substrate

mit strukturintegrierten, elektrischen Zuleitungssystemen,

die als Basisstrukturen für eine

sensorisch/aktorisch/energiewandelnde Funktionalisierung

mittels folienbasierten, biegbaren

und/oder miniaturisierten, elektrischen Wandlersystemen

fungieren.

Eine wesentliche Grundlage interdisziplinärer

Zusammenarbeit bildet stets die Kommunikation.

Als Teil des K3-Teams sind Wissenschaftler des ITM

an der Definition einer „gemeinsamen Sprache“ zwischen

den sehr unterschiedlichen Fachdisziplinen

beteiligt. Durch intensiven Austausch mit den interdisziplinären

Kollegen stellen sie die weitreichenden

13

Jahresbericht 2019

Möglichkeiten der Textiltechnik zur Funktionsintegration

und vollintegralen Fertigung anwendungsfertiger

Strukturen (z. B. Fully-Fashion-Technik mit

individualisierter, optimierter Passform) dar. Das

ITM bringt seine Kompetenzen in die praktische Forschungstätigkeit

des Clusters aktiv ein und kann diese

dadurch gleichzeitig weiter ausbauen. So werden

den Forschungspartnern z. B. anforderungsspezifische,

textile Substrate entwickelt und bereitgestellt,

um ihnen Möglichkeiten zur Erprobung ihrer (z. B.

elektronischen) Systeme und deren Integrierbarkeit

zu eröffnen (TP4 – „Flexible Elektronik“; siehe Abb. 3).

Parallel werden darüber hinaus eigene innovative

Entwicklungen – ein Kernthema sind dabei gestrickte,

textile Sensor- und Aktuatorsystemen – erfolgreich

vorangetrieben. Zur Veranschaulichung des Fortschritts

der ITM-eigenen CeTI-Forschungen wurde

als Technologiedemonstrator ein Sensorhandschuh

mit strukturintegrierter Gestenerkennung entwickelt

und erprobt. Mit diesem kann z. B. eine Roboterhand

drahtlos quasi in Echtzeit gesteuert werden

(Abb. 4). Handschuhe wie dieser werden künftig die

intuitive virtuelle Bedienung technischer Geräte,

Instrumente und Ähnlichem ermöglichen. Auf der

Techtextil 2019 wurde dafür bereits exemplarisch

ein drahtlos verbundenes Bild- und Tonwiedergabesystem

mit einem Sensorhandschuh angesteuert,

auf dem ein virtuelles Klavier gespielt werden konnte.

Anwendungsszenarien wie dieses zur Unterstützung

bei Lernaufgaben, werden im „CeTI“-Teilprojekt

U3 („Internet der Fähigkeiten“) konzipiert, dessen Co-

Leitung Prof. Cherif hat.

Abb. 3: Funktionshandschuh mit vollintegralen textilen Sensoren zum Fingertracking und CeTI eigener Platine zur

Sensordatenverarbeitung und drahtlosen Kommunikation / Functional glove with fully integral textile sensors for finger

tracking and CeTI‘s own board for sensor data processing and wireless communication

14


Abb. 4: Funktionshandschuh mit vollintegralen textilen Sensoren zum Fingertracking und damit gesteuerte Roboterhand

/ Functional glove with fully integral textile sensors for finger tracking and thus controlled robot hand

Literatur

[1] https://www.ceti.one

Gefördert durch

Danksagung

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft

(DFG) im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und

der Länder – EXC 2050/1 – Projektnummer 390696704 – als

Exzellenzcluster „Centre for Tactile Internet with Human-inthe-Loop“

(CeTI) der Technischen Universität Dresden.

15

Jahresbericht 2019

In-Situ-Reparatur von CFK-Bauteilen

mittels laminatintegrierter Reparaturpatches

In-situ repair of CFRP parts with laminate-adapted patches

P. Böhnke, T. A. M. Huynh, D. Hoffmann, E. Häntzsche, T. Gereke, I. Kruppke, Ch. Cherif

Abstract

An in-situ repair process for CFRP structures is being

developed at the ITM. Using UV radiation and an

oxidic semiconductor, the composite’s epoxy matrix

is first dissolved. The defective fibers are then

removed manually. A textile repair patch, which

places new fibers in the exposed position, is developed

with simulation support, manufactured and

placed at the repair site. Finally, the defective area

is re-infiltrated so that the structure is fully restored.

Einleitung

Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) haben aufgrund

der hohen spezifischen mechanischen Kennwerte

ein hohes Leichtbaupotenzial und sind ein

weit verbreiteter Werkstoff, der in vielen Branchen

Anwendung findet. CFK-Bauteile haben meist hohe

Fertigungskosten und weisen eine schlechte Recycling-

und vor allem Reparaturfähigkeit auf. Bisherige

Verfahren zur Reparatur von CFK basieren maßgeblich

auf dem mechanischen Abtrag der beschädigten

Bereiche und der Reparatur mit vorimprägnierten

Lagen, sog. Prepregs. Diese Verfahren mindern

die Verbundfestigkeit des reparierten Bauteils oft

erheblich. Meist werden jedoch komplette Bauteilbereiche

bzw. Komponenten ausgetauscht. Solche

Methoden sind zeit- und kostenintensiv. Das führt

zu einer sinkenden Rentabilität des Einsatzes von

CFK und einem abnehmenden Leichtbaupotenzial

des Werkstoffes. Abgeschlossene und laufende Forschungsprojekte

fokussieren deshalb auf die Weiterentwicklung

von mechanischen Reparaturverfahren.

Am ITM wird intensiv an der Entwicklung eines Reparaturverfahrens

basierend auf dem oxidhalbleitergestützten

Matrixabbau gearbeitet. Im Defektbereich

wird durch das strahlungsbasierte Verfahren die

Matrix aus dem Verbund entfernt. Im Anschluss werden

defekte Fasern entfernt. Durch das Herauslösen

der Matrix im Randbereich wird eine verbesserte

Lastübertragung über den einzubringenden textilen

Patch an den Grenzflächen zum ursprünglichen CFK

sichergestellt. Die Entwicklung des Verfahrens wird

unterstützt durch die simulative Abbildung der zu

reparierenden Bauteilbereiche und Auslegung der

textilen Reparaturpatches (Abb. 1).

Reparaturstellenvorbereitung:

Verfahrensentwicklung zum vollständigen

lokalen Matrixabbau

Grundlage des entwickelten Reparaturverfahrens

stellt der strahlungsbasierte Abbau der Matrix dar.

Durch die Strahlung werden die verwendeten Halbleiteroxide

radikalisch aktiviert. Hierbei wird ein Elektron

vom Valenz- in das Leitungsband angehoben.

Dieser Vorgang wird Generation genannt. Das hieraus

entstandene Elektronenloch greift nun die Elektronen

aus der polymeren Matrix auf. Dadurch wird

eine radikalische Polymerspaltung eingeleitet. Bei

dieser werden die Polymerketten in kleinere Segmente

aufgebrochen. Diese wiederum reagieren

unter Abbau der polymeren Matrix zu Sauerstoff

(O 2

), Wasser (H 2

O) und Kohlenstoffdioxid (CO 2

) [1].

Die Halbleiteroxide wurden in trockener, pulverförmiger

Form sowie als Suspensionen untersucht.

Jedoch stellte sich die Verwendung von Suspensionen

als ungeeignet heraus, da der Trocknungsprozess

zeitaufwendig ist, weshalb ein zusätzlicher

Arbeitsschritt und dadurch eine thermische Mehrbelastung

des Bauteils bedingt ist. Deshalb wurden

die weiteren Versuche ausschließlich mit pulverförmigen

Halbleiteroxiden durchgeführt.

Abb. 1: Simulation eines CFK-Bauteils mit Defekt (links) sowie CFK-Bauteil mit Defekt und

entfernter Matrix (rechts) / Simulation of CFRP with a defect (left) as wells as CFRP with a

defect and removed matrix (right)

16


Abb. 2: CFK nach Behandlung (rechts) und mit Hilfe von

REM untersuchtes Gewebe nach der Behandlung (inks) /

CFRP after treatment (right) and SEM investigation after

treatment of fiber surface (left)

Die Wirkung der trockenen Halbleiteroxide wurde

zunächst zusammen mit einem Infrarotstrahler und

einem Ultraviolett(UV)strahler auf unverstärkten

Epoxidharzplatten ohne Carbonfasern (CF) untersucht.

Nach einer Analyse und Bewertung der Ergebnisse

nach den Kriterien Handhabung und Leistungsfähigkeit

wurde der UV-Strahler „Semray 4103“

(Heraeus, λ = 395 nm) als Vorzugslösung ausgewählt.

Vorteile gegenüber dem Infrarotstrahler sind vor

allem eine geringere Prozesstemperatur und damit

effektivere Aktivierung der Halbleiteroxide. Anschließend

erfolgte die Übertragung des Abbauverfahrens

auf CFK, wobei der UV-Strahler sowie Ti(IV)-Oxid und

Ce(IV)-Oxid genutzt wurden. Ce(IV)-Oxid wurde als

Vorzugsvariante für das Halbleiteroxid festgelegt.

Der UV-Strahler wurde mit einer Leistungsabgabe

von 96 % bei CFK mit zwei- bzw. vierlagigen Gelegen

verwendet. Bei vierlagigen Proben entstand durch

diese Leistung allerdings keine hinreichende Tiefenwirkung.

Des Weiteren sind die Randstreubereiche

bei dieser UV-Strahlungsleistung sehr groß. Durch

Leistungsabsenkung auf 66 % verlängert sich zwar

die Behandlungszeit, jedoch wird gleichzeitig die

Matrix faserschonender abgebaut (Abb. 2). Anhand

von Schliffbildern der behandelten, vierlagigen CFK-

Proben wurde der Nachweis erbracht, dass durch

den Prozess die Matrix auch im Inneren der Platte

abgebaut wird. Die schonendere Behandlung bei

einer Strahlungsleistung von 66 % lässt sich anhand

der Ergebnisse der Einzelfasertensiometrie erkennen

(Abb. 3). Hier gleicht die Probe, die bei 66 %

Strahlungsleistung behandelt wurde, der Referenz-

CF zu ca. 98 %. Im Gegensatz dazu gleicht die CF-Probe,

die bei 96 % Leistungsabgabe behandelt wurde,

nur zu ca. 55 % der Referenz-CF.

Mittels thermogravimetrischer Analyse wurde das

thermische Abbauverhalten von reinem Epoxidharz,

Referenz-CF und aus behandelten CFK-Platten (96 %

und 66 % Leistung des Strahlers) entnommenen CF-

Filamenten untersucht. Die Analyse zeigt, dass das

Epoxidharz bei einer Temperatur ab ca. 300 °C abgebaut

wird. Die Referenz-CF wird bei etwa 700 °C zum

Großteil abgebaut. Filamente, die aus Probe A entnommen

wurden, zeigen einen Abbau bei 300 °C.

Dies weist auf Matrixrückstände auf diesen Filamenten

hin. Durch die bei Probe A verwendeten

Prozessparameter wird die Matrix ungenügend

abgebaut. Die Filamente, die aus der Probe B entnommen

wurden, weisen jedoch erst bei ca. 620 °C

einen geringen Masseverlust auf. Durch die Anpassung

der Prozessparameter wird ein besserer Matrixabbau

erreicht (vgl. Abb. 4).

60

120

Oberflächenenergie Υ

in mN*m -1

45

30

15

0

Referenz

Probe A (P = 96%)

Probe B (P = 66%)

100

80

60

40

20

0

Kontaktwinkel Θ in °

Dispers

Polar

Wasser

Diiodmethan

Abb. 3: Oberflächenenergie und Kontaktwinkel der Referenz und entnommener Filamente aus behandelten CFK-

Platten in Abhängigkeit der UV-Strahlungsleistung P / Surface free energy and contact angles of reference and detached

filaments of treated carbon fiber (CF) depending on UV radiation power P

17

Jahresbericht 2019

norm. Masse

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

30 230 430

630

Temperatur in °C

unverstärkte

Epoxidharzplatte

Referenz CF

Probe A (P = 96%)

Probe B (P = 66%)

Abb. 4: Thermogravimetrische Analyse (TGA) von Referenz-CF, entnommenen CF-Filamenten aus behandelten CFK- und

unverstärkten Epoxidplatten / Thermogravimetric analysis of reference CF, extracted CF from treated CFRP and resin sheets

Verfahrensentwicklung zur Patch-

Einbringung und Wiederauffüllung mit

Matrix

Für die Vorbereitung von Reparaturstellen komplexer

CFK-Bauteile wurden zwei Ansätze untersucht

und geeignete Konzepte abgeleitet. Nach einem ersten

Ansatz erfolgt die oxidisch-radikalische Entfernung

der Matrix im Reparaturbereich durch die entwickelte

Behandlung mit einem Halbleiteroxid und

dessen Aktivierung mittels UV-Strahlung. Nach der

chemischen Freilegung der Fasern wird das geschädigte

Fasermaterial im aktuellen Entwicklungsstand

manuell entfernt. Mit den dadurch erzeugten Überlappungsbereichen

wird die spätere Lastübertragung

sichergestellt. Allerdings zeigten sich Unzulänglichkeiten

bei der Matrixentfernung insbesondere an

komplexen CFK-Bauteilgeometrien mit hoher Wandstärke.

Nach einem zweiten Ansatz erfolgt zunächst eine

mechanische Entfernung des geschädigten Bereiches

der Verbundprobe auf einer CNC-Fräse (vgl.

Abb. 5), wozu eine Demontage des betreffenden

Bauteils aus der jeweiligen Anwendungsumgebung

erforderlich ist. Das für die Lastübertragung erforderliche

Schäftungsverhältnis und die resultierenden

Überlappstellen werden schichtweise mit Hilfe

des Fräsverfahrens realisiert. Im Anschluss findet

die oxidisch-radikalische Matrixentfernung in den

gestuften Bereichen statt. Die jeweils obersten Lagen

werden durch das entwickelte Behandlungsverfahren

von der Bestandsmatrix befreit (grauer Bereich).

Die Enden der freigelegten Faserlagen werden zur

Anbindung des textilen Reparaturpatches und zur

Sicherstellung des Kraftflusses benötigt, was durch

die Herstellung einer lokalen Überlappung zu den

Grenzflächen der ursprünglichen CFK-Struktur realisiert

wird. Ziel dabei ist gegenüber dem etablierten

Schäften eine signifikante Verkleinerung der zu entfernenden

Bereiche zu erreichen.

Beide Reparaturansätze sind für die Reparatur von

ebenen CFK-Bauteilen prinzipiell geeignet. Welcher

der beiden Ansätze dabei verfolgt wird, ist von der

Schadensgröße und -tiefe abhängig. Eine Übertragung

beider Ansätze auf geometrisch komplexe Bauteilbereiche

ist gegenwärtig noch nicht möglich. Für

die gleichmäßige Verteilung und temporäre Fixierung

der Oxidhalbleiter auf gekrümmten Bauteiloberflächen

sind dazu geeignete selbsthaftende Bindemittel

zu entwickeln und deren Eignung für den oxidisch-radikalischen

Matrixabbau zu verifizieren. Die

Vorbereitung der Defektstelle mit dem CNC-Fräsverfahren

ist an ebenen CFK-Bauteilen gut umsetzbar.

Allerdings sind zur Bearbeitung gekrümmter Flächen

eine genaue Kenntnis von Geometrie und Lagenaufbau

zur lagegenauen Einspannung des CFK-Bautei-

Abb. 5: Zweiter Ansatz zur Reparaturvorbereitung mit schematischer Darstellung des Querschnitts der vorbereiteten

CFK-Probe mit matrixfreiem (grauen) Bereichen (oben) und Draufsicht auf die CNC-gefräste und strahlungsbehandelte

Probe (unten) / Second preparation approach for repair with schematic cross-sectional view of the prepared specimen with

dissolved matrix in the grey marked areas (top) and top view of the CNC-milled and UV-irradiated specimen (bottom)

18


les im CNC-Fräszentrum erforderlich, weshalb dieses

Verfahren daher perspektivisch zur In-Situ-Reparatur

komplexer Bauteile im eingebauten Zustand nicht in

Betracht kommt.

Für die Herstellung von ebenen textilen Reparaturpatches

kommen verschiedene Verfahren in Frage:

• das variable multiaxiale Tailored-Fiber-Placement-Stickverfahren

(TFP),

• das 3D-Mehrlagenstricken und

• das als Referenzverfahren zu bezeichnende Konfektionieren

von Zuschnitten aus multi- bzw.

unidirektionalen Materialen (z. B. Gelege oder

UD-Prepreg).

Im Hinblick auf 3D-Bauteile weisen das TFP-Verfahren

und das 3D-Mehrlagenstricken Vorteile gegenüber

dem Zuschnitt aus Bahnenware auf. Durch die

geometriegerechte Fixierung der Fasern und der Einzellagen

gegeneinander sind die textilen Reparaturpatches

besser an 3D-Geometrien anpassbar [2].

Abb. 6: Repariertes Demonstratorbauteil mit aufgefüllter

Matrix / Repaired demonstrator after matrix refill

Abb. 7: CFK-Probe mit gelöster Matrix im VARI-Reinfiltrationsaufbau (links) ohne Nachverpressung und Mikroskopiebild

der resultierenden Verbundstruktur mit fluoreszierendem Reinfiltrationsharz zur Kontrastierung (rechts) / CFRP

specimen with dissolved epoxy matrix in VARI-reinfiltration setting (left) and microscopic image of the resulting composite

structure with fluorescent reinfiltration resin for enhanced contrast (right)

Abb. 8: Reinfiltrierte CFK-Probe zur Nachverpressung in hydraulischer Presse (links) und Mikroskopiebild der resultierenden

Verbundstruktur nach Verpressung (rechts) / Reinfiltrated CFRP specimen using hydraulic press (left) and microscopic

image of the resulting composite structure after compression (right)

Die Reinfiltration der mit textilen Reparaturpatches

wiederhergestellten Bereiche erfolgt auf Basis von

zwei vakuumbasierenden Ansätzen:

• das VAP ® -Verfahren (vacuum assisted process),

• das VARI-Verfahren (vacuum assisted resin

infusion).

Das VAP-Verfahren ermöglicht durch die flächige

Vakuumapplikation durch eine semipermeable

Membran (luft- aber nicht harzdurchlässig) eine im

Vergleich zum VARI-Verfahren verbesserte Infiltrationsqualität

mit geringerer Porosität dabei hergestellter

CFK-Platten (Abb. 6). Zurückgebliebene Poren

sind nachträglich entfernbar. Das VARI-Verfahren

wird ohne die Verwendung von textilen Fließmedien

nach zwei Ansätzen durchgeführt, wobei die Harzinfiltration

ausschließlich durch die Verstärkungsstruktur

erfolgt. Die Infiltration erfolgt dabei mit und ohne

Nachverpressung (Abb. 5 und Abb. 7) [3].

Allein mit dem Vakuum-Infusionsverfahren ist eine

Kompaktierung durch den einfachen hydrostatischen

Druck, also durch angelegtes Vakuum, nicht möglich.

Es verbleibt eine Aufdickung auf den Proben. Durch

eine Nachverpressung kann die Ausgangsoberfläche

und auch die ursprüngliche Faserorientierung

wiederhergestellt werden. Für die weitere Entwicklung

und im Hinblick auf die spätere Reparaturpraxis

bedeutet dies, dass auf für das VARI-Verfahren

am Bauteil ein zusätzlicher Druck aufgebracht werden

muss. Dieser kann entweder mit einem zweiten

Vakuumsack oder über eine Beaufschlagung mit

Massestücken und einem Druckverteilungsmedium

(bspw. einer Elastomerschicht) erfolgen. Dafür wird

auch mit Hinblick auf dreidimensionale Bauteile ein

flexibles Werkzeug zur Ausformung der Ausgangsoberfläche

notwendig.

Mithilfe der beiden unterschiedlichen Ansätze zur

Reinfiltration werden unterschiedlich hohe Infiltrationsqualitäten

erzielt (vgl. Abb. 7 und Abb. 8). Das fluoreszierende

Reinfiltrationsharzsystem zeigt, dass

die Reinfiltration mit dem Harzsystem makroskopisch

zwischen den Rovings sehr gut funktioniert, es

jedoch nicht bis in die Zentren der Rovings (Mikroinfiltration)

vordringen kann. Der Dickenunterschied

resultiert aus der durchgeführten Nachverpressung

auf der Probe in Abbildung 8. Durch die Verwendung

eines schnellhärtenden Harzsystems kann eine Verkürzung

der Prozesszeiten erreicht werden.

19

Jahresbericht 2019

Simulationsgestützte Auslegung der

textilen Reparaturpatches

Simulationsmethoden sind im Automobil- und

Maschinenbau und in vielen anderen Branchen

fest etabliert. Gerade beim Einsatz von Faserkunststoffverbunden

(FKV) in tragenden Strukturen ist es

enorm wichtig, die Fasern in Belastungsrichtung zu

orientieren, um das Leichtbaupotenzial optimal auszunutzen.

Für die Auslegung von textilen Verstärkungsstrukturen

und FKV ist daher die Simulation

unerlässlich, um ohne aufwendige Trial-and-Error-

Versuchsreihen höchste Materialeffizienz und ein

sehr gutes wirtschaftliches Ergebnis zu erreichen.

Für Textilien aus Endlosfilamenten wurden am ITM

bereits skalenübergreifende Modelle zur strukturmechanischen

Auslegung und Drapiersimulation

auf verschiedenen Skalen entwickelt, validiert und

erfolgreich eingesetzt [4-6].

Im Hinblick auf die Auslegung von textilen Reparaturpatches

wird zunächst der Verbundaufbau, in

diesem Fall aus Biaxialgelegen, modelliert. Die CF-

Verstärkungsfasern werden durch ein Modell auf

der Mesoskala mit Schalenelementen abgebildet,

wobei die Materialmodellierung auf Basis eines am

ITM entwickelten Textilmodells erfolgt. Der Verbund,

der im Modell durch die Anwendung der Domain

Superposition Technique (DST) hergestellt wird, wird

aus Textil (Schalenelemente) und Matrix (Festkörper-Elemente)

dargestellt. Die Nähfäden des exemplarisch

ausgewählten Biaxial-Geleges haben keinen

Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften

im Verbund, weshalb sie nicht modelliert werden.

Die Faser-Matrix-Haftung wird unter Verwendung

von Koppelelementen (sog. Nullshells) modelliert,

die kinematisch mit den Matrixelementen verbunden

sind, während die Schalenelemente der Verstärkungsstruktur

mit definierten Versagensspannungen

an die Nullshells gekoppelt werden. Für die

Simulation des Versagensverhaltens des Verbundes

sowie der gepatchten Verbundstrukturen in LS-Dyna

wird in dem entwickelten Modellansatz das Versagen

der Matrix, der Verstärkungsfasern sowie der

Faser-Matrix-Haftung berücksichtigt. Abbildung 9

zeigt den schematischen Aufbau des beschädigten

und des gepatchten Verbundmodells für die Simulation.

Mit diesem Modellansatz kann nun die notwendige

Überlappungslänge der textilen Reparaturpatches

bestimmt werden, bei der ein Zugversagen

der Probe auftritt und somit die durch den Patch

übertragbare interlaminare Schubspannung höher

als die Zugfestigkeit ist.

Zusammenfassung und Ausblick

Alle bekannten Reparaturverfahren für CFK sind bisher

entweder zu teuer für den kommerziellen Einsatz

oder erlauben aufgrund der hohen erforderlichen

Schäftverhältnisse nur die Reparatur von

großflächigen CFK-Bauteilen. Profile und komplexe

Schalenelemente sind daher aktuell nur mit einer

erheblichen Reduktion der mechanischen Eigenschaften

bzw. mittels kostenintensivem Komponenten-

bzw. Bauteilaustausch reparierbar. Daher

besteht ein hoher Forschungsbedarf zur Entwicklung

eines neuartigen Verfahrens für eine in Relation zu

den Fertigungskosten kostengünstigeren Reparatur

von CFK-Bauteilen bei vollständiger Wiederherstellung

der mechanischen Verbundeigenschaften.

Entsprechende Reparaturverfahren für CFK-Komponenten

müssen allgemein in Werkstätten außerhalb

der Fertigungsstätten der OEM durchführbar

sein und die Wiederherstellung eines ausreichenden,

anforderungsgerechten Steifigkeits- und Fes-

Solid-Elemente

(Matrix)

Nullshells

(Koppelelemente)

Schalenelemente

(Fasern)

Reparaturpatch

F

a

b

Abb. 9: Aufbau des Verbundmodells (a) und simulierter mehrlagiger Reparaturpatch (b) / Structure of the composite

model (a) and simulated multilayer repair patch (b)

20


tigkeitsniveaus gewährleisten. Ein hohes Innovationspotenzial

besitzt dazu ein am ITM entwickeltes

und patentiertes Verfahren, bei dem durch den Einsatz

von anorganischen Halbleiteroxiden und einer

gezielt gesteuerten Wärmeeinwirkung der Matrixwerkstoff

im geschädigten Bereich oxidativ abgebaut

und die Carbonfaserstruktur vollständig freigelegt

wird. Neben der Reparatur von Delaminationen

können Schadstellen mit Faserschädigung durch Einbringen

eines textilen Reparaturpatches aufgefüllt

und die Bauteile durch erneute lokale Harzinfusion

und -aushärtung repariert werden. Nach Abschluss

der Entwicklung des CFK-Reparaturverfahrens ist es

denkbar, dass die Einsatzdauer beschädigter CFK-

Bauteile mit begrenzter Defektgröße durch eine

lokale, faserschonende, schnelle und kostengünstige

Reparatur verlängert werden kann. Dieses Verfahren

würde die Marktchancen des Werkstoffes

CFK deutlich erhöhen, da sich kostenintensive Bauteile

nur über eine lange Lebensdauer ökologisch

und wirtschaftlich amortisieren können. Zukünftig

soll dieses neuartige Verfahren des lokalen Matrixabbaus

auch für komplexe, gekrümmte Bauteile einsetzbar

sein, ohne das Bauteil ausbauen zu müssen.

Für eine erfolgreiche In-Situ-Reparatur von geometrisch

komplexen CFK-Bauteilen bedarf es daher der

Weiterentwicklung anforderungsgerechter, selbsthaftender

Oxidhalbleiterapplikationen mit geeigneten

Bindemitteln für den lokalen Matrixabbau durch

UV-Bestrahlung sowie der Auslegung und Herstellung

von 3D-Reparaturpatches.

Literatur

[1] Kruppke, I.; Hoffmann, D.; Huynh, T. A. M.; Gereke, T.;

Cherif, Ch.: Local in-situ-repair of CFRP components

(Poster P96). In: Proceedings. Aachen-Dresden-Denkendorf

International Textile Conference, Dresden, 28. - 29.

November 2019, S. 277

[2] Hellmann, S.; Trümper, W.; Bollengier, Q.; Cherif, Ch.: Ressourceneffizienz

und Nachhaltigkeit im Faserverbund

dank ZeroWaste MLG-Technologie / Resource efficiency

and sustainability of fiber-reinforced composites based

on ZeroWaste MLK technology. Technische Textilien/Technical

Textiles 63(2020)1, S. 22-24 / pp. E29-E30

[3] Eggers A.; Abliz D.; Ziegmann G.; Hoffmann D.; Trümper

W.; Cherif Ch.: Textile Verstärkungsstrukturen zur material-

und zeiteffizienten Infiltration großflächiger Faserverbundbauteile.

Technische Textilien 62(2019)5, S. 265

[4] Pham, M. Q.; Döbrich, O.; Trümper, W.; Gereke, T.; Cherif, Ch.:

Numerical modelling of the mechanical behaviour of biaxial

weft-knitted fabrics on different length scales. Materials

12(2019)22, DOI: 10.3390/ma12223693 (online)

[5] Gereke, T.; Pham M. Q.; Hübner, M.; Döbrich, O.; Cherif,

Ch.: Discrete finite element models of textile structures.

Vortrag / Euromech Colloquium 602 – Composite manufacturing

processes. Analyses, modelling and simulations,

Lyon (France), March 13-15, 2019

[6] Pham, M. Q.; Döbrich, O.; Wendt, E.; Gereke, T.; Trümper, W.;

Cherif, Ch.: Analyses of the drapability of biaxial reinforced

weft-knitted fabrics by means of FEM meso-scale

models. In: Proceedings. AUTEX 2019, Ghent (Belgium),

June 11-15, 2019

Danksagung

Das IGF-Vorhaben 19946 BR der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium

Textil e.V. wurde über die AiF im Rahmen

des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung

(IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft

und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen

Bundestages gefördert. Das ITM dankt den genannten

Institutionen für die Bereitstellung der finanziellen Mittel.

21

Jahresbericht 2019

Neubesetzung der Professur „Montagetechnik für textile Produkte“

Reappointment of the professorship “Assembly Technology for Textile Products”

Y. Kyosev

Krzywinski in den letzten Jahren die kommissarische

Leitung übernommen. Mit viel Engagement

haben es beide geschafft, die Professur Konfektionstechnik,

die in ihrer inhaltlichen Ausrichtung auf

universitärer Ebene einmalig ist, in der deutschen

Forschungslandschaft und darüber hinaus bekannt

zu machen. Dazu war es notwendig, die Lehr- und

Forschungsausrichtung weit über die Grenzen der

eigentlichen Bekleidungstechnik auszudehnen und

die Konfektionierung Technischer Textilien von der

Produktentwicklung über Zuschnitt- und Fügetechniken

auf internationalem Niveau zu etablieren. Diese

Anstrengungen möchte ich gern mit fortsetzen.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Yordan Kyosev

Abstract

After the retirement of Prof. Dr.-Ing. habil. Hartmut

Rödel and the interim management by Prof. Dr.-Ing.

habil. Sybille Krzywinski, Prof. Dr.-Ing. habil. Yordan

Kyosev was appointed as Head of the Chair of

Assembly Technology for Textile Products (previously:

ready-to-wear technology). With his expertise in

the development of numerical models and simulations

as well as know-how in textile and clothing

technologies and machines, Prof. Kyosev is planning

to continue and extend the research activities of

the chair. This includes the further evaluation and

development of methods for material characterization

of textile and other flexible structures in order

to improve their integration into 3D simulation software.

The complex simulation of multiphysical processes

related to human body deformations, thermophisological

comfort, and interactions between

textiles, human body and environment are part of

these activities. The optimization of state-of-theart

joining technologies such as ultrasonic cutting,

welding and laser processing will complete the profile

of the chair.

Liebe Fachkollegen,

© Tobias Ritz

seit August 2019 habe ich die Professur für „Montagetechnik

für textile Produkte“ am Institut für

Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik

übernommen. Ich bin mit großer Freude

und hohen Erwartungen nach Dresden gekommen.

Herr Prof. Rödel leitete seit 1996 die Professur

für Konfektionstechnik. Aufgrund der langwierigen

Krankheit von Herrn Prof. Rödel hat Frau Prof.

Ich habe 5 Jahre an der TU in Sofia „Technik und

Technologie der Textilien und Bekleidung“ studiert

und 1996 dieses Studium erfolgreich abgeschlossen.

Zusätzlich erlangte ich 2002 den Abschluss M. Sc. für

Angewandte Mathematik. Daran schloss ich meine

Promotion im Bereich der Textilmaschinenentwicklung

an. In der Zeit von 1997 bis 2005 habe ich bei der

Vermittlung von Lehrinhalten auf den Gebieten Konstruktion

und Entwicklung von Textil- und Nähmaschinen,

Steuerungs- und Regelungstechnik für Textilund

Bekleidungsmaschinen, Strickerei und Wirkerei

sowie Numerische Verfahren und Technische Mechanik

sehr umfangreiche Lehrerfahrungen sammeln

und mir die benötigten Kompetenzen für meine jetzige

Tätigkeit aufbauen können. Weitere textile Fachkenntnisse

konnte ich mir als Stipendiat der Alexander

von Humboldt Stiftung am ITA, RWTH Aachen

erarbeiten. Der darauffolgende Ruf führte mich von

2006 bis Juli 2019 als Professor für Textiltechnologie,

Textile Werkstoffe und Qualitätsmanagement an die

Hochschule Niederrhein in Mönchengladbach. Hier

lagen meine fachlichen Schwerpunkte auf den Bereichen

Flechttechnologie und Bandweberei. In dieser

Zeit entstanden auch die Monographien „Braiding

technology for textiles“ und „Warp knitting fabrics

construction“. Im Jahr 2018 schloss ich die an der TU

Chemnitz eingereichte Habilitationsschrift zum Thema

„Topology based modelling of textile products

and their assemblies“ ab. In dieser Arbeit, die 2019

im Springer Verlag veröffentlicht wurde, sind meine

Entwicklungen im Bereich der CAD-Software für Textilien

zusammengefasst.

Mit meiner in den vergangenen Jahren erlangten

Expertise werde ich die Forschungsaktivitäten der

Professur für Montagetechnik für textile Produkte

in den Bereichen 2D/3D-Konstruktion, Entwicklung

und Einsatz von multiphysikalischen Modellen für

die Optimierung von textilen Produkten sowie neue

Fügetechniken und Maschinenentwicklung weiter

ausbauen. Dabei möchte ich mein Netzwerk nutzen

und erweitern, um die internationale Sichtbarkeit

22

Aktuelle Forschung - Professur für Montagetechnik

Abb. 1: Passformsimulation

mit Hilfe eines kinematischen

Modells / Fit simulation using a

kinematic model

der Forschungsaktivitäten an der Professur zu erhöhen.

Dazu zählen auch die Herausgabe eines neuen

Journals (CDATP – Communications in Development and

Assembling of Textile Products) und die gemeinsame,

regelmäßige Durchführung der Tagung Clotech auf

dem Gebiet der Konfektionstechnik mit den polnischen

Fachkollegen.

Bei der Entwicklung und Montage von modernen

textilen Produkten stehen die Ingenieure vor komplexe

Herausforderungen. Um diese bewältigen zu

können, ist in zunehmendem Maße die Anwendung

ingenieurbereichsübergreifender und branchenspezifischer

Softwarewerkzeuge erforderlich. Auch die

Mode-Welt, die lange Zeit auf dem Einsatz klassischer

kreativer Methoden beharrt hat, wendet sich mehr

und mehr der Nutzung digitaler Gestaltungswerkzeuge

zu. Bereits ein Drittel der Designer/Modellmacher

setzt fast ausschließlich auf digitale Medien und

Softwarewerkzeuge für die Produktentwicklung, ein

weiteres Drittel kombiniert manuelle Techniken mit

3D-Software [1]. Die Firma The Fabricant kreiert, präsentiert

und verkauft ihre Mode ausschließlich digital

zu teilweise enormen Preisen [2]. Der neue Besitzer

der Couture stellt den Entwicklern ein Foto des

zukünftigen Trägers zur Verfügung, damit das digitale

Kleidungsstück individuell angepasst werden kann.

Diese Fakten sprechen für eine digitale Revolution in

der Entwicklung von textilen Produkten. Doch bis es

soweit ist, waren und sind nach wie vor viele kleine,

forschungsintensive Schritte von Textilingenieuren,

Software- und Hardwareentwicklern notwendig, um

die notwendigen CAE-Werkzeuge zu generieren. Das

Ziel besteht darin, biegeweiche Materialien in Echtzeit

an digitalen, bewegbaren Körpermodellen physikalisch

richtig zu modellieren und in einen produktionsreifen

Schnitt zu überführen.

Die Professur für Montagetechnik für textile Produkte,

bisher Konfektionstechnik, hat zur Erreichung dieser

Entwicklungsziele einen großen Beitrag geleistet.

Im Rahmen von Forschungsprojekten und zahlreichen

Doktorarbeiten sowie einer Habilitation wurden

Grundlagen für die moderne computerbasierte

Produktentwicklung geschaffen. Trotz aller

Fortschritte werden die Erwartungen der Anwender

hinsichtlich der eingesetzten Methoden und der

erreichbaren Realitätsnähe noch nicht erfüllt. Aufgrund

der Material- und Modellvielfalt und der Komplexität

in der Verarbeitung (Mehrlagigkeit, Nahtgestaltung,

Zubehör, …) stehen wir immer noch am

Anfang der neuen digitalen Zeit bezüglich der Entwicklung

von textilen Produkten. Diese Tatsache

möchte ich gemeinsam mit meinem Team und den

Studenten zum Anlass nehmen, die Entwicklung der

Grundlagen, Methoden und Werkzeuge sowie deren

Adaptierung für den industriellen Einsatz voranzutreiben.

Beispielhaft sei hier die Schnittentwicklung

genannt. Zurzeit ist es möglich, die computergestützt

erstellten 2D-Schnittteile in einer 3D-Software

auf einem Avatar zu simulieren und in teilweise noch

engen Grenzen zu verändern. Ein fotorealistisches

Rendering, verschiedene Haltungen und Bewegungsabläufe

unterstützen die digitale Präsentation

der Modelle (Abb. 1). Dahinter verbergen sich

jahre-, teilweise jahrzehntelange Forschungsarbeiten

in der Mathematik, der Informatik und der Physik.

Zur Modellierung des Materialverhaltens ist die

Bestimmung mechanischer Kenngrößen erforderlich

(Abb. 2). Die dazu notwendige Messtechnik wurde

schrittweise entwickelt (Abb. 3). Auch hier finden

sich noch Lücken hinsichtlich praxisrelevanter Testmethoden

sowie der Datenspeicherung und Verarbeitung

für die nahezu unendliche Materialvielfalt.

Trotz aller Fortschritte gibt es noch viel Skepsis, da

der Vergleich physischer und digitaler Modelle bei

genauer Analyse oft nicht zufriedenstellend ausfällt.

Die Simulationsergebnisse sehen zwar sehr schön

aus, entsprechen aber nicht der Realität. Der Softwareanwender

hat an dieser Stelle nur die Option

zu probieren, bis „es nach Gefühl passend aussieht“.

Die dazu zu betätigenden Schiebeschalter sind keine

befriedigende Lösung. Die ermittelten Material-

Abb. 2: Kinematische Simulation des Deformationsverhaltens

/ Kinematic simulation of deformation behavior

Abb. 3: Schermesssystem mit Erfassung des Höhenprofils /

Shear measuring system with detection of the height profile

23

Jahresbericht 2019

parameter werden je nach Software unterschiedlich

hinterlegt und verarbeitet. Dies ist für einen Anwender

in der Praxis meist nur schwer zu durchschauen.

Das Thema der physikalisch richtigen Modellierung

und der dazu erforderlichen Bestimmung von

Materialparametern bildet somit auch weiterhin

einen Schwerpunkt unserer Forschungsarbeit. Meine

Mitarbeiter*innen und ich haben immer ein offenes

Ohr für die Probleme der industriellen Praxis

und sind bemüht, im Rahmen von Forschungsprojekten

und studentischen Arbeiten, die Fragestellungen

Schritt für Schritt zu lösen. Beispielhaft ist hier

die Entwicklung eines weitestgehend automatischen

Biegesteifigkeitstests zu nennen.

Eine noch deutlich höhere Stufe der Genauigkeit

wird bei Anwendung simulationsgestützter Entwicklungslösungen

für Funktionskleidung (Sport- und

Medizintextilien) und im technischen Bereich (Faserkunststoffverbunde),

Flächentragwerke für textile

Architektur, Automobilinterieur) erwartet.

Für Sport- und Medizintextilien sind insbesondere

Materialdehnungen, die aus dem Spannungs-/

Dehnungsverhalten resultierende Kompressionswirkung

und deren Einfluss auf Funktionalität und

Komfort sowie die Verarbeitung der Materialien von

erheblicher Bedeutung. Hierbei kommen kinematische

Berechnungslösungen häufig an ihre Grenzen,

da die Berücksichtigung des nichtlinearen Materialverhaltens

nur durch das „Fitten“ von Messkurven

realisiert wird und die kraftbasierte Abbildung

des Prozesswissens nicht möglich ist. Die Anwendung

von Finite Element Methoden (FEM) ermöglicht

aufgrund der Einbeziehung von Geometrie-,

Abb. 4: Temperatur der Haut zu verschiedenen Zeitschritten

(Aktivitätsstufen) während der thermischen Simulation

für verschiedene Materialkombinationen (F1 & F2,

F3 & F4) / Temperature of the skin at different time steps (activity

levels) during thermal simulation for different material

combinations (F1 & F2, F3 & F4)

Prozess- und einem sehr umfangreichen Materialwissen

z. B. sehr exakte Umformsimulationen. Die

dafür erforderliche Ermittlung aller Materialparameter,

der Kontaktbedingungen und der anzuwendenden

Simulationsalgorithmen erfordert umfangreiche

ingenieurtechnische Kenntnisse.

Die nutzerfreundliche Aufbereitung derartiger

Berechnungslösungen für Praxisanwender aus der

Textil- und der Bekleidungsindustrie und die Schaffung

von Schnittstellen zur verlustarmen Datenübergabe

zwischen Softwarelösungen unterschiedlicher

Berechnungsstufen und Anbieter ist eine

Forschungsaufgabe, die sich die Professur künftig

noch intensiver widmen möchte.

Bei der Auslegung von Funktionstextilien für Outdoor-

und Arbeitsschutzbekleidung werden konstruktive

(Passform, ergonomischer Komfort, …)

sowie thermodynamische und thermophysiologische

Aspekte (Wetterschutz, Feuchtigkeits- und

Temperaturmanagement) derzeit weitestgehend

losgelöst voneinander computergestützt betrachtet,

sodass eine ganzheitliche Produktgestaltung vorrangig

auf Basis von empirischem Wissen vorgenommen

wird. Im Rahmen des IGF-Vorhabens 19472 BG

wurden anwendungsnahe Grundlagen zur simulationsgestützt

kombinierten Betrachtung von geometrischen,

textilmechanischen und thermodynamischen

Parametern und Prozessen zur Gestaltung

und Auslegung von Outdoor-Textilien und -Produkten

erarbeitet. Damit wird es künftig möglich, die

bisher vorrangig an textilen Flächengebilden oder

mehrlagigen Aufbauten experimentell oder simulationsgestützt

ermittelten thermodynamischen Eigenschaften

auch in ihrer Wirkung am Menschen unter

Berücksichtigung der Produktform, der Körperform

und des Aktivitätslevels vorherzusagen (Abb. 4). Die

simulationsgestützte Ermittlung thermophysiologischer

Eigenschaften von Bekleidung und deren

experimentelle Überprüfung werden auch künftig

ein Schwerpunkt der Professur sein.

Außerdem werden wir uns mit dem Einsatz von Textilien

als Heiz- und Kühlsysteme beschäftigen. Mittels

thermischer Fügetechnik ist es möglich, thermoaktive

Raumtextilien schlauchlos in großer Dimension

zu fertigen (IGF-Vorhaben 21073 BG). Diese sind

funktionell an beliebige Raumsituationen anpassbar

und lassen sich mit zusätzlichen Heiz- und Kühlfunktionen

sowie mit entsprechender Sensorik zur

lokalen Feuchte- und Temperaturmessung ausstatten.

Die geometrische Gestaltung der wasserführenden

Kanäle wird in Zusammenarbeit mit den Forschungspartnern

computergestützt ausgelegt und

hinsichtlich der thermischen Wirksamkeit modelliert.

Auch hierbei geht es darum, das Gesamtsystem

Raum – Klima – Mensch zu betrachten, um ausgewogene

Lösungen zu finden.

Auch zukünftig ist es uns ein wichtiges Anliegen,

Gesundheits- und Arbeitsschutz durch die richtige

Funktionskleidung zu gewährleisten und beispiels-

24

Aktuelle Forschung - Professur für Montagetechnik

weise die Unterstützung der Mobilität älterer Menschen

sowie neuroorthopädisch erkrankter Kinder

durch bekleidungstechnische Assistenzsysteme zu

erreichen. Dazu werden unter anderem orthopädische

Hilfsmittel für die Rehabilitationsphase nach

Knie- und Sprunggelenksverletzungen durch die

Kombination von textilen Strukturen und additiv

gefertigten Verstärkungselementen entwickelt (IGF-

Vorhaben 19757 BR), Möglichkeiten zur Herstellung

bionisch inspirierter Stichschutzkleidung erforscht

und konfektionstechnische Lösungen zur taktilen

Warnung von Bahn-Arbeitern untersucht (DFG KR

3487/10-2).

Unsere Kompetenzen in der Schnittentwicklung

und Materialsimulation haben es uns ermöglicht,

gemeinsam mit Industriepartnern Softorthesen für

Kinder zu entwickeln und in marktfähige Lösungen

zu überführen [3].

Abb. 5: Screenshots aus einer Android-App für die

virtuelle Musterverwaltung / Android app screenshots for

virtual sample collection; © IfA

Das Thema der Interaktion zwischen der Bekleidung

und dem menschlichen Körper als kinematisches

System aus Haut, Knochen und Muskeln wird zurzeit

simulativ entwickelt, um die Modellgüte weiter

zu verbessern. Die Komplexität dieser Aufgabenstellung

wird in den nächsten Jahren im Fokus unserer

Forschungsbestrebungen sein.

Darüber hinaus gibt es noch viele Aspekte, die die

Aussagefähigkeit der virtuellen Produktentwicklung

erheblich begrenzen. Dies betrifft insbesondere die

digitale Darstellung haptischer Eigenschaften. Im

IGF-Forschungsvorhaben 19479 BG wurden anwendungsnahe

Grundlagen für Werkzeuge zur multimodalen

Inspektion von Produktoberflächen für Kommunikationssysteme

auf Basis einer vibrotaktilen

Signalgebung entwickelt. Die Forschungsarbeiten

umfassen die Beschreibung haptischer Eigenschaften

von Textiloberflächen unter Berücksichtigung

taktiler und kinästhetischer Aspekte und die Übertragung

taktiler Eigenschaften in einer geeigneten Signalstruktur

mit Hilfe einer Physik-Engine. Das Erfühlen

eines Stoffes ist ein sehr komplexer Prozess mit

einer Vielzahl von Interaktionen. Mit Partnern aus der

Informatik, der Automatisierungstechnik, der Akustik

und der Bildverarbeitung wurden die Grundlagen für

die multimodale Beschreibung, Klassifizierung, Speicherung

und künftig die virtuelle Wiedergabe des

Oberflächencharakters eines Stoffes gelegt (Abb. 5).

Teilweise unbefriedigend ist auch die Situation

bei der Anwendung neuartigen Fügetechnologien

und beim Fügen bzw. Trennen neuer Materialien.

Zwar ist man heute sehr schnell in der Lage,

eine Atemschutzmaske mit Ultraschalltechnik

zu schweißen oder einen Airbag mit Lasertechnik

zu schneiden, aber das Finden der optimalen

Einstellungen für die Prozessparameter basiert

immer noch fast ausschließlich auf experimentellen

Untersuchungsergebnissen. Hier ist es unser

Ziel, die Grundlagen für die numerische Beschreibung

von Füge- und Trennprozessen zu legen, um

die Qualitätssicherung und Reproduzierbarkeit

Abb. 6: Kontaktlose Ultraschall-Schweißnahtanalyse /

Contactless analysis of welded seam by ultrasound; © IKTS

für neue Entwicklungen (Abb. 6) zu beschleunigen.

Die erfolgreiche Bearbeitung der angesprochenen

Themen erfordert einen interdisziplinären Ansatz,

bei dem Kenntnisse aus der Textil- und Konfektionstechnik,

der Anthropometrie und der Biomechanik,

der Textilmechanik, der Thermodynamik und der

Informatik zusammengeführt werden müssen. Die

Mitarbeiter*innen der Professur für Montagetechnik

für textile Produkte decken diese Themen sehr gut

ab und ergänzen ihre Kompetenzen durch ein breites

internationales Partnernetzwerk.

Wir freuen uns, Ihnen die neuesten Ergebnisse der

Forschung auf der Clotech Conference 2020 (siehe

S. 117) zu präsentieren. Ich lade Sie herzlich ein, je

nach aktueller Situation hinsichtlich COVID-19, persönlich

oder online anwesend zu sein. Wenn Sie zum

genannten Themenkreis einen Beitrag leisten möchten,

freuen wir uns auch auf eine direkte Kontaktaufnahme.

Literatur

[1] https://apparel.pi.tv/, 14.5.2020

[2] https://www.forbes.com/sites/brookero-bertsislam/2019/05/14/worlds-first-digital-only-blockchainclothing-sells-for-9500/,

14.5.2020

[3] https://biehler-medical.com/, 15.5.2020

25

Jahresbericht 2019

Vom Rohstoff zu Hochleistungs-, Funktions- und biobasierten Fasern

From raw materials to high performance, functional and bio-based fibers

• Forschung und Entwicklung in der Fasertechnologie – Erspinnung von Hochleistungsfasern,

maßgeschneiderten Funktionsfasern und Fasern natürlichen Ursprungs / Research and development of

fiber technology – Spinning of high performance fibers, customized functional fibers and protein-based fibers

• Weiterentwicklung der Spinntechniken (Lösungsmittelspinnen, Schmelzspinnen, Elektrospinnen),

thermische Faserumwandlungen und 3D-Druck / Further development of spinning techniques (wet spinning,

melt spinning, electrospinning), thermal fiber transformations and 3D printing

• Entwicklung und Konstruktion neuer Anlagemodule für die Spinnanlagen / Development and construction

of spinning modules

• Polymer- und Partikelsynthese / Synthesis of polymers and particles

(Abb. 1). Damit können unter anderem mit Hilfe der

Netshape-Nonwoven-Technologie oder der Technologie

des elektrostatischen Beflockens textile Trägerstrukturen

(Scaffolds) hergestellt werden, die gezielt

als Implantate im Tissue Engineering eingesetzt werden

können.

Ein weiterer Schwerpunkt der wissenschaftlichen

Arbeiten besteht in der tiefgreifenden Erforschung

Abb. 1: Nassgesponnenes Chitosangarn; Querschnitts- und REM-Aufnahme von Chitosanfilamenten; geflockter Chitosanscaffold

/ Wet-spun chitosan yarn; cross-section and SEM-image of chitosan filaments; flocked chitosan scaffold

Abb. 2: Nassgesponnene PAN/Lignin-Blendgarne (links); REM-Aufnahme (Mitte) und AFM-Aufnahme eines PAN/Lignin-

Blends (rechts) / Wet-spun PAN/lignin blend yarns (left); SEM image (middle) and AFM image of a PAN/lignin blend (right)

Zur Herstellung von anforderungsgerechten Filamentgarnen

werden die polymeren Ausgangsstoffe

in einen fließfähigen Zustand überführt und nach

der Extrusion durch zielgerichtet konstruierte Spinndüsensysteme

verfestigt. Auf Grundlage einer tiefgründigen

Auswahl, Variation und Kombination von

Materialien und Prozessparametern entwickeln die

Forscher*innen am ITM mittels der vorhandenen

Lösungsmittel- und Schmelzspinntechnologien maßgeschneiderte

Fasern, die vielseitige Hochleistungsanwendungen

ermöglichen. Mit der Pilotnassspinnanlage

der Firma Fourné Polymertechnik GmbH

werden bspw. Biofasern aus Chitosan oder Kollagen

sowie Hochleistungsfasern auf Basis von Polyacrylnitril

als Carbonfaserprecursoren sowie piezosensitive

Fasern und Formgedächtnisfasern entwickelt.

Einen großen Kenntnisstand besitzt das ITM in der

Erspinnung von biologisch hochreinem Chitosan

der skalenübergreifenden Mechanismen bei der

Faserbildung sowie der Strukturfehler- und Porenentstehung

von PAN/Lignin- (Abb. 2), PAN/Graphenund

PAN/CNT-Modifikationen. Durch die definierte

Einstellung der Transport- und Diffusionsprozesse

während der Koagulation und der Orientierung

der Makromoleküle im Nassspinnprozess können

die Porengrößen und -verteilung im PAN-Precursor

und damit für die resultierenden Kohlenstofffasern

(CF) gezielt beeinflusst werden. Für die Entwicklung

26

Forschungskompetenzen - Professur für Textiltechnik

a

b

Abb. 3 (links): Triko-Sensorgarne/ trico-sensor yarns

Abb. 4 (oben): Querschnittbilder der Biko-Splittfasern aus

PLA/PP (a) und PET/PA6 (b) / Cross-sectional images of bico split

fibres made of PLA/PP (a) and PET/PA6 (b)

und Erforschung der Verarbeitung der neuartigen

Precursoren zu CF stehen dem ITM in Zusammenarbeit

mit dem Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik

kontinuierliche Stabilisierungs- und

Carbonisierungsanlagen (RCCF) sowie umfangreiche

instrumentelle Analytik zur Verfügung. Die erarbeiteten

Erkenntnisse ermöglichen das Maßschneidern

und den anforderungsgerechten Einsatz von CF

in zukunftsweisenden Hochtechnologiefeldern, wie

dem textilen Bauen mit Carbonbeton oder dem Einsatz

von funktionellen Energiespeichersystemen mit

erhöhter Elektrodenkapazität bei gleichbleibenden

werkstoffmechanischen Eigenschaften.

Darüber hinaus werden am ITM neuartige Hochleistungsfilamentgarne

mittels Schmelzspinnen

entwickelt und erforscht. Dazu steht eine modular

aufgebaute und flexible Bikomponenten-Schmelzspinnanlage

(Biko-SMA) der Firma DIENES Apparatebau

GmbH zur Verfügung. Diese erlaubt die

Verarbeitung einer Vielzahl von Polymeren, von

klassischen Schmelzspinnpolymeren (PP, PE, PC,

PET und PA) über bioabbaubare und biokompatible

Polymere (PLA (Abb. 4), PCL und PHB) bis hin zu

speziellen Hochleistungspolymeren (PPS, PEEK und

PAI) und Polymerkompositen. Es werden thermoregulierte

Biko-Fasern aus Phase Change Materials

(PCM), splittfähige Biko-Fasern mit hoher Oberfläche,

großer Oberflächenrauheit und sehr gutem Abrasionsverhalten

und Sensorgarne aus elektroaktiven

Polymeren (Abb. 3) sowie Formgedächtnisgarne aus

thermoplastischem Polyurethan (TPU) ersponnen

und verarbeitet.

Aktueller und primärer Fokus der Forschung- und

Entwicklungsarbeiten an der Biko-SMA liegt auf der

Herstellung anforderungsgerechter Precursoren für

Technische Ausstattung

• Bikomponenten-Schmelzspinnanlage

• Lösungsmittelnass- und Kolbenspinnanlage

• Elektrospinnanlage

• Stabilisierungs- und Carbonisierungsanlage

(RCCF)

• Rheometer sowie umfangreiche instrumentelle

chemisch/physikalische Analytik

• Syntheselabor

CF auf Basis von Thermoplasten und Lignin sowie

modifiziertem und funktionalisiertem PAN mittels

Schmelz- oder Lösungsmittelspinnen. Die daraus

entwickelten CF erhalten eine spezielle dreidimensionale

miteinander verbundene mikroporöse Struktur,

die ein vielversprechendes Potenzial für Kathoden

in Lithium-Schwefel (Li-S)-Batterien aufweisen.

Der Einstieg in CF-Forschung für Batterieanwendungen

ist Teil der Innovationsstrategie vom ITM.

Ausgewählte Publikationen

Xuan, H. L.; Häntzsche, E.; Tran, N. H. A.; Winger, H.; Unger, R.; Nocke, A.;

Hund, R.-D.; Cherif, Ch.; Weißenborn, O.; Geller, S.; Dannemann, M.; Modler,

N.; Kharabet, I.; Heuer, H.; Bock, K.: Integrierbare textilbasierte Dehnungssensoren

für das Load-Monitoring dynamisch beanspruchter CFK-Bauteile

/ Integrated textile-based strain sensors for load monitoring of dynamically

stressed CFP components. Technische Textilien/Technical Textiles 62(2019)2,

S. 90-94, pp. E93-E96

Tran, N. H. A.; Hund, R.-D.; Kemnitzer, J.; Schwarzer, J.; Cherif, Ch.: An ecofriendly

post-drawing process for splitting bicomponent filaments. Materials

Letters 237(2019), DOI: 10.1016/j.matlet.2018.11.120, pp. 258-261

Tran, N. H. A.; Kirsten, M.; Cherif, Ch.: New fibers from PCM using the conventional

melt spinning process. AIP Conference Proceedings 2055(2019)060002,

DOI: 10.1063/1.5084834 (online)

Cherif, Ch.; Tran, N. H. A.; Richter, M.; Hund, R.-D.; Wolz, D. S.; Richter, B.;

Böhm, R.; Jäger, H.; Härtel, P.; Bönke, T.; Dörfler, S.; Pampel, J.; Kaskel, S.;

Müller, M.; Brünig, H.: Microporous HDPE based-carbon fibers as cathode

materials for Li-S batteries / Mikroporöse HDPE basierte CFs als Kathoden

für Li-S Batterien. In: Proceedings. 58. Internationale Fasertagung Dornbirn

(Dornbirn-GFC) 2019, Dornbirn (Österreich), 11.-13. September 2019

Hund, R.-D.; Tran, N. H. A.; Häntzsche, E.; Xuan, H. L.; Brünig, H., Cherif, Ch.:

Advances in the melt spinning of bicomponent fibres / Fortschritte beim

Schmelzspinnen von Bikomponentenfasern. In: Proceedings. 58. Internationale

Fasertagung Dornbirn (Dornbirn-GFC) 2019, Dornbirn (Österreich),

11.-13. September 2019

Tran, N. H. A.; Hund, R.-D.; Kemnitzer, J.; Schwarzer, J.; Cherif, Ch.: Ein umweltfreundliches

Nachverstrecken zur Spaltung von Bikompo-nentenfilamenten

/ An eco-friendly post-drawing process for splitting bicomponent filaments.

58. Internationale Fasertagung Dornbirn (Dornbirn-GFC) 2019, Dornbirn

(Österreich), 11.-13. September 2019

Tran, N. H. A.; Hund, R.-D.; Müller, M. T.; Brünig, H.; Cherif, Ch.: Microporous

HDPE-based carbon fibers as cathodes for Li S batteries. In: Proceedings.

35th International Conference of the Polymer Processing Society(PPS-35),

Izmir/Turkey, May 26-30, 2019, p. 102

Tran, N. H. A.; Richter, M.; Hund, R.-D.; Cherif, Ch.; Wolz, D.; Richter, B.; Jäger,

H.; Härtel, P.; Bönke, T.; Kaskel, S.: High density polyethylene-based microporous

carbon fibers as high-performance cathode materials for Li S batteries.

In: Proceedings. AUTEX 2019, Ghent (Belgium), June 11-15, 2019

27

Jahresbericht 2019

Kolben-Lösungsspinntechnik mit Biokomponentensystem zur Erforschung

neuartiger Hochleistungsfasermaterialien auf Basis von Polymerlösungen

für medizinische Anwendungen unter Reinraumbedingungen

Piston solution spinning technology with biocomponent system for novel

high-performance fiber materials based on polymer solutions for medical

applications under clean room conditions

• Erspinnung von Biomaterialien unter Reinraumbedienungen (GMP C) / Spinning of biomaterials under

clean room conditions (GMP C)

• Erarbeitung außerordentlich preisintensiver Biomaterialien und Wirkstoffe für die maßgeschneiderte

Funktionalisierung in sehr geringen Mengen / Development of extremely cost-intensive biomaterials and grow

factor for tailor-made functionalization in very small quantities

• Erspinnung von Mono- und Bikomponenten-Filamentgarnen in Mono- oder Multifilamenten / Spinning

of mono- and bicomponent filament yarns in mono- or multifilaments

• Realisierung von Multi-Materialdesign und hochfunktionellen Garnen / Realization of multi-material

design and highly functional yarns

Eine besondere Forschungskompetenz des ITM liegt

in der Erforschung und Entwicklung von neuen Polymeren

mit maßgeschneiderten Eigenschaften und

deren technologischen Überführungen in Fasern

mit völlig neuartigen Eigenschaften zur Entwicklung

neuer Fasergenerationen insbesondere für medizinische

aber auch technische Anwendungen. Dazu

verfügt das ITM über die Lösungsnassspinntechnologie

und Biokomponentenschmelzspinntechnologie.

Eine Vielzahl sehr interessanter Biopolymere mit

hervorragenden bioaktiven Eigenschaften natürlicher

Herkunft wie, Chitosan, Seidenfibroin, und Kol-

Kolben-Lösungsspinnanlage mit Biokomponenten System im Reinraum / Piston solution spinning technology with

bio-component system in the clean room

28


Das über 100 m 2 große Technikum im Reinraum für Medizintechnik / Over 100 m 2 large pilot plant in the clean room for

medical technology

lagen für Implantate und Scaffolds für die Regeneration

von Hart- und Weichgeweben wurden am ITM

seit Jahren in Kooperation mit nationalen und internationalen

Partnern erfolgreich erforscht.

Die neue im Rahmen der Exzellenzinitiative der TU

Dresden und mit Unterstützung der Fakultät Maschinenwesen

beschaffte Kolben-Lösungsspinnanlage

mit einem Bikomponentensystem stärkt das Leistungsvermögen

des ITM in der Materialentwicklung.

Somit lassen sich außerordentlich preisintensive

Biomaterialien und Wirkstoffe für die maßgeschneiderte

Funktionalisierung in sehr geringen Mengen

(Batches von 40 -1500 cm³ Spinnlösung) für den

Beginn von Forschungsaufgaben und Neuentwicklungen

effizient und flexibel in Reinraumbediengungen

erspinnen. Mit der Installation dieser Kolben-Lösungsspinntechnik

im Reinraum Klasse 7

(GMP C) wird die Basis geschaffen, maßgeschneiderte

funktionalisierte Materialien mit völlig neuen

Eigenschaftsprofilen für die Industrie der Medizintechnik

zu entwickeln. Aufgrund der Möglichkeit

zur Verarbeitung bei Raumtemperatur bzw. unterhalb

von 50 °C lassen sich mit Hilfe der Kolbenspinntechnologie

temperaturempfindliche Biopolymere,

Wachstumsfaktoren oder auch Wirkstoffe verarbeiten,

ohne diese während der Verarbeitung zu zerstören.

Mit der Bikomponententechnologie sind die

technischen Voraussetzungen gegeben, verschiedenste

Bikomponentenvarianten wie Kern-Mantel,

Side-by Side und Island-and-Sea in unterschiedlichen

Formen für Multi- und Monofilamentfasern

herzustellen und somit Multi-Material-Design durchzuführen.

Mit dieser Technik wird die Basis geschaffen,

dass das ITM wichtiger Leuchtturm im internationalen

Umfeld für maßgeschneiderte faserbasierte

Biomaterialien bleibt und sich als Inkubator für neue

große Forschungsinitiativen etabliert.

Danksagung

Wir danken der Technischen Universität Dresden

sowie der Fakultät Maschinenwesen der TU

Dresden für die finanzielle Unterstützung zur

Beschaffung der Kolben-Lösungsspinnanlage.

Technische Ausstattung in Reinraum

(GMP C)

• Kolben-Lösungs-Nassspinnanlage (Fourné)

• Laborkrempel und Strecke für Bearbeitung

Biomaterialien (Mesdan)

• diverse Flocktechnologie (Maag Flock)

• Nanospider (Elmarco)

• Elektrospinn-Einheiten zur Fertigung von 2Dund

3D-Nanostrukturen

• 3D-Druck Object30 Prime für Medizinprodukte

(Stratasys)


Tonndorf, R.; Gossla, E.; Aibibu, D.; Lindner, M.; Gelinsky, M.; Cherif, Ch.: Wet

spinning and riboflavin crosslinking of collagen type I/III filaments. Biomedical

Materials 14(2019)1, DOI: 10.1088/1748-605X/aaebda, 15007

Tonndorf, R.; Aibibu, D.; Cherif, CH.: Collagen multifilament spinning.

Materials Science & Engineering: C 106(2019)110105, DOI: 10.1016/j.

msec.2019.110105

Wöltje, M.; Ostermann, K.; Aibibu, D.; Rödel, G.; Cherif, Ch.: Functionalisation

of fibre-based biomaterials using hydrophobins. Biomedical Engineering

/ Biomedizinische Technik 64(2019)s1, DOI: 10.1515/bmt-2019-7012,

pp. 69-71

Wöltje, M.; Lukoschek, S.; Hund, R.-D.; Aibibu, D.; Cherif, Ch.: Textilbasierte Wirkstoffabgabesysteme

aus Chitosan für die Behandlung chronischer Wunden.

https://textination.de/sites/default/files/2019-09/ITM.pdf (30.09.2019)

29

Jahresbericht 2019

Turbo-Ringspinnmaschine mit einer Spindeldrehzahl von bis zu 50.000 U/min

und Verspinnung von reinen Metall-Spinnfasern

Turbo ring spinning machine with a spindle speed of up to 50,000 rpm and

spinning of pure metal spinning fibers

• Entwicklung von Hybridgarnen für Composites / Development of hybrid yarns for composites

• Entwicklung einer neuartigen Prozesskette zur Herstellung kostengünstiger Metall Stapelfasergarne /

Development of a novel process chain for the production of cost efficient metal staple fiber yarns

• Hochleistungsstapelfasergarne aus CF, GF, AR und Basalt für technische Anwendungen /

High performance staple fiber yarns of CF, GF, AR and basalt for technical applications

• Entwicklung, Modellierung und Simulation von Spinnmaschinen und -prozessen / Development, modeling

and simulation of spinning machines and spinning process

• Sensor- und Aktorgarne für die Strukturüberwachung und -aktivierung von Composites / Sensor and

actuator yarns for structural health monitoring and activation of composites

• Entwicklung von Flechtgarnkonstruktionen und Flechttechnologien für technische Anwendungen /

Development of braiding yarn and braiding technologies for technical aopplications

Die Forschungsgruppe „Multimaterial-Garnstrukturen

für Hightech-Anwendungen“ am ITM beschäftigt

sich intensiv mit der Entwicklung von anforderungsgerechten

Hybrid-, Filament-, Stapelfaser-,

Flecht-, Sensor- und Aktorgarnkonstruktionen und

-strukturen für technische Anwendungen. Alle notwendigen

Maschinentechniken von der Faseraufbereitung,

Spinnereivorbereitung bis zur Ausspinnung

und Umspulung sowie Prüfgeräte zur Charakterisierung

von Faser-, Band- und Garnstrukturen sind am

ITM vorhanden.

Ein besonderer Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten

konzentriert sich auf die simulationsgestützte

Entwicklung einer reibungsfreien Hochleistungsdrallerteilungsvorrichtung

auf Basis der Supraleitungstechnologie

als Ersatz für das klassische Ring-Läufer-System

an Ringspinnmaschinen. Der entwickelte

Carbon filaments

in the core

GF filament

yarn

GF fibres

in the seeath

PP fibres

in the sheath

Hybridgarnkonstruktion als Heizelement / Hybrid yarn as

heating element

Steel fibre

Leitfähige Hybridgarnkonstruktion aus Stahldraht

und CF / Conductive hybrid yarns made of steel and CF

Metallfaserreel

Konvertiertes

Metallfaserband

Metallfaserstreckenband

Metall-Spinn-Fasergarn

Neuartige Metall-Spinnfasergarne / Novel metal fibre spun yarn

Oberflächenprofilierte Flechtgarnkonstruktion / Surface profiled braided yarn construction

30


200

0

150

20

100

40

60

r in mm

50

0

z in mm

80

100

-50

120

140

-100

160

-150

0 50 100 150 200

z in mm

180

-50

0

x in mm

50

-50

0

50

y in mm

Modellierte und gemessene Ballonform bei einer

Spindeldrehzahl von 30,000 U/min / Modelled and

measured balloon shape at a spindle speed of 30.000 rpm

SMB-Ringspinntester dieses neuen Spinnverfahrens

wurde erfolgreich im Rahmen der ITMA 2015 in Mailand

erstmalig dem Fachpublikum präsentiert und

löste Begeisterung aus. Seit 2015 wurde die weltweit

einmalige Spinntechnologie bis zu einer Spindeldrehzahl

von 50.000 U/min weiterentwickelt und ein

Prototyp einer supraleitenden Turboringspinnmaschine

entwickelt. Durch Modellierung, Simulation

und messtechnische in situ Untersuchungen unter

dynamischen Bedingungen werden die aussichtsreichen

textiltechnologischen und physikalischen

Potenziale dieser neuen Technologie ermittelt. Die

Umsetzung der supraleitenden Magnetlagerung eliminiert

den wichtigsten produktivitätsbegrenzenden

Faktor beim klassischen Ringspinnverfahren. Somit

wird eine Produktivitätssteigerung von mindestens

200 % gegenüber dem klassischen Ringspinnverfahren

ermöglicht.

Die weiteren Forschungsaktivitäten bestehen in der

Konzeption, Entwicklung, Modifizierung und Anpassung

der vorhandenen Garnbildungstechnologien

zu industrietauglichen Verfahren zur Ausspinnung

feiner Stapelfasergarne aus empfindlichen Hochleistungsfasermaterialien

und aus Metall Spinnfasern.

Darüber hinaus werden Flechtstrukturen bspw. für

die Bewehrung von Carbonbeton, Medizinanwendungen

(Implantate, Stents), Gas- und Flüssigkeitsfilter

sowie thermische und elektrische Elemente

entwickelt.

20.000 U/min: Ring-Läufer-System

20.000 U/min: Turboringspinnmaschine

50.000 U/min: Turboringspinnmaschine

Mit Turboringspinnmaschine und konventionellem Ring-

Läufer-System realisierte Garne / Yarns realized by the turbo

ring spinning machine and a conventional ring-traveller system

Prototyp der supraleitenden Turboringspinnmaschine /

Prototype of the superconducting turbo ring spinning machine


• Krempel-, Streck-, Banddoublier- und Spinnmaschinen

im Labor- und Industriemaßstab zur Verarbeitung von

Standard- und Hochleistungsfasern

• Prototyp einer supraleitenden Turboringspinnmaschine

• Spinnmaschinen (Auswahl): Hochleistungsregulierstrecke

Rieter RSB-D40, Autocoro-Spinntester, DREF

2000/3000, Flyer Rieter F 15, Kompaktringspinnmaschine

Rieter K44, Langstapelringspinntester LSE 2000, Luftdüsenspinnmaschine

Rieter Air-Jet J20V3, Texturiermaschine

Stähle RMT-D, Spultester Autoconer X5

• Variationsflechtmaschine Herzog VF 1/4-32-140

• Standard- und spezielle Prüfgeräte zur Charakterisierung

von Fasern, Faserbändern und Garnen


Hossain, M.; Sparing, M.; Espenhahn, T.; Abdkader, A.; Cherif, Ch.; Hühne, R.;

Nielsch, K.: In situ measurement of the dynamic yarn path in a turbo ring

spinning process based on the superconducting magnetic bearing twisting

system. Textile Research Journal (2019), DOI: 10.1177/0040517519879899

(online)

Espenhahn, T.; Wunderwald, F.; Möller, M.; Sparing, M.; Hossain, M.; Fuchs, G.;

Abdkader, A.; Cherif, Ch.; Nielsch, K.; Hühne, R.: Influence of the magnet

aspect ratio on the dynamic stiffness of a rotating superconducting magnetic

bearing. Journal of Physics D: Applied Physics 53(2020)035002, DOI:

10.1088/1361-6463/ab4ed4 (online)

Schmidt, E.; Abdkader, A.; Cherif, Ch.: Concepts for novel high-performance/

metal hybrid yarns for composites with improved damage tolerance. Chemical

Fibers International 69(2019)3, pp. 169-171

Schmidt, E.; Abdkader, A.; Cherif, Ch.: Leistungsfähige und kostengünstige

100 %-Metall-Spinnfasergarne für technische Anwendungen / High-performance

and cost-effective 100 % metal spun yarns for technical applications.

Technische Textilien/Technical Textiles 62(2019)4, S. 239, pp. E241

Hossain, M.: 300 percent increment of efficiency in the spinning of manmade

fibers on turbo ring spinning machine with friction free superconducting

twisting element. In: Proceedings. 58. Internationale Fasertagung Dornbirn

(Dornbirn-GFC) 2019, Dornbirn (Österreich), 11.-13. September 2019

31

Jahresbericht 2019

Innovative, auf Mikroebene homogen durchmischte Faserstrukturen aus

recycelten Carbonfasern für Composites - nachhaltig und kostengünstig

Innovative micro-level homogeneously mixed fiber structures made from recycled

carbon fibers for composites - sustainable and cost-efficient

• Technologieentwicklung zur schonenden Verarbeitung von recycelten Carbonfasern von der

Faseraufbereitung bis zur Verspinnung im Labor- und Industriemaßstab / Technological development for

the gentle processing of recycled carbon fibers from fiber preparation to spinning in lab and industrial scale

• Entwicklung von Hybridgarnkonstruktionen aus recycelten Carbonstapelfasern für lasttragende

thermoplastische CFK-Bauteile / Development of hybrid yarn constructions made from recycled carbon staple

fibers for load-bearing thermoplastic CFRP components

• Entwicklung von auf Mikroebene homogen durchmischten, thermoplastischen rCF-Organoblechen /

Development of micro-level homogeneously mixed thermoplastic rCF organic sheets

• Entwicklung von auf Mikroebene homogen durchmischten, thermoplastischen rCF-Tapes / Development

of micro-level homogeneously mixed thermoplastic rCF tapes

• Technologietransfer für andere Hochleistungsfasern / Transfer of the developed technology to other high

performance fibers

Die Entwicklung einer textiltechnologischen

Prozesskette zur schonenden

Verarbeitung der recycelten

Carbonfasern (rCF) sowie die damit

verbundene Faserstrukturherstellung

stehen seit einigen Jahren im

Fokus der Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten

des ITM. Diese Forschungsarbeiten

auf dem Gebiet

der Verwertung von rCF wurden mit

dem AVK-Innovationspreis 2016 im

Rahmen der Composite Europe und

mit dem Deutschen Rohstoffeffizienzpreis

2016 vom Bundesministerium

für Wirtschaft und Energie ausgezeichnet.

Dabei wurde die gesamte Prozesskette der industriellen

Garnbildungstechnologie entwickelt (Abb. 1),

beginnend von der Fasermischung über den Krempelprozess,

die Verstreckung bis hin zur Garnverspinnung

an den Spinnmaschinen zur Herstellung

von Spinnfasergarnen in reproduzierbarer Qualität

aus rCF sowie Prüftechniken zur

Charakterisierung der Hybridgarne

aus rCF.

Ein Kernstück der entwickelten

Prozesskette stellt die Krempeltechnologie

mit integrierter Bandbildungsvorrichtung

dar. Die Herausforderung

besteht dabei in einer

schonenden Verarbeitung der glatten,

sehr dünnen und extrem querkraftempfindlichen

Carbonfasern.

Der Anlagenbauer Oskar DILO

Maschinenfabrik KG hat in Zusammenarbeit

mit dem ITM eine Speziallaborkrempel

mit Bandbildungsvorrichtung

im Technikumsmaßstab für

die Verarbeitung der rCF in Kombination mit thermoplastischen

Fasermaterialien entwickelt (Abb. 2).

Wesentliche Vorteile beim Einsatz der entwickelten

neuartigen rCF-Garnkonstruktionen (Abb. 3) im Vergleich

zu primären CF-Garnen sind:

Abb. 1: Am ITM entwickelte Prozesskette zur Herstellung von rCF-Composites / Process chain for the manufacturing of

rCF composites developed at ITM

32


Abb. 2: Dilo-Speziallaborkrempelanlage mit Bandbildungsvorrichtung

/ Special laboratory carding machine

with sliver formation unit

• kostengünstige Herstellung des rCF-Hochleistungshybridgarns

mit hohem Automatisierungspotenzial,

• Abfallbeseitigung, Energie- und Ressourcenschonung,

• homogene Durchmischung von rCF und

thermoplastischen Fasern auf Mikroebene,

• hohe Drapierfähigkeit der Halbzeuge und damit

hohe Eignung für die Gestaltung komplexer

3D-CFK-Bauteile sowie

• gut Eignung für Serienproduktion von

komplexen Verbundbauteilen mit extrem

kurzen Taktzeiten.

Zusätzlich verfügen die CFK-Bauteile über folgende

Eigenschaften:

• Einsatz als lasttragendes Bauteil, wobei bis zu

90 % der Verbundfestigkeit von CF-Primärfilamenten

erreicht werden,

• effektive Lösung der Entsorgungsproblematik

von CF-Abfällen mit Verarbeitung von rCF ab

40 mm mittlerer Faserlänge und

• hochproduktive Herstellung unterschiedlicher

Bauteildicken durch Verwendung flexibler

Garnfeinheiten (je nach Anwendung im Bereich

von 200 – 3500 tex variabel verspinnbar).

Mit der entwickelten Technologie werden hochorientierte,

homogen durchmischte und gleichmäßige

Vliese, Bänder und Hochleistungshybridgarne, UD-

Tapes und Organobleche für lasttragende Verbundbauteile

hergestellt. Damit kann das Leistungspotenzial

der rCF in hohem Maße ausgeschöpft werden.

Die Vielschichtigkeit der Arbeiten des ITM gestattet

eine Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse zur

technischen Realisierung von Garnen aus recycelten

Carbonfasern mit industrietauglichen Qualitäten auf

das Recycling anderer Hochleistungsfaserstoffe.


• spezielle Öffnungs-, Krempel-, Streck- und Spinnanlagen

zur Verarbeitung von rCF

• Standard- und Spezialprüfgeräte zur Charakterisierung

der Fasern, Faserbänder und Garne


Hasan, M. M. B.; Abdkader, A.; Cherif, Ch. und Spennato, F: Fibre hybrid

composites consisting of discontinuous waste carbon fibre and continuous

glass filaments developed for load-bearing structures with improved

impact strength. Composites Part A 26(2019), DOI: 10.1016/j.compositesa.2019.105610

(online)

Khurshid, M. F.; Hengstermann, M.; Badrul Hasan, M. M.; Abdkader, A.; Cherif,

Ch. (2019): Recent developments in the processing of waste carbon fiber

for thermoplastic composites – A review. Journal of Composite Materials.

doi:10.1177/0021998319886043 (Online)

Hengstermann, M.; Hasan, M. M. B.; Scheffler C.; Abdkader, A.; Cherif, Ch.:

Development of a new hybrid yarn construction from recycled carbon fibres

for high-performance composites. Part III: Influence of sizing on textile

processing and composite properties. Journal of Thermoplastic Composite

Materials (2019), DOI: 10.1177/0892705719847240 (online)

Abb. 3: Verschiedene Garnkonstruktionen aus rCF /

Different yarn constructions consisting of rCF

Khurshid, M. F.; Abdkader, A.; Cherif, Ch.: Processing of waste carbon

and polyamide fibres for high performance thermoplastic composites:

Influence of carding parameters on fibre orientation, fibre length

and sliver cohesion force. Journal of the Textile Institute (2019), DOI:

10.1080/00405000.2019.1690918 (online)

33

Jahresbericht 2019

2D- und 3D-Gewebeentwicklung für tragende Verbundkonstruktionen und

medizinische Anwendungen

Development of 2D and 3D woven fabrics for load-bearing composites and medical

applications

• Durchgängiges simulationsgestütztes Engineering vom CAD-Entwurf zum fertigen Bauteil / Continuous

computer aided engineering using simulation tools from CAD design to finished components

• Verarbeitung anspruchsvollster Materialien innerhalb des Webprozesses / Processing of difficult materials

on weaving machines

• Maschinenentwicklung und -konstruktion / Machine development and construction

• Entwicklung und Fertigung von anforderungsgerechten Geweben sowie hochkomplexen 2D- und

3D-Geweben mit unterschiedlichster Webtechnik / Development and manufacturing of customized weaves

and complex 2D and 3D woven structures using different types of weaving machines


in der Dimensionierung, Entwicklung und Fertigung

von anforderungsgerechten 2D- und 3D-Geweben

mit komplexer Geometrie und maßgeschneiderten

Eigenschaften. Zum Aufgabenfeld gehört die

technologisch-konstruktive Weiterentwicklung von

Webmaschinen für die Verarbeitung von unterschiedlichsten

Hochleistungsfasermaterialien, wie

alle Standardgarne, Bändchenmaterialien, Aramid-,

Glas-, Carbon-, recycelte Carbon- und Keramikgarne

und auch Draht zu komplexen lastangepassten

Geweben in Integralbauweisen.

Ein wichtiger Schwerpunkt liegt in der Entwicklung

eines durchgängigen simulationsgestützten Engineerings

vom CAD-Entwurf bis zur integral gewebten

2D- und 3D-Preform. Ein besonderes Know-how wurde

auf Basis der Software Design Scope 3D- Weave

im Bereich der Bindungsentwicklung für räumliche

Konstruktionen in komplexer Bauweise erarbeitet.

Zu den 3D-Geweben gehören am ITM Mehrlagen-,

Falten- und Abstandsgewebe sowie räumlich ausgeformte

Gewebe. Mit einem Team hochqualifizierter

Wissenschaftler und Techniker sowie unterschiedlichsten

modernsten Webmaschinen und Webmaschinenzubehör

können die vielfältigsten Herausforderungen

der Gewebeentwicklung erfolgreich

bearbeitet und komplexe Net-Shape-Strukturen für

zahlreiche technische und medizinische Anwendungen

entwickelt werden.

Entwicklung von 3D-Geweben / Development of 3D woven structures

Am ITM liegen auf den Gebieten der hochdichten

Gewebe, der drehungsfreien Verarbeitung

von Bändchengarnen, der schädigungsarmen Verarbeitung

von Carbon-Heavy-Tows, der Entwicklung

unterschiedlichster Gittergewebe auf Basis

der EasyLeno ® -, ORW- sowie Heavy Leno-Technik,

der noncrimp Mehrlagengewebe und sphärisch

gekrümmten Geweben umfassende Erfahrungen

vor. Moderne Jacquard-Spulenschützen-Webtechnik

wird für die schädigungsfreie Verarbeitung von

Carbonschussgarnen und hochdichten Carbongarnketten

konstruktiv/technologisch weiterentwi-

34


links: Steckschützenwebmaschine MAGEBA SL RTEC 1200/1 / left: Shuttle weaving machine MAGEBA SL RTEC 1200/1

(MAGEBA International GmbH)

rechts oben: Greiferwebmaschine P1 (mit Open-ReedWeaving-Technologie) / top right: ORW-weaving machine (Lindauer

DORNIER GmbH)

rechts unten: Webanlage für 3D-Drahtgewebe / bottom right: Weaving machine for 3D woven wire fabrics

ckelt. Komplexe 3D-Gewebe für Faserverbundbauteile

(z. B. Rohrknotenelemente) und medizinische

Implantate (z. B. Stentgrafts, Herzklappen) werden

auf Basis einer CAD-Prozesskette entwickelt und

ohne Schneiden und Fügen aus Spezialfaserstoffen

auf Jacquard-Webmaschinen integral gefertigt. Mit

der Entwicklung von Drahtabstandsgeweben und

Hybridgeweben aus Draht und Hochleistungsfaserstoffen

sowie der konstruktiv/technologischen Entwicklung

einer modifizierten Webmaschine wurde

eine Basis für völlig neue zellulare Drahtstrukturen

und Hybridmaterialien im Metallleichtbau, für Übergangstrukturen

für den Multimaterialleichtbau und

für impaktresistente Faserverbund- und Betonbauteile

erarbeitet. Auch die Prüfung der Gewebe und

Auswertung der geometrischen, textilphysikalischen

und verbundtechnischen Kennwerte gehört zum

Portfolio des ITM und rundet die Möglichkeiten zur

Entwicklung gewebter Technischer Textilien exzellent

ab. Die Bestätigung für die überragenden Ergebnisse

im Bereich der originären Gewebeentwicklung

erhielt das ITM durch die Verleihung der Innovation

Awards der Fachmessen JEC Paris und Techtextil

sowie des AVK-Innovationspreises und dem Bertha

Benz-Preis.


Zur Entwicklung von speziellen Webstrukturen sind am ITM

u. a. eine Greiferwebmaschine HTVS4 der Firma Lindauer

DORNIER GmbH, die zu einer Drahtwebanlage umgebaut

wurde, und eine Greiferwebmaschine PTS 4/J der Firma Lindauer

DORNIER GmbH mit Jacquardmaschine Stäubli UNI-

VAL 100 installiert.

Auf Basis einer Doppelgreiferwebmaschine Velvet Tronic

VTR23 der Firma NV Michael Van de Wiele werden unikale

lastangepasste 3D Spacer Strukturen gefertigt.


Schegner, P.; Hoffmann, G.; Cherif, Ch.: Automatisierte großserienfähige Fertigungstechnologie

für gewebte komplexe 3D-Knotenstrukturen. melliand

Textilberichte (2020)1, S. 23-26

Sennewald, C.; Bauer, M.-P.; Hoffmann, G.; Cherif, Ch.: Gewebte Glasfaser-

Metalldraht-Hybridstrukturen als Übergangsstrukturen für den Multimaterial-

leichtbau. Technische Textilien 62(2019)5, S. 315-316

Meyer, P.; Boblenz, J.; Sennewald, C.; Vorhof, M.; Hühne, C.; Cherif, Ch.;

Sinapius, M.: Development and testing of woven FRP flexure hinges for

pressure-actuated cellular structures with regard to morphing wing applications.

Aerospace 6(2019)11, DOI: 10.3390/aerospace6110116 (online)

35

Jahresbericht 2019

Entwicklungen zum Hochleistungskettenwirkprozess und zu technischen

Gewirken

Further developments of the high-performance warp knitting process and technical

warp knitting

• Prozessentwicklung für das Hochleistungskettenwirken / Process development for high-performance warp

knitting

• Struktur- und Bindungsentwicklung für komplexe gewirkte Technische Textilien / Structural design and

pattern development of complex warp-knitted technical textiles

• Entwicklungen von technischen Gewirken aus Hochleistungsfaserstoffen für den Leichtbau /

Development of warp-knitted fabrics made of high-performance fibers for lightweight applications

Das Kettenwirkverfahren weist durch die hohe Strukturvariabilität

und extrem hohe Produktivität der

Kettenwirkmaschinen ein besonders hohes Leistungspotenzial

auf, das jedoch aufgrund der hochdynamischen

Fadenbeanspruchungen insbesondere

bei technischen Anwendungen besondere konstruktive

Maßnahmen erfordert. Dazu zählen die Leistungssteigerung

der Kettenwirkmaschinen durch

gezielte technologisch-konstruktive und kinematische

Modifikationen, die Entwicklung von Zusatzsystemen

für Kettenwirkmaschinen und die Bindungsentwicklung

für Gewirke hoher Komplexität.

Die Entwicklung anforderungsgerechter Technologien

und Produkte erfolgt immer in enger Zusammenarbeit

mit den Industriepartnern.

Das ITM hat sich zur Aufgabe gemacht, neben der

CAD-gestützten Bindungs- und Strukturentwicklung

von anforderungsgerechten und vor allem komplexen

technischen Kettengewirken auf Basis der Software

Design Scope Victor, gezielte Maschinenentwicklungen

vorzunehmen. Die umfassende Analyse

von Kettenwirkmaschinen mit modernster Messtechnik

(z. B. hochdynamische Fadenzugkraftaufnehmer,

3D-High-Speed-Viedokameras, Beschleunigungsaufnehmer

und Lasertriangulatoren) und

Modal- sowie FFT-Analysen ermöglicht hierzu technologische

Entwicklungen zur effektiven Verarbeitung

von dehnungsarmen Fäden und zur Integration

von Funktionsfäden in Kettengewirke, die die

Leistung der Maschinen signifikant steigern und das

Hochleistungskettenwirkautomat / High-performance

warp knitting machine

RR-Raschelmaschine zur Verarbeitung von groben

Hochleistungsgarnen / Double-bar raschel machine for the

processing of coarse high-performance yarns

36


Geometrische Modelle für gekrümmte

Abstandsgewirke /

Geometric models for spatial warp-knitted

spacer fabrics

Sortiment der funktionsintegrierten Gewirke im

Bereich der Technischen Textilien erweitern. So werden

am ITM neue kinematische Lösungen zum aktiv

angetriebenen Fadenzugkraftausgleich entwickelt,

mit der sich auf Kettenwirkautomaten hochfeste

Filament-, Kompakt- und auch Baumwoll-Ringgarne

bei hohen Drehzahlen schonend verarbeiten lassen.

Bindungsmodell für gekrümmte Abstandsgewirke /

Pattern model for spatial warp-knitted spacer fabrics

Konsolidierte gekrümmte Abstandsgewirke /

Consolidated spatial warp-knitted spacer fabrics

Für die Steigerung der Produktvariabilität und der

Maschinenleistung erfolgte die Entwicklung eines

neuen flexiblen und produktiven Schusseintragssystems

an Kettenwirkmaschinen, mit dem sich Funktionsfäden

direkt und variabel in die Gewirke integrieren

lassen. Durch die Integration von elektrisch

leitfähigen Garnen in die Gewirke sind handelsübliche

Heizsysteme, wie Sitzheizungen für den Automobilbereich,

mit einer erheblichen Produktionssteigerung

gegenüber bisherigen Verfahren und neuartige

innovative Heizsysteme für den Bereich der Elektromobilität

herstellbar.

Durch konstruktiv-technologische Modifikationen

an RR-Raschelmaschinen wird die effektive Verarbeitung

von groben Hochleistungsfäden (Carbon-

und Glasfäden ab 800 tex) im Schuss-, Steh- und

Polfadensystem möglich. Auf dieser Basis werden

Abstandsgewirke für Leichtbaupaneele entwickelt,

die bei geschlossenen Deckflächen in x-, y- und

z-Richtung Verstärkungsfäden aufweisen. Derzeitige

Entwicklungen konzentrieren sich auf die Realisierung

von variabel gekrümmten Spacer-Strukturen

mit integrierten Verbindungselementen in

unterschiedlichen geometrischen Ausprägungen

als großflächige Leichtbaupaneele beispielsweise für

den Fahrzeug-, Behälter- und Bootsbau sowie doppelwandige

Rohre.


• RL-Kettenwirkautomat Copcentra 3K

• RR-Raschelmaschine MINI-TRONIC 808

• RL-Laborraschelmaschine Racop TR6


Franz; Chr.; Häntzsche, E.; Hoffmann, G.; Nocke, A.; Cherif, Ch.: Analysis of

the stich formation process and modelling of the yarn movement in high

performance tricot knitting machines. In: Proceedings. AUTEX 2019, Ghent

(Belgium), June 11-15, 2019

37

Jahresbericht 2019

Multiaxial-Kettenwirktechnologie für Verbundwerkstoffanwendungen

Multiaxial warp knitting technology for composite applications

• Maschinen-, Verfahrens- und Produktentwicklung zur Herstellung neuartiger Gelegetypen zur

schonenden und effizienten Verarbeitung sowie zur Entwicklung von biologisch inspirierten textilen

Verstärkungsstrukturen mit hoher Funktionsdichte / Machine, process and product development for the

preparation of new fabric types for gentle and efficient processing as well as for bionically inspired textile preforms

with high functional density

• Entwicklung von Multiaxialgelegen für Faserkunststoffverbunde, Bewehrungen für Textilbetonanwendungen

und endformgerechten textilen Halbzeugen in 2D- und 3D-Form als geschlossene/

gitterartige Strukturen oder Membranen / Development of multiaxial fabrics for fiber-reinforced plastics,

reinforcements for textile concrete applications and near-net-shape textile preforms in 2D and 3D shape

as a closed / grid-like structure or membrane

• Forschungen zu robotergestützter Herstellung neuartiger textiler maschenfreier Gelege / Research on

robot-aided production of novel stitch-free multiaxial textiles

• Entwicklung kettenwirktechnisch verarbeitbarer gespreizter Bänder / Development of multiaxial fabrics

for spread tows suitable for warp knitting

• Entwicklung und Anpassung spezieller Prüfgeräte und -verfahren für textile Strukturen / Development

and adaptation of special test equipment and procedures for textile structures

die Verwendung von alternativen Fasermaterialien

(C³-V2.4), textilen Bewehrungen mit mineralischen

Matrizes (C³-V2.6) sowie die Qualitätssicherung der

partnerübergreifenden Gesamtprozesskette (C³-E).

Ein besonderer Schwerpunkt in der Carbonbetonforschung

ist die Entwicklung von innovativen Verfahren

zur Fertigung von lastangepassten, materialeffizienten

Bewehrungsstrukturen. Hierfür wurde

eine robotergestützte Anlage für die Technologieentwicklung

und -erprobung dieser neuartigen Prozesskette

konzipiert, die derzeit am ITM umgesetzt

und erprobt wird (C³-V4.1).

Robotergestützte Fertigung von Textilbetonfertigteilen / Robot-based production of textile precast concrete parts

Am ITM erfolgt die Entwicklung und Fertigung

geschlossener und gitterartiger textiler Verstärkungsstrukturen

auf Multiaxial-Kettenwirkmaschinen.

Diese sind für die Verarbeitung von Hochleistungsfaserstoffen

wie Carbon oder Glas bestens

ausgerüstet. Hierfür steht u. a. eine moderne

Malitronic ® -Anlage zur Verfügung, auf der Multiaxialgelege

mit Breiten bis zu 2,54 m realisiert werden

können. Im interdisziplinären Forschungsvorhaben

„C³ - Carbon Concrete Composite“ werden am ITM

u. a. neuartige Bewehrungsstrukturen und Beschichtungssysteme

sowie die notwendige Maschinentechnologie

entwickelt, um das Einsatzspektrum für

den innovativen Werkstoff Carbonbeton zu erweitern

und zusätzliche Anwendungsfelder zu erschließen.

Im Rahmen von C³ werden außerdem eine Vielzahl

von praxisrelevanten Themen bearbeitet wie

die Entwicklung von Nachweis- und Prüfkonzepten

für Normen und Zulassungen (C³-V1.2), speziellen

brandlastbeständigen Textilbewehrungen (C³-V2.3),

Darüber hinaus werden in industrienahen Projekten

aktuelle Themen bearbeitet, wozu die Entwicklung

optimierter Verankerungen (IGF 18588) der

textilen Bewehrungen im Beton zählen sowie die

Entwicklung einer Technologie zur effizienten Fertigung

maschenfreier Multiaxialgelege (IGF 19167). Im

Projekt IGF 19009 wurden impaktresistente Textilbeton-Konstruktionen

entwickelt. Das Ziel des Projek-

38


Entwicklung impaktresistenter Textilbeton-Konstruktionen / Development of impact-resistant textile concrete constructions

Einbindung von Funktionsfäden beim Wirken (li.), Gitterstruktur für PKW-Heckklappe (Mi.), PKW-Heckklappe mit integriertem

Bremslicht und Tastsensor (re.) / Integration of functional yarns during warp knitting (left), grid structure for car

tailgate (middle), vehicle tailgate with installed LED brake lights and tactile sensor (right)

tes war die Entwicklung von impaktorientiert ausgelegten

Textilien und Textilbetonverbunden, die unter

einwirkenden Impaktbeanspruchungen mit Auftreffgeschwindigkeiten

bis ca. 20 m/s und zugehörigen

Dehnraten bis ca. 200 s -1 gegenüber konventionellen

Bauweisen eine signifikant höhere Robustheit aufweisen

und in der Lage sind, ein Überleben der Konstruktion

nach dem Impakt zu gewährleisten. Diese

Zielstellung konnte erreicht werden. Selbst dünne,

nur 3 cm dicke Textilbetonplatten, die mit 2 Lagen

des neuartigen Impakttextils verstärkt wurden, überstanden

Einschläge eines 8,4 kg schweren Impaktors

mit einer Geschwindigkeit von bis zu 20 m/s, ohne

perforiert zu werden.

Der stetig der Weiterentwicklung unterliegende,

modulare Maschinenaufbau ermöglicht es, zusätzliche

Funktionalitäten bzw. Erweiterungen in die

textilen Strukturen einzubringen, wie die anforderungsgerechte

Integration von Leitungsbahnen zur

elektrischen Kontaktierung oder von Sensorfäden für

die Strukturüberwachung. Im Rahmen des IGF-Projekts

17784 wurde am ITM die textile Prozesskette so

erweitert, dass erstens während des Wirkprozesses

schonend zusätzliche sensible Funktionsfäden verarbeitet

werden können und zweitens die dabei hergestellte

Gelegestruktur für den Umformprozess ausreichend

drapierbar gestaltet wird sowie drittens für

die hohen Prozessdrücke beim Spritzgießen robust

und verschiebestabil genug ist. So können mit der

am ITM weiterentwickelten Biaxial-Kettenwirkmaschine

textile Funktionsstrukturen im kontinuierlichen

Fertigungsprozess gefertigt werden.


• 6-Achsen-Industrieroboter, KR60-3 HA

(max. Reichweite: 2,0 m)

• Laboranlage zur Herstellung von tränkumgeformten

Carbongarnen mit tetraederförmiger Profilierung


Rittner, S.; Seidel, A.; Cherif, Ch.; Speck, K.; Curbach, M.: Schlaufenbewehrungen

erhöhen Materialeffizienz im Textilbeton / Looped reinforcements increase

material efficiency in textile-reinforced concrete. Technische Textilien/

Technical Textiles 62(2019)5, S. 307–308 / pp. E294–E295

Hahn, L.; Hong, S.; Treppe, K.; von Zuben, M.; Rittner, S.; Beckmann, M.; Cherif,

Ch.: Approach toward a thermodynamic analysis on the drying and curing

process of textile reinforcements for construction applications as a basis for

continuous process control and optimization. Journal of Industrial Textiles

(2019), DOI: 10.1177/1528083719865037 (online)

Zierold, K.; Hering, M.; Vo, M. P. D.; Cherif, Ch.; Curbach, M.: Entwicklung

neuartiger textiler Flächengebilde für impaktresistente Textilbetonbauteile.

In: Proceedings. 24. Nationales SAMPE Symposium 2019, Dresden, 06.–07.

Februar 2019

39

Jahresbericht 2019

Endkonturnahe Kurzfaserpreformen für kohlenstofffaserverstärktes

Siliciumcarbid mit anforderungsgerechter Faserorientierung

Near-net-shape short fiber preform for carbon fiber-reinforced silicon carbid with

suitable fiber alignment

• Technologieentwicklung für faserverstärkte Keramiken auf Basis von anforderungsgerechten

kurzfaserbasierten Preformen / Technology development for fibre-reinforced ceramics using short fiber-based

preforms according to requirements

• Verfahrensentwicklung zur vollständigen Imprägnierung der Kohlenstoffrovings für das

kosteneffiziente Flüssigsilizierverfahren und die Keramisierung / Process development for the complete

impregnation of carbon rovings for a cost-efficient liquid siliconization process and ceramization

• Entwicklung und automatisierte Fertigung von komplexen, endkonturgerechten Faserpreformen mit

einstellbarer Faserorientierung / Development and automated production of complex, near-net-shape

fiber-based preforms with adjustable fiber orientation

Für thermisch und mechanisch hochbelastete, innovative

Bauteile aus den Bereichen Energietechnik,

Fahrzeugbau sowie Luft- und Raumfahrt hat das ITM

umfangreiche Forschungskompetenzen zur Entwicklung

von anforderungsgerechten kohlenstofffaserbasierten

Preformen für faserverstärkte keramische

Verbundwerkstoffe, insbesondere carbonfaserverstärktes

Siliciumcarbid im Flüssigsilizierverfahren

(LSI-C/SiC), erarbeitet.

Zur kosteneffizienten Fertigung von komplexen,

mechanisch hochbeanspruchten Keramikbauteilen

wurde ein Faserimprägnierungsverfahren zur Ausgestaltung

einer anforderungsgerechten Faser/Matrix-Grenzfläche

entwickelt. Die aufgebrachte Imprägnierung

auf Basis von Phenolharz schützt die Fasern

während der Flüssigsilizierung vor der Umwandlung

in Siliciumcarbid und ermöglicht die Fertigung von

schadenstoleranten faserverstärkten Keramiken.

REM-Aufnahme einer imprägnierten Kohlenstofffaser /

SEM picture of an impregnated carbon fiber

In intensiver und erfolgreicher Zusammenarbeit

des Lehrstuhls für Keramische Werkstoffe (CME) der

Universität Bayreuth und des Instituts für Textilmaschinen

und Textile Hochleistungswerkstofftechnik

(ITM) der TU Dresden steht eine neuartige Preformingtechnologie

zur materialeffizienten und wirtschaftlichen

Herstellung von endkonturnahen Kurzfaserpreformen

für faserverstärkte Keramiken zur

Verfügung. Die Kurzfaserpreformen werden durch

Bruchfläche eines C/SiC mit Faser-Pull-out / Fracture

Surface of C/SiC with fiber pull out

40


Bremsscheibenentwicklung für den Fahrzeugbereich / Brake disc development

for automotive sector

Radial orientierte

Kurzfaserpreform /

Radially oriented short

fiber preform

den definierten Auftrag von imprägnierten Kurzfasern

und polymerem Matrixmaterial additiv robotergesteuert

und determiniert in allen Raumrichtungen

orientiert aufgebaut. Die gewonnenen Erkenntnisse

werden für den Aufbau von Preformen für langfaserverstärkte

Keramiken genutzt.

Das durch das CME und ITM erarbeitete Know-how

zur gesamten Fertigungskette vom Rohstoff bis zur

faserverstärkten Keramik zeigt die enormen Potenziale

zur Effizienzsteigerung in der Fertigungskette

auf und bildet so die Grundlage für die mittelfristige

breite Anwendung des Werkstoffes C/SiC z. B. in

Volumensegmenten der Automobilindustrie und des

Maschinenbaus.


• Faserchopper – Handgerät

(realisierbare Schnittlängen von 3 mm bis 120 mm;

Schneidleistung bei 800 tex: ca. 5 kg/h)

• Rovingbreitschneidwerk

(realisierbare Schnittlängen von 6 mm bis 430 mm;

Schneidleistung bei 800 tex: 180 kg/h)

• modular aufgebaute Faser-Preforming-Anlage


Weise, D.; Balzer, T.: Verbundkeramische Friktionswerkstoffe. Carbon Composites

Magazin (2019)2, S. 52

oben: Faserverstärkte Keramiken für

Bremsscheiben / top: Fiber-reinforced

ceramics for brake discs

unten: Preforming-Anlage /

bottom: Preforming machine

Weise, D.: Composite ceramics with tailored thermal conductivity for high

performance friction applications / C-SiC-Verbundkeramik mit maßgeschneidertem

Wärmeleitvermögen für Hochleistungs-Friktionsanwendungen. In:

Proceedings. 58. Internationale Fasertagung Dornbirn (Dornbirn-GFC) 2019,

Dornbirn (Österreich), 11.-13. September 2019

41

Jahresbericht 2019

Stricken – verstärkt, endkonturgerecht und funktionsintegriert

Weft knitting – reinforced, near-net-shaped and functional designed

• Entwicklung und Bewertung neuartiger, flexibler Stricktechnologien / Development and assessment of

new and flexible weft knitting technologies

• Auslegung und Weiterentwicklung von unikalen Flachstrickmaschinen / Construction and development of

unical weft knitting machines

• F&E gestrickter, funktionaler Textilhalbzeuge und Produkte für vielfältige technische Anwendungen,

insbesondere für den Composite-Bereich, Medizintextilien und Smart Textiles / R&D of functionalized

weft-knitted semi-finished products for various technical applications especially for composite, medicine and smart

textiles

Zur Realisierung hochfunktionaler, beanspruchungsund

endkonturgerechter textiler Halbzeuge weist die

Flachstricktechnik ein sehr hohes Potenzial auf. Am

ITM werden deshalb innovative Ansätze zur Bereitstellung

anforderungsgerechter Textilhalbzeuge insbesondere

für den Einsatz in Faserverbundbauteilen

verfolgt. Ein Forschungsschwerpunkt ist die belastungsgerechte

Integration gestreckter Verstärkungsfäden

in die Maschenstruktur in Form von Mehrlagengestricken

(MLG) sowie die endkonturgerechte,

stricktechnische Abbildung komplexer Bauteilgeometrien

– als 2D- und 3D-Formgestrick.

Ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt sind Weiterentwicklungen

von Verfahren und Strukturen zur

Realisierung des funktionsintegrierenden Systemleichtbaus

mit faserverstärkten Werkstoffen. Forschungsgegenstand

sind dabei unter anderem:

• komplex geformte und in Umfangs- und Längsrichtung

verstärkte MLG-Schlauchstrukturen mit

variablem Durchmesser (IGF 17926 BR,

IGF 20493 BR, IGF 20793 BR),

• integrale, endkonturgerechte Schalen-Profil-

Halbzeuge (IGF 19806 BR),

• abfallreduzierte ZeroWaste-MLG-Halbzeuge

durch materialeffizientes Handling von Kettfäden

(IGF 18869 BR),

• Entwicklung eines flexibel einsetzbaren Reparaturverfahrens

für die lokale In-situ-Instandsetzung

von CFK-Bauteilen mittels textiler Patches

(IGF 19946 BR),

• Recycling von Carbonfasern und anschließendes

Upcycling zur Herstellung von 3D-CFK-Bauteilen

(IGF-Cornet 265 EBR) und

• gestrickte, adaptive Kompressionstextilen aus

Formgedächtnisgarn (IGF 20322 BR).

Darüber hinaus werden innerhalb der Bundesexzellenzinitiative

„Centre for Tactile Internet with

Human-in-the-Loop“ (CeTI) in interdisziplinärer

CFK-Paddel aus lastflussgerecht-ausgelegter integralgefertigter

Preform / CFRP paddle based on load-flow

compatible integrally manufactured textile preform

ZeroWaste-Mehrlagengestrick (MLG)-Strukturen (umfunktionalisierte

Fäden: schwarz) / ZeroWaste multi-layer

knitted fabric (MLK) structures (refunctionalized yarns: black)

Zusammenarbeit innovative Lösungen für die Echtzeitinteraktion

zwischen Menschen und Maschinen

entwickelt. Die Herausforderung besteht dabei in

der Bereitstellung technologischer Lösungen und

Strukturen, die z. B. die definierte und reproduzierbare

Erfassung und den Austausch der Bewegungen

bzw. Positionen von bzw. zwischen Menschen

42


Durch permeabilitätsoptimierte textile

Gestrickstruktur im beschleunigten

VARI-Verfahren hergestellte GFK-Motorhaube

/ GFRP engine bonnet made

of permeability-optimized weft-knitted

textile structure for accelerated VARI

manufacturing process

und Maschinen erlauben. Am ITM werden innovative

Handschuhe mit neuartigen sensorischen Funktionen

entwickelt und mit Hilfe der Stricktechnologie

integral gefertigt, um menschliche Gesten und

Bewegungsabläufe der Hand sowie einzelner Finger

für Augmented-Reality (AR) und Virtual-Reality (VR)

Anwendungen erfassen zu können. Die Stricktechnologie

ist zur integralen Fertigung prädestiniert, da sie

vielfältige Einbindungs- und Formgebungsmöglichkeiten

der individuellen und anforderungsgerechten

Anordnung verschiedenster Garnmaterialien in den

Gestrickstrukturen bietet. Weiterführende Informationen

zur Bundesexzellenzinitiative „CeTI“ finden Sie

im Leitartikel ab Seite 12 ff.

Biaxial verstärkte Hohlprofile aus Mehrlagengestricken

(MLG) / Hollow profiles made of biaxially reinforced weftknitted

fabrics


• Flachstrickmaschinen:

• Shima Seiki – SWG091

• Steiger – aries 3D Technology

• Steiger – aries 3D

• Steiger – aries.3

• Stoll – ADF 530-32BW k&w

• Stoll – CMS 320 TC

• Großrundstrickmaschinen:

• Mayer & Cie IV 2.0


Hellmann, S.; Trümper, W.; Bollengier, Q.; Cherif, Ch.: Ressourceneffizienz

und Nachhaltigkeit im Faserverbund dank ZeroWaste MLG-Technologie

/ Resource efficiency and sustainability of fiber-reinforced composites

based on ZeroWaste MLK technology. Technische Textilien/Technical Textiles

63(2020)1, S. 22-24 / pp. E29-E30

Bollengier, Q.; Šimić, D.; Tahir, M.; Hickmann, R.; Cherif, Ch.; Klüppel, M.;

Wießner, S.: Magneto-adaptive Funktionsbauteile aus faserverstärkten Elastomerverbunden.

GAK-Gummi Fasern Kunststoffe 73(2020)5, S. 192-199

Wieczorek, F.; Winger, H.; Sachse, C.; Bollengier, Q.; Trümper, W.; Nocke, A.;

Cherif, Ch.: Knitted products for human-in-the-loop applications (Poster P85).

In: Proceedings. Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference,

Dresden, 28. - 29. November 2019, S. 263-264

Eggers A.; Abliz D.; Ziegmann G.; Hoffmann D.; Trümper W.; Cherif Ch.: Textile

Verstärkungsstrukturen zur material- und zeiteffizienten Infiltration großflächiger

Faserverbundbauteile. Technische Textilien 62(2019)5, S. 265

Wieczorek, F.; Winger, H.; Sachse, C.; Trümper, W.; Nocke, A.; Cherif, Ch.:

Function integration - innovative knitted fabrics for life 4.0. In: Proceedings.

AUTEX 2019, Ghent (Belgium), June 11-15, 2019

43

Jahresbericht 2019

Funktionalisierung und Modifizierung textiler Werkstoffe und Strukturen

Functionalization and modification of textile materials and structures

• Oberflächen-/ Grenzschichtdesign mittels Plasma und Textilveredlung von textilen Strukturen zum

Einsatz in unterschiedlichsten Verbundsystemen / Surface/interface design using plasma technique and

textile finishing of textile structures for use in a wide variety of composite systems

• Beschichtung, Ausrüstung und Funktionalisierung: Fasern, Garne, geschlossene und offene

Textilstrukturen / Coating, finishing and functionalization: Fibers, yarns, closed and open textile structures

• Entwicklung von anwendungsangepassten Schlichten und Beschichtungssystemen / Development of

application adapted sizings and coating systems

• Metallisierung von Garnen und Flächengebilden zur Integration von sensorischen und aktorischen

Eigenschaften in polymere Schichtsysteme / Metallization of yarns and fabrics for integration of sensors and

actuators in polymeric coating systems

• Chemisch/physikalische Charakterisierung verschiedenster Materialien und Werkstoffe mittels

instrumenteller Analysentechnik / Chemical/physical characterization of various materials using analytical

instruments

• Anwendungsentwicklungen für thermoplastische und duroplastische Composite und textile Membranen /

Application development for thermoplastic/thermoset composites and textile membranes

Die Forschungsgruppe Textilchemie/Textilausrüstung

(FG TCA) am ITM ist aufgrund ihrer personellen,

technischen und analytischen Ausstattung in der

Lage, textile Materialien und Werkstoffe mit hoch

anspruchsvollen Funktionalitäten zu entwickeln.

Dem dafür verantwortlichen Team aus Chemikern,

Chemie- und Textilingenieuren sowie technischen

Assistenten ist es möglich, unter Einsatz modernster

Ausrüstungs-, Beschichtungs- und Behandlungstechnologien

neuartige, hochfunktionelle Technische

Textilien für unterschiedlichste Anwendungsfelder

wie z. B. Energieerzeugung, textile Architektur, Carbonbeton,

Medizintextilien, leitfähige/sensorische

Textilien oder textilem Hochtemperaturschutz zu

realisieren.

Zur Lösung gestellter Herausforderungen werden

verschiedene Wege verfolgt, die sich aufgrund der

dabei notwendigen experimentellen Vorgehensweise

in ein nasschemisches, plasmainduziertes und

gasphasenreaktives Grenzschichtdesign differenzieren

lassen. Die zentralen Forschungsziele bestehen

in der Wandlung von Hochleistungsfasermaterialien

aus Carbon, Glas, Basalt, PEEK, Aramid, Chitosan

oder UHMW-Polyethylen zu Hochleistungsfaserwerkstoffen

für den vielfältigsten Einsatz im Leichtbau, in

der Ausstattung von Textilbeschichtungen mit hochfunktionellen

Eigenschaften wie z. B. temperaturregulatives

Verhalten, Witterungsstabilität, repulsive/

attraktive Wechselwirkungen, biologische/biomedizinische

Aktivitäten oder sensorisches/aktorisches

Arbeitsvermögen sowie in der Entwicklung neuartiger

Schlichte- und Beschichtungsmittelsysteme

für Hochleistungsfasern mit anwendungsadaptierter

Funktionalität. Die Basis aller F&E-Arbeiten der

Forschungsgruppen besteht in der Erforschung

grundsätzlicher Eigenschafts-Wirkungsbeziehungen

zwischen Fasermaterialien, Reaktivsubstanzen, Hilfs-

Wassertropfen auf einer ausgerüsteten Oberfläche /

Water droplet on a finished surface

Verkupfertes Polyesterabstandsgewirke / PES spacer

fabric with copper surface

44


mitteln, Reaktionsmedien und Reaktionsparametern.

Hierfür steht den Wissenschaftlern eine umfangreiche

Instrumentelle Analytik zur Verfügung (siehe

Kompetenz Analytik, S. 62/63), zu deren Durchführung

in der FG TCA sehr kompetentes, erfahrenes

Personal bereitsteht. Darüber hinaus bestehen

zahlreiche Kooperationen mit institutsinternen und

-externen, präparativ und analytisch arbeitenden

Wissenschaftlern.

Coatema Basecoater BC32 / Basecoater facility BC32


• Multifunktionelle Beschichtungsanlage,

Coatema Linecoater, mit integriertem

Atmosphärendruckplasma, Arbeitsbreiten

von 450 – 1000 mm

• Plasmafackel der Firma Relyon Plasma

GmbH

• Coatema Basecoater BC32, Arbeitsbreite

bis 300 mm

• Mathis Labor-Foulard

• Mathis Labor-Trocken- und Fixiereinheit

mit Spannrahmen

• Q-SUN Xe-2 Xenon-Prüfkammer

• umfangreiche instrumentelle chemisch/

physikalische Analytik


Kruppke, I.; Butler, M.; Schneider, K.; Hund, R.-D.; Mechtcherine, V.; Cherif,

Ch.: Carbon fibre reinforced concrete: Dependency of bond strength

on Tg of yarn impregnating polymer. Materials Sciences and Applications

10(2019)4, DOI: 10.4236/msa.2019.104025, pp. 328-348

Kruppke, I.; Scheffler, C.; Simon, F.; Hund, R.-D.; Cherif, Ch.: Surface treatment

of carbon fibers by oxy-fluorination. Materials 12(2019)4, DOI:

10.3390/ma12040565 (online)

Kruppke, I.; Hoffmann, D.; Huynh, T. A. M.; Gereke, T.; Cherif, Ch.: Local insitu-repair

of CFRP components (Poster P96). In: Proceedings. Aachen-Dresden-Denkendorf

International Textile Conference, Dresden, 28. - 29. November

2019, S. 277

Ahrendt, D.; Krzywinski, S.; Hund, H.; Pietsch, K.: Textilmaterialunabhängiges

Hochfrequenz-Schweißen. https://textile-network.de/de/Forschung-Entwicklung/Institut-fuer-Textilmaschinen-und-

Textile-Hochleistungswerkstofftechnik-TU-Dresden/Textilmaterialunabhaengiges-Hochfrequenz-Schweissen

(13.06.2019)

Gohs, U.; Böhm, R.; Brünig, H.; Fischer, D.: Leopold, A.-K.; Malanin, M.; Müller,

M.-T.; Cherif, Ch.; Richter, M.; Wolz, D. S. J.; Jäger, H.: Influence of gas atmosphere

on electron-induced reactions of polyacrylonitrile homopolymer powder

at elevated temperature. Radiation Physics and Chemistry 158(2019),

DOI: 10.1016/j.radphyschem.2018.12.035, pp. 94-102

45

Jahresbericht 2019

Textile Montage von Technischen Textilien

Textile assembly of technical textiles

• Thermische Fügeverfahren für thermoplastische Textilien und thermoplastisch beschichtete Textilien /

Assembly of thermoplastic textiles and thermoplastic coated textiles based on thermal joining technologies

• Ultraschallschweißen, Heißluftschweißen – Anwendung und Prozessuntersuchungen / Ultrasonic

welding, hot air welding – application and process analysis

• Hochfrequenzschweißen – Anwendung und Prozessuntersuchungen / High frequency welding – application

and process analysis

• Allgemeine Anwendung thermischer Fügeverfahren zur textilen Montage / Application of thermal

processes for textile assembly

• Entwicklung mechanisch hochbelastbarer Fügeverbindungen auf Basis der Nähtechnologien /

Development of mechanical high-loaded joining seams based on sewing technologies

• Produktentwicklung über die Breite Technischer Textilien, kooperativ mit der Forschungskompetenz

CAE, hier mit dem Schwerpunkt der anforderungsgerechten Montage und Nahtausbildung und der

Gewährleistung der erforderlichen Gebrauchseigenschaften / Product development of technical textiles –

with a focus on seam properties and performance properties

• Kombination additive Fertigung mit textilen Materialien / Combination of additive manufacturing and

textile materials

Das Nähen ist ein klassisches Fügeverfahren für

Technische Textilien, z. B. zur Herstellung textiler

Preforms. Das mechanische Verhalten des textilen

Materials im Nahtbereich hat Einfluss auf die finalen

Eigenschaften der Fügeverbindung. Um zukünftig

die Performance genähter Fügeverbindungen während

der Entwicklungsphase voraussagen zu können,

werden derzeit bereits bestehende Algorithmen und

Softwareumgebungen für die Modellierung textiler

Flächenstrukturen (Gewirke, Gestricke und Gewebe)

mit Algorithmen für die Durchführung des virtuellen

Nähprozesses erweitert. Die generierten virtuellen

Strukturen mit Nahtverbindungen können z. B. zur

numerischen Simulation mechanischer Beanspruchungen

oder strömungstechnischer Problemstellungen

in geeigneten Schnittstellenformaten exportiert

werden. Somit wurden die ersten Schritte zur

Optimierung der Nahtfestigkeit, der Biegesteifigkeit

von Nähten oder des Nahtschiebeverhaltens erfolgreich

realisiert.

Virtuelles Modell

für eine Zick-Zack

Naht zum Fügen

von zwei Gewebe

lagen / Model of

a virtual stitch

through 2 woven

layers

46

Forschungskompetenzen - Professur für Montagetechnik

Ultraschallschweißnaht: Ultraschall-Scan ohne (links) und mit Fehlstelle (rechts) / Ultrasonic welded seam: Ultrasonic

scan without (left) and with (right) imperfection; © IKTS/ITM

Für die Qualitätssicherung und -kontrolle von Textilschweißnähten

in sicherheitsrelevanten Einsatzbereichen

besteht der Wunsch, neben den Prozessparametern

auch die Integrität der Naht zu

protokollieren, um daraus Kenntnisse über die Nahteigenschaften

abzuleiten und eine höhere Sicherheit

auf dem die Firmenexistenz beeinflussenden Gebiet

der Produkthaftung zu erreichen. Für Textilschweißnähte

fehlen bislang praxiswirksame zerstörungsfreie

Prüfverfahren. Gegenstand des IGF-Projektes

20555 BR ist ein Inline-Verfahrenskonzept für die

kontinuierliche Ultraschallprüfung, das die Inspektion

und Bewertung geschweißter Fügeverbindungen

in Echtzeit ermöglicht. Im Fokus steht dabei das

universelle, zum kontinuierlichen Fügen von Technischen

Textilien eingesetzte Ultraschallschweißen.

Ein Lösungsansatz für die Inspektion der Nähte ist

die Verwendung von luftgekoppeltem Ultraschall im

Transmissionsverfahren, da damit eine relativ kostengünstige

Inline-Lösung in der konfektionstechnischen

KMU-Praxis realisierbar ist.

Das Konsortium des EU-Projektes ICT-TEX (Information

and Communication Technology in Textile and

Clothing Higher Education and Business) besteht

aus 12 europäischen Universitäten und Unternehmen.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines


• umfangreiche und vielseitige Ausstattung

an kommerzieller Nähtechnik

• Roboter- und CNC-geführte Nähtechnik,

insbesondere für die Montage von Verstärkungstextilien

• Ultraschall- und Heißluftschweißtechnik für

kontinuierliche Nahtbildung

• Hochfrequenzschweißtechnik für Technische

Textilien

• 3D-Drucker

• Textile Softness Analyzer zur Bestimmung

der Rauheit und Weichheit von Textiloberflächen

Lehrplans einschließlich Lehrveranstaltungskonzepten

für das Direktstudium und die Weiterbildung,

das den aktuellen Anforderungen an die in der Textilund

Bekleidungsindustrie tätigen Fachkräfte gerecht

wird. Das Projekt reagiert auf den enormen Bedarf

an Ingenieuren, deren Arbeitsalltag zukünftig von

sich ständig weiter entwickelten CAD-, CAM-, CAEund

PLM-Systemen dominiert ist und entsprechend

ein höheres Maß an ICT-Kenntnissen erfordert. Die

Module des Lehrplans werden von Universitätsprofessoren

unter aktiver Beteiligung der Partnerunternehmen

und einem Fortbildungszentrum entwickelt.

Die neuen Kurse sind interaktiv gestaltet und eignen

sich für das Fern- oder Selbststudium. Diese Art des

Studierens ist auch für bereits arbeitende Ingenieure

von Vorteil. Die Professur Montagetechnik für textile

Produkte ist verantwortlich für die Entwicklung des

Pilotsyllabus für „Apparel Design and Production“.


Krzywinski, S.; Pietsch, K.; Boll, J.; Alma, A.; Martin, C.; Rataj, C.: Advances in

the field of digitalization by multimodal inspection of textiles - digital haptics.

In: Proceedings. AUTEX 2019, Ghent (Belgium), June 11-15, 2019

Kyosev, Y.: Topology-based modeling of textile structures and their joint

assemblies. Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2019

Saeed, H.; Krzywinski, F.: An X-ray tomography approach to calculate air

volume present in an insulation system sewn with lockstitch and spacer

stitch. International Journal of Clothing Science and Technology (2020), DOI:

10.1108/IJCST-02-2019-0018 (online)

Saeed, H.: A comparative study on air presence along stitch lines for the purpose

of increased thermal resistance. In: Proceedings. 21st National Textile

Conference 2019, Blagoevgrad (Bulgaria), October 25-27, 2019, pp. 327-328

Winger, H.; Döbrich, O.; Saeed, H.; Gereke, T.; Nocke, A.; Cherif, Ch.: Monitoring

the joint area of composite membrane materials. Applied Science

9(2019)10, DOI: 10.3390/app9102068

Ahrendt, D.; Krzywinski, S.; Hund, H.; Pietsch, K.: Textilmaterialunabhängiges

Hochfrequenz-Schweißen. https://textile-network.de/de/Forschung-Entwick-

lung/Institut-fuer-Textilmaschinen-und-Textile-Hochleistungswerkstofftech-

nik-TU-Dresden/Textilmaterialunabhaengiges-Hochfrequenz-Schweissen

(13.06.2019)

47

Jahresbericht 2019

Intelligente Textilstrukturen für Elastomerbauteile

Smart textile reinforcement of rubber components

• Anforderungsgerechte Einstellung mechanischer und thermischer Eigenschaften hochbelasteter

Elastomerbauteile durch Integration maßgeschneiderter textiler Verstärkungsstrukturen aus

Hochleistungsfaserstoffen / Customized adjustment of mechanical and thermal strength for heavy-duty rubber

components by integration of textile structures made of high performance fiber materials

• Simulationsgestützte Auslegung, Umsetzung und Erprobung adaptiver Faser-Elastomerverbunde zur

Umsetzung von komplexen Bewegungsmechanismen / Simulation-based design, fabrication and testing of

adaptive fiber rubber composites for the realization of complex motion sequences

• Grenzschichtdesign auf Basis anforderungsgerechter Beschichtung der textilen Strukturen für eine

bestmögliche Anbindung an die Elastomermatrix / Boundary layer design by customized coating of textile

structures in order to achieve proper adhesion towards the rubber matrix

• Definierte Einstellung der Wärmeleitfähigkeit von Elastomerbauteilen durch Integration

wärmeleitender textiler 3D-Strukturen aus Draht bzw. Kohlenstoff / Adjustment of the thermal

conductivity of rubber components by integration of thermal conductive 3D textile structures made from metal

wires or carbon

• Erprobung der Elastomerbauteile unter industrienahen Bedingungen / Testing of the rubber components

under industry-oriented conditions

Wesentlicher Forschungsschwerpunkt im Bereich

der Textil-Elastomer-Verbunde ist die Funktionalisierung

von Elastomerbauteilen durch Integration

interaktiver textiler Verstärkungsstrukturen, z. B. auf

Basis von textilen Aktoren oder Sensoren. Durch die

gezielte Integration von Zusatzfunktionen in die textile

Verstärkungsstruktur können z. B. externe aktorisch-motorische

Komponenten zur Erzeugung von

Bewegungsabläufen sowie Sensoren zur Erfassung

des Bauteildeformationszustands eingespart werden.

Dazu werden gezielt textilbasierte Aktor- und

Sensornetzwerke in die Verbunde integriert. Weiterhin

ist es möglich, Elastomere durch Integration von

Magnetpartikeln zu funktionalisieren und somit die

Materialsteifigkeit elektromagnetisch zu modulieren.

Vom Textil zum adaptiven Elastomerverbund / From textile to adaptive elastomer composites

Textilverstärkte Elastomerbauteile kommen verstärkt

im Maschinen, Anlagen- und Fahrzeugbau zur

Anwendung. Reine Elastomerbauteile haben jedoch

meist Gebrauchseinschränkungen, z. B. aufgrund

der niedrigen Wärmeleitfähigkeit in Verbindung mit

einer starken Eigenerwärmung oder aufgrund von

Versprödungen bei mechanischer Wechsel-/Dauerbelastung.

Entscheidend für die Bauteilauslegung

ist daher eine optimale Einstellung der Eigenschaften

von Elastomeren, die über eine hohe Dehnbarkeit

und gutes Dämpfungsvermögen verfügen, und

eine Kombination mit denen von lastaufnehmenden

textilen Festigkeits- und Steifigkeitsträgern z. B.

aus Polyester, PPS oder Aramid, um anforderungsgerechte

Elastomerverbundbauteile herstellen zu

können.

Dies spielt eine besondere Rolle beim Einsatz von

elastomeren Bauteilen als Schwingungsdämpfer.

Weitere Untersuchungen am ITM in enger Zusammenarbeit

mit der Industrie verfolgen das Ziel, durch

die Integration von lastgerechten, anforderungsgerecht

oberflächenmodifizierten Hochleistungsfaserstoffen

in Elastomerbauteile deren Lebensdauer

und Leistungsfähigkeit signifikant zu verbessern.

Über eine gezielte Einstellung der Parameter bei der

Oberflächenmodifizierung sowie durch den Einsatz

innovativer Verfahren, wie der Plasmaaktivierung

oder der Oxi-Fluorierung, können Verfahrensschritte

der konventionellen Gesamtprozesskette einge-

48


Faser-Elastomer-Verbund mit

integrierter textilbasierter Aktorik

/ Fiber rubber composite with

integrated textile-based actuator

spart und damit ökologische sowie ökonomische

Vorteile erreicht werden.

Zusätzlich wurde gezeigt, dass die Betriebstemperaturen

dynamisch hochbelasteter

Elastomerbauteile durch die Integration

wärmeleitfähiger textiler Strukturen deutlich

gesenkt und damit die Bauteillebensdauern

erheblich erhöht werden können.

In laufenden Untersuchungen werden dafür

anforderungsgerechte Abstandsgestricke aus

Metalldraht umgesetzt, die durch ihren speziellen

Aufbau eine Wärmeleitfähigkeit in Dickenrichtung

erlauben und somit die Wärmeableitung aus

Elastomerbauteilen maßgeblich verbessern. Diese

3D-Gestricke weisen zudem eine hohe Druckstabilität

auf, sodass sie ohne Reduzierung der mechanischen

oder thermischen Eigenschaften in die Elastomermatrix

integriert werden können.

Parallel zu den genannten Entwicklungen im Bereich

der faserverstärkten Elastomere erfolgen auch

umfassende Charakterisierungen der Materialien in

Potentielle Anwendung eines Schwingungsdämpfers für

Motoren / Potential application of a vibration damper for

an engine

den verschiedenen Verarbeitungsstufen, um neben

der Identifizierung der jeweils erreichbaren Eigenschaftsmodifikationen

auch eine valide Datenbasis

zur umfassenden simulationsgestützten Beschreibung

des Deformationsverhaltens derartiger Strukturen

zu schaffen.


Hickmann, R.; Nocke, A.; Probst, H.; Lohse, F.; Mersch, J.; Cherif, Ch.:

Systemkonzepte für formveränderliche Faserverbundwerkstoffe. In: Proceedings.

24. Nationales SAMPE Symposium 2019, Dresden, 06.-07. Februar

2019

Hickmann, R.; Jahn, A.: Wärmeleitfähige Elastomere – Von der Idee zum Produkt.

Vortrag / Leichtbau-Transferkolloquium, Berlin, 21. Mai 2019

Lohse, F.; Bollengier, Q.; Ashir, M.; Hickmann, R.; Trümper, W.; Cherif, Ch.:

Adaptive fiber-reinforced composites with elastomer matrices. Vortrag / 4th

Euro Intelligent Materials 2019 Conference, Kiel, 17.-19. Juni 2019

Integration eines Aktors in eine textile Verstärkungsstruktur

/ Integration of an actuator in a textile reinforcement

structure

Lohse, F.; Probst, H.; Hickmann, R.; Trümper, W.; Ashir, M.; Cherif, Ch.: Modelling

of adaptive systems for interactive fiber rubber composites. In: Proceedings.

AUTEX 2019, Ghent (Belgium), June 11-15, 2019

49

Jahresbericht 2019

Entwicklung fadenförmiger Sensor- und Aktorsysteme und Integration in

Technische Textilien für Composite-Anwendungen

Development of fiber-based sensor and actuator systems and integration into

technical textiles for composite applications

• Entwicklung fadenförmiger textilund verbundwerkstoffkompatibler Sensoren und Aktoren / Tailored

fiber-based textile- and composite-compatible sensors and actuators

• Anforderungsgerechte Layout-Gestaltung von Sensor- und Aktorsystemen / Tailored design of sensor and

actuator systems

• Automatisierte textiltechnologische und robotergestützte Funktionsintegration / Automated textile

technical and roboter-assisted functional integration

• Sensorische Überwachung und aktorische Beeinflussung textilbasierter Strukturen (FKV, Textilmembranen,

Textilbeton, Medizintextilien) / Sensory monitoring and actuatoric manupulation of textilebased

structures (FRP, textile membranes, TRC, medical textiles)

Das breite Anwendungsspektrum textilbasierter

Materialien, wie endlosfaserverstärkter Kunststoffverbunde

(FKV), Textilmembranen, Textilbeton oder

Medizin- und Schutztextilien, lässt sich durch die

Integration von aktiven textilen Funktionskomponenten

in einem großen Umfang weiter steigern. Die

Kombination von passiver lastabtragender textiler

Struktur mit (elektrisch) aktiven Funktionselementen,

wie Sensoren, Aktoren und weiteren elektronischen

Komponenten, ist aktueller Gegenstand grundlegender

und anwendungsorientierter Forschungsaktivitäten

am ITM. Textilbasierte fadenförmige Sensoren

und Aktoren stellen, bedingt durch ihre für viele

Anwendungen erforderlichen Kriterien:

• Strukturflexibilität und Skalierbarkeit sowie

• geringe Fertigungskosten infolge vollautomatischer

Herstellbarkeit der fadenförmigen Funktionselemente

und der funktionalisierten textilen

2D- und 3D-Strukturen,

Geflochtener Feuchtesensor zur frühzeitigen Detektion

von Degradationseffekten in Stahlbetonbauteilen / Braided

moisture sensor for detection of degradation effects in

reinforced concrete structures

Sensor zum lokalen Monitoring von Spannungen bei

hohen Dehnungsgradienten unter anisotropen Mateialeigenschaften

(textile Membranen) / Sensor for local monitoring

of stresses at high strain gradients under anisotropic

material properties (textile membranes)

für eine Vielzahl großtechnisch relevanter Einsatzgebiete

hochinnovative Alternativen zu konventionellen

elektronischen Bauelementen mit vergleichbarer

Funktionalität dar. Hierfür werden am ITM durch

gezielte maschinenbauliche, steuerungs- und textiltechnische

Anpassungen der Fertigungsprozesse

maßgeschneiderte Technologien entwickelt und

bereitgestellt. Zusätzlich können durch die robotergestützte

Faserablagetechnologie auch hochkomplexe

FKV-Bauteilstrukturen durch die 3D-Ablage von

getränkten Verstärkungsfasern und drahtförmigen

Aktoren auf Basis von Formgedächtnislegierungen

(FGL) hergestellt werden.

Aufgrund des hervorragenden Eigenschaftsprofils

textilund faserverbundbasierter Funktionskomponenten

lässt sich für viele Anwendungsgebiete, ein

erheblicher Mehrwert bei geringen Mehrkosten und

minimaler Beeinflussung der Trägerstruktur generieren:

• Strukturüberwachung von Verbundbauteilen

(FKV, Textilmembranen und Textilbeton),

• Überwachung physiologisch relevanter Parameter

für biomedizinische Anwendungen (wie

Wundverbandsysteme),

50


1 2

Adaptive FRP als bionisch inspirierter Flugmechanismus: Ausgangsposition (1) und deformierte Position (2) / Adaptive

FRP as bionically inspired flying mechanism: initial position (1) and deformed position (2).

FKV-Struktur

Mikroskopische Aufnahmen des Längs- und Querschnitts

eines elastischen, elektrisch leitfähigen TPU-Filaments

mit 5 % CNT im Faserkern / Longitudinal and cross sectional

microscopic view of an elastic, electrically conductive

TPU fiber filled with 5 % CNT

• integrale Spezialkinematiken mittels adaptiver

formvariabler FKV mit textiltechnologisch strukturintegrierten

Formgedächtnis (FGL)-Materialien

(für Anwendungen im Robotik- und Automotive-Bereich

sowie im Anlagenbau und in der

Medizintechnik) und

• Realisierung hochfrequenter Bewegungen für

Soft Robotics durch den Einsatz elastischer textiler

Aktoren.

Auf dem Gebiet der Entwicklung fadenförmiger textilkompatibler

Sensoren und Aktoren bestehen am

ITM umfangreiche Kompetenzen in den Bereichen

theoretisch physikalischer Konzeptionierung, textiltechnologischer

Umsetzung und Charakterisierung

der funktionalen teils mehrschichtigen Filamentgarne.

Hierbei werden mittels angepasster Fertigungsverfahren,

wie der Bikomponentenschmelzspinn-,

Flecht- oder der nasschemischen Beschichtungstechnik,

sowohl die anforderungsspezifische Wandlercharakteristik

als auch die Haftungseigenschaften

als Grenzschicht zum umgebenen (Matrix-)Material,

definiert eingestellt. Mit den am ITM entwickelten

textilen Sensoren können hierbei sowohl spezifische

physikalische Parameter wie Dehnung, Temperatur

oder Feuchte für Anwendungen im Bereich der Strukturüberwachung

als auch komplexere physiologische

Parameter wie pH-Wert oder Lactatgehalt für medizinische

Anwendungsgebiete detektiert werden. Die

anwendungsspezifisch entwickelten textilen Aktoren

sind in der Lage, sowohl hohe Kräfte zu übertragen

(Aktoren auf FGL-Basis) als auch kurze Reaktionszeiten

zu ermöglichen (Dielektrische Elastomeraktoren).

FGL-Aktor

Robotergestützt

hergestellte adaptive 3D FKV-

Flügelfachwerkstruktur / Robot-assisted

manufactured adaptive 3D FRP wing-half-timbered structure


• Universalprüfstand für statische und dynamische Langzeituntersuchungen

von Faserkunststoffverbunden mit

integrierten Sensor- und/oder Aktornetzwerken

• Präzisionsmesstechnik zur Aufzeichnung von resistiven,

amperometrischen, kapazitiven und impedimetrischen

Messwerten


Ashir, M.; Nocke, A.; Cherif, Ch.: Maximum deformation of shape memory

alloy based adaptive fiber-reinforced plastics. Composites Science and Technology

184(2019)107860, DOI: 10.1016/j.compscitech.2019.107860 (online)

Ashir, M.; Hindahl, J.; Nocke, A.; Cherif, Ch.: A statistical approach to the fabrication

of adaptive pleated fiber reinforced plastics. Composite Structures

207(2019), DOI: 10.1016/j.compstruct.2018.09.061, pp. 537-545

Wendler, J.; Maraite, D.; Nocke, A.; Cherif, Ch.: Novel textile moisture sensors

based on multi-layered braiding constructions. Textile Research Journal

90(2019)3-4, DOI: 10.1177/0040517519868172, pp. 469-477

Probst, H.; Lohse, F.; Cherif, Ch.: Kimura, M.; Katzer, K.: Fiber-based actuator

approaches for smart textile structures. In: Proceedings. Symposium

on bioinspired design of advanced materials, Tokyo (Japan), October 10-11,

2019

Winger, H.: Vor-Ort-Überwachung von verschweißten Textilmembranen mit

faserbasierten Sensoren / In-situ monitoring of welded textile membranes

using fiber-based sensors. Vortrag / Techtextil Forum 2019, Frankfurt/Main,

14.-17. Mai 2019

51

Jahresbericht 2019

Faserbasierte Biomedizintechnik - Trommelfellimplantat gesponnen

Fiber-based biomedical technology - E-spun eardrum implant

• Erforschung und Entwicklung neuer Biomaterialien und Medizintextilien / Research and development of

new biomaterials and medical textiles

• Material- und Produktentwicklung (Faden, Struktur, Scaffold, Implantat) / Development of materials and

products (yarn, structure, scaffold, implant)

• Maschinenentwicklung (Modifikation vorhandener Maschinen, Konstruktion neuer Maschinen

sowie Konzipierung neuer Produktionslinien) / Machine development (modification of existing machines,

construction of new machines, and conceptualization of new production lines)

• Entwicklung von Bioreaktoren, neuen Prüfgeräten und Prüfmethoden / Development of bioreactors, new

testing instruments and test methods

• Zellbiologische Analyse / Cell biological analysis

Das ITM forscht zusammen mit den Kooperationspartnern

aus verschiedenen Kliniken und Unternehmen

weltweit entlang der Wertschöpfungskette

vom Biomaterial bis zum (prä-)klinischen Erprobung

faserbasierter Implantate und verfügt über langjährige

Erfahrungen und Kompetenzen in grundlagenorientierter

und anwendungsnaher Forschung im

Bereich textilbasierter Biomedizintechnik sowie die

dazu notwendigen Anlagentechniken und Prüflaboren.

Der Transfer in die Anwendung ist erklärtes

Ziel des ITM. Besonders der Übergang von der Forschung

in marktreife Produkte steht im Fokus der

Entwicklungsarbeiten.

Ein Forschungsschwerpunkt stellt derzeit die Entwicklung

von Trommelfellimplantaten dar. Für

die Rekonstruktion von Trommelfelldefekten nach

einer chronischen Mittelohrentzündung (chronische

Otitits media, COM) und die vollständige Wiederherstellung

des Hörvermögens werden Trommelfellimplantate

benötigt, die die besonderen akustomechanischen

Schwingungseigenschaften des natürlichen

Trommelfells abbilden. Da es derartige Implantate

bisher nicht gibt, entwickelt das ITM in Kooperation

mit der Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde

des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden

eine simulationsgestützte flexible Technologie

mittels E-Spinning zur Umsetzung von biomimetischen

und langzeitresorbierbaren stabilen Trommelfellimplantaten,

mit denen die akusto-mechanischen

Eigenschaften des natürlichen Trommelfells

realisiert werden können (IGF 20533 BR).

Weiterhin liegt der F&E-Fokus in der Entwicklung

von Bandscheibenimplantaten. Rückenschmerzen

aufgrund von Bandscheibenschäden werden chirurgisch

durch die Fusion von Wirbelkörpern behandelt.

Dies beseitigt zwar die Schmerzen, stellt aber

die Bandscheibenfunktion nicht wieder her. Deshalb

wird in Kooperation mit der Universität Bern

eine neue, flexible 3D-Struktur auf Seidenfaserbasis

erforscht, die aufgrund ausreichender struktureller

und mechanischer Stabilität der strukturellen

Integrität einer gesunden Bandscheibe entspricht.

Zudem werden Zellen einer bandscheibenspezifischen

Vorläuferzellpopulation auf den 3D-Strukturen

kultiviert und der Einfluss physiologischer Belastungen

auf die Zellen systematisch untersucht, um

das Potenzial derartiger komplexer, faserbasierter

3D-Strukturen aus Seidenfasern für die Regeneration

geschädigter Bandscheiben zu beurteilen (DFG

WO877/2-1).

Die Entwicklung von Formgedächtnisgarnen für

medizinische Anwendungen liegt ebenso im aktuellen

Forschungsfokus. Die Motivation für Entwicklung

ist die signifikante Vereinfachung des Anlegens

und Positionierens von Kompressionstextilien ohne

zusätzliche Hilfsmittel und damit die Erhöhung der

Produktakzeptanz durch den Einsatz neu zu entwickelnder

funktioneller Formgedächtnisgarne auf

Polymerbasis (FG-Garne). Die neuartigen zu entwickelnden

FG-Garne sollen eine Schalttemperatur

im Bereich der Hauttemperatur von 25 °C bis 30 °C

aufweisen und die dadurch erzeugte Kompressionswirkung

soll definiert einstellbar sein. Das Erreichen

einer Schalttemperatur bei Hauttemperatur ist

durch den Einsatz von Polymerblends möglich. Die

Entwicklung von Blends, die Erarbeitung geeigneter

Parameter für die Garnerspinnung sowie die Analyse

Manubrium

Umbro

Human eardrum 3D model of the human eardrum 3D patient specific eardrum

Transformation

Additive manufacturing of a

3D collector for the ES-Process

Geometrische Modellbildung

eines Trommelfellimplantates

/

Geometric modelling of

an eardrum implant

52


der resultierenden Garneigenschaften sind wesentlicher

Forschungsgegenstand des Projekts. Haupteinsatzgebiete

der daraus hergestellten Kompressionstextilien

sind der Medizin- aber auch der Sport- bzw.

Lifestylebereich (IGF 20322BR).

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit Medizinprodukte

unter Reinraumbedingungen (Klasse 7

gemäß ISO 14644-1 bzw. Klasse B gemäß EG-GMP

operationell) zu entwickeln und zu produzieren.

Spannung

Kühlung

Erwärmung

belastet

unbelastet

n: Zyklus

2

Spannung

Kühlung n: Zyklus

Erwärmung/Stimulierung

belastet

unbelastet

2

1

1

3

σ r (n)

4b

3

4a

5

ep(n-1)

ep(n)

ef(n)

em

Dehnung

ep(n-1)

ep(n)

ef(n)

em

Dehnung

Schema der zyklisch thermomechanischen Messungen in Anlehnung an [1], Ermittlung der Dehnungsrückstellung

bei Stimulierung unter spannungsfreien Bedingungen (links) und Ermittlung des Spannungsaufbaus bei Stimulierung

unter blockierter Relaxation (rechts) / Scheme of cyclic thermomechanical measurements based on [1], determination of

the strain recovery by stimulation under stress-free conditions (left) and determination of the stress build-up by stimulation

under blocked relaxation (right)


• diverse Textilmaschinen wie Spulenschützen-Bandwebmaschine

mit Schaft- und Jacquardmaschine

(Mageba), Flechtmaschinen

(Herzog), RR-Raschelmaschine (Rius)…

• Net-Shape-Nonwoven (NSN)-Anlage

(Eigenentwicklung)

• 3D-Druck Object30 Prime für Medizinprodukte

(Stratasys)

• Kolben-Lösungsspinnanlage für den Einsatz

in Reinraum (Fourné)

• Laborkrempel Felt Carder 337 (Mesdan)

• diverse Flockkabinen (MaagFlock)

• Elektrospinn-Einheiten zur Fertigung der

flächigen und tubularen Mikro- und Nanostrukturen

• Roboter (Stäubli)

• Porosimeter PSM 165 (Topas)

• In-situ-Porositätsmessung (Eigenentwicklung)

• inverses Fluoreszenzmikroskop AxioVert.A1

(Zeiss)

• Zellbiologie

• Reinraumklasse 7 (ISO 14644-1) bzw. B

(EG-GMP operationell)


Cherif, Ch.: Biologisch inspirierte faserbasierte Strukturen für die regenerative

Medizin. In: Fratzl, P.; Jacobs, K.; Möller, M.; Scheibel, T.; Sternberg, K. (Hrsg.):

Materialforschung: Impulsgeber Natur - Innovationspotenzial biologisch inspirierter

Materialien und Werkstoffe (acatech DISKUSSION). München acatech

– Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, 2019 - ISSN 2192-6182, S. 73

Aibibu, D.: Fiber based concept for regenerative medicine (keynote lecture). In:

Proceedings. 30th Annual Conference of the European Society for Biomaterials

- ESB 2019, Dresden, 09.-13. September 2019

Brünler, R.; Hausmann, R.; von Münchow, M.; Aibibu, D.; Cherif, Ch.: Design

of complexly graded structures inside three-dimensional surface models by

assigning volumetric structures. Journal of Healthcare Engineering (2019), DOI:

10.1155/2019/6074272 (online)

Tonndorf, R.; Aibibu, D.; Cherif, Ch.: Collagen multifilament spinning. Materials

Science & Engineering: C 106(2019)110105, DOI: 10.1016/j.msec.2019.110105

(online)

Kocaman, R. T.: Development of methods for evaluation of pore morphology

of woven barrier fabrics by complex mechanical loading. Dresden, Technische

Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Dissertation, 2019

Literatur

[1] Tonndorf, R.; et al.: Designing UV/VIS/NIR-sensitive shape

memory filament yarns. Textile Research Journal, 2015,

85. Jg., Nr. 12, S. 1305-1316

53

Jahresbericht 2019

Digitalisierung in der Textilfertigung – Numerische Simulation als Tool zur

effizienten Produktentwicklung

Digitization in textile manufacturing – Numerical simulation as a tool for efficient

product development

• Strukturmodellierung von Textilien auf Mikro-, Meso- und Makroskala für Anwendungen u. a. in

Medizintextilien, Faserverbundstrukturen, Betonbewehrungen oder Textilmembranen / Structural

modelling of fabrics on the micro-, meso- and macro-scale for applications in medical textiles, fibre-reinforced

composite structures, concrete reinforcements or textile membranes

• Prozesssimulation textiler Fertigungsprozesse und Umformvorgänge / Process simulation of textile

manufacturing processes and forming operations

• Struktursimulation Technischer Textilien zur virtuellen Bestimmung der strukturmechanischen

Eigenschaften und Auslegung der textilen Werkstoffe / Structural simulation of technical textiles for virtual

determination of the structural-mechanical properties and design of textile materials

• Aufbereitung der Ausgangsinformation für weitere Strukturanalyse des Verbundbauteils / Preparation

of the input information for further structural analyses of the composite component

Das ITM ist in den Bereichen numerische Modellierung

und Simulation von textilen Strukturen und textilen

Fertigungsprozessen besonders ausgewiesen.

In einer Vielzahl von Projekten werden Modelle auf

verschiedenen Skalen für Garne, Gewebe, Gestricke,

Gelege sowie Composites erfolgreich entwickelt, validiert

und angewendet.

Im IGF-Projekt „Simulationsgestützte Entwicklung

und Evaluierung neuartiger gewebter biomimetischer

Implantate zur Regeneration und Therapie von

Sehnen- und Bänderdefekten (BIOMPLANT)“ werden

beispielsweise gewebte, gradierte, biomimetische

und langzeitresorbierbare Sehnen- und Bänder-

Implantate auf Basis von biokompatiblen Seidenfibroin-Garnen

simulationsgestützt entwickelt. Die

numerischen Mesomodelle der Mehrlagengewebe

dienen dazu, das mechanische Verhalten der textilen

Strukturen vorherzusagen und dem Strukturverhalten

der realen Sehnen und Bänder anzupassen.

Daraus werden im nächsten Schritt die Gewebebindungen

entwickelt und die Gewebe gefertigt.

Im sächsischen Cluster AMARETO kooperieren Institute

der TU Chemnitz, der TU Bergakademie Freiberg,

der TU Dresden und das Fraunhofer-IWU in

Chemnitz miteinander. Im Dresdener Projektteil

werden hybride Leichtbaustrukturen bestehend aus

Leichtmetallen und textilverstärkten Thermoplasten

entwickelt. Der textile Teil der Prozesskette wird

dabei durch das ITM übernommen. Es werden Mehrlagengestricke

aus Carbonrovings und Polyamid 6.6

gefertigt, charakterisiert und in numerischen Modellen

abgebildet. Neben einem auf Schalenelementen

basierenden und damit effektiven makroskopischen

Mesomodell der Umformung eines Mehrlagengestricks

/ Meso-scale model of the forming of a weftknitted

fabric

Verformung u x

(mm)

4.639e+00

F

3.714e+00

2.789e+00

1.864e+00

y

x

9.389e-01

1.401e-02

-9.109e-01

-1.836e+00

-2.761e+00

-3.686e+00

-4.611e+00

Mesomodell eines Mehrlagengewebes

mit gradierten

Eigenschaften für die Sehnenaugmentation

/ Meso-scale

model of 3D woven fabric with

gradient properties for tendon

augmentation

54


Axial Force

34.179

28.483

22.786

17.090

11.393

5.697

-0.000

Einheitszellenmodell eines Drehergewebes auf Filamentebene

für die Betonbewehrung / Unit cell model of a leno

woven fabric on the filament scale for the reinforcement of

concrete

Modell wird auch ein aus Balkenelementen aufgebautes

mesoskopisches Modell entwickelt. Damit

ist der Nutzer in der Lage, neben Faltenbildung

und Faserorientierung auch Effekte auf der Garnebene

beim Umformen des Textils vorherzusagen.

mittels eines Simulationsmodells, bei dem auf Basis

einer Quasi-Prozesssimulation Einheitszellen der

Drehergewebe erstellt werden. Diese werden mittels

einer Struktursimulation belastet und somit virtuell

geprüft. Dies erlaubt Rückschlüsse auf deren strukturmechanisches

Verhalten und erlaubt es, Empfehlungen

zur Gewebefertigung zu geben.

Einheitszelle eines

ORW-Gewebes auf

Filamentebene und Simulation

der biaxialen

Belastung inklusive

Beschichtung (rechts) /

Unit cell of an ORW

fabric on the filament

scale and simulation of

the biaxial loading including

silicone coating

Es können Fadenverschiebungen, Fadenorientierung

und auch Fadenbrüche abgebildet werden.

Die in einer Umformsimulation ermittelte

Fadenorientierung wird zur weiteren

Strukturanalyse der Faserverbundwerkstoffe bzw.

hybrider Faserverbund-Metall-Strukturen durch

ein neuartiges Mappingverfahren, einem makroskopischen

Strukturmodell, bereitgestellt.

Im IGF-Projekt „Entwicklung von gewebten Bewehrungsgittern

mit lastgerechter Struktur zur formschlüssigen

Anbindung an mineralische Matrices

(Lastgerechte Bewehrungsgewebe)“ werden neue

sowohl material- und kosteneffizient gefertigte als

auch vollständig imprägnierte Gittergewebe zur

Bewehrung von Beton simulationsgestützt entwickelt.

Durch Drehergewebebindungen entsteht eine

definierte Profilierung der Gitterstrukturen, die zu

einem kraftschlüssigen Verbund mit dem Beton führen.

Die Auslegung der Gitterstrukturen erfolgt dabei


Die Forschungsgruppe Struktur- und Prozesssimulation

des ITM verfügt über moderne

Workstations sowie Modellierungs- und Simulationssoftware

(u. a. Abaqus, Ansys, LS-Dyna,

SolidWorks, Catia).

Im IFG-Projekt „Entwicklung eines Orkanschutzsystems

für Gebäude auf Basis von gewebten Membranen

mit lastabhängiger Porosität und lokaler Verstärkung

(Orkanschutzsystem)“ werden gewebte

und beschichtete Orkanschutzflächen und Orkanschutzsysteme

für Gebäude gegen Starkwindereignisse

entwickelt, gefertigt und geprüft. Zur Entwicklung

von Geweben mit windlastabhängiger Porosität

werden die windlastinduzierten Porositäten als Eingangswerte

der Gewebedimensionierung in den

numerischen Modellen angewendet. Die Modelle

der ORW-Gewebe wurden dabei durch eine Prozesssimulation

erstellt. Die Silikonbeschichtung wurde

mit Schalenelementen modelliert und kinematisch

an des Textilmodell gekoppelt. Die beschichteten

Gewebe wurden an der Biaxial-Zugmaschine geprüft.

Die Simulation der Biaxial-Zugprüfung dient der Validierung

des Kraft-Dehnungs-Verhaltens der Modelle.


Pham, M. Q.; Döbrich, O.; Trümper, W.; Gereke, T.; Cherif, Ch.: Numerical

modelling of the mechanical behaviour of biaxial weft-knitted fabrics on different

length scales. Materials 12(2019)22, DOI: 10.3390/ma12223693 (online)

Pham, M. Q.; Döbrich, O.; Wendt, E.; Gereke, T.; Trümper, W.; Cherif, Ch.: Analyses

of the drapability of biaxial reinforced weft-knitted fabrics by means

of FEM meso-scale models. In: Proceedings. AUTEX 2019, Ghent (Belgium),

June 11-15, 2019

Gereke, T.; Pham M. Q.; Hübner, M.; Döbrich, O.; Cherif, Ch.: Discrete finite

element models of textile structures. Vortrag / Euromech Colloquium 602 –

Composite manufacturing processes. Analyses, modelling and simulations,

Lyon (France), March 13-15, 2019

Nazarinezhad Giashi, A: Modeling and simulation of high dynamic processes

for laminated composite materials with nonlinear characteristics. Dresden,

Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Dissertation, 2019

Minsch, N.: Verfahrens- und Methodenentwicklung für die generative Fertigung

von komplexen Leichtbaustrukturen in Hybridbauweise. Dresden, Technische

Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Dissertation, 2019

55

Jahresbericht 2019

Virtuelle Produktentwicklung für biegeweiche Materialien – CAE vom Design

zum Produkt

Virtual product development for low stiff materials – CAE from design to product

• CAE-Prozessketten zur virtuellen 3D-Produktentwicklung und Fertigung (u. a. Automobilinterieur,

Preforming für FKV, Bekleidungs-, Sport-/Schutz- und Medizintextilien, Verpackungen) / CAE process

chains for virtual 3D product development and production (including automotive interiors, preforming for FRP,

clothing, sports / protective and medical textiles, packaging)

• Optische 3D-Geometrie- und Texturerfassung für anatomische und technische Objekte,

Flächenrückführung aus Scan-Daten, Objektmodellierung / Optical 3D geometry and texture capture for

anatomical and technical objects, surface reconstruction from scan data, object modeling

• Avatar-Generierung, parametrische und kinematische Menschmodellierung / Avatar generation,

parametric and kinematic human modeling

• Entwicklung von 3D-Konstruktionsmethoden für Bodywear und körperferne Bekleidung / Development

of 3D design methods for bodywear and loose fitting garments

• Materialprüfung, -modellierung und Simulation / Material testing, modeling and simulation

• Kombinatorischer Einsatz biegeweicher und biegesteifer Strukturen mittels additiver Fertigung /

Combinatorial use of soft and rigid structures by means of additive manufacturing

• Digitale Haptik / Digital haptics

Um eine digitale Revolution in der Entwicklung von

textilen Produkten zu erreichen, sind nach wie vor

viele kleine, forschungsintensive Schritte von Textilingenieuren

gemeinsam mit Software- und Hardwareentwicklern

zur Generierung der benötigten

CAE-Werkzeuge notwendig. Unser Ziel besteht deshalb

darin, biegeweiche Materialien in Echtzeit an

digitalen, bewegbaren Körpermodellen physikalisch

richtig zu modellieren und in einen produktionsreifen

Schnitt zu überführen (Abb. 1).

In dem Forschungsvorhaben „Entwicklung einer

3D-Gradierung für Schuhleisten basierend auf realen

3D-Fußdaten“ (IGF 18838 BG) bemühen sich die

Professur für Montagetechnik und das Prüf- und Forschungsinstitut

Pirmasens darum, den bereits für

Technische Textilien und Funktionsbekleidung erarbeiteten

digitalen Entwicklungsprozess für die Erstellung

von parametrischen 3D-Schuhleisten anzuwenden.

Bisher werden für die Gradierung der Leisten

nur zwei Fußmaße genutzt: die Fußlänge und der

technische Ballenumfang. Der gesamte Leisten wird

auf Basis dieser Maße für alle anderen Schuhgrößen

eines Modells pauschal vergrößert oder verkleinert.

Die neu entwickelte Methode basiert auf realen

Fußmaßen. Für jede zu gradierende Größe und

die unterschiedlichen Fußtypen liegt ein Algorithmus

vor, der alle für die Konstruktion des Leistens relevanten

Informationen enthält (Abb. 2). Diese Gradieralgorithmen

wurden für Damen- und Kinderleisten

erprobt.

Abb. 1: Passformsimulation an einem kinematischen Mensch-modell / Fit simulation on a kinematic human model

56

Forschungskompetenzen - Professur für Montagetechnik

Spline Gr. 35, M

Spline-Flächen

Gr. 33, M

a b c

Abb. 2: Erarbeitung parametrischer virtueller Fußmodelle und Leisten; a: Spline-Linien und Spline-Flächen, b: Abstände

zwischen Fuß und Leisten; c: parametrische Leisten, Gr. 33, M / Development of parametric virtual foot models and

lasts; a: Spline lines and spline surfaces, b: distance between the foot and the last; c: parametric last, e.g. size 33, M

Abb. 3: Ableitung der Geometrie- und Positionsdaten

für eine Oberarmmanschette mit Elektroden

aus 3D-Armdaten / Derivation of the geometry

and position data for an upper arm cuff with

electrodes from 3D arm data


Das CAE-Labor verfügt über vielfältigste Software

zur Produktentwicklung von Bekleidung

und Technischen Textilien.

• Entwurf, Colorierung, Design: Tex-Design

(einschließlich Tex-Knit, Tex-Check, Tex-

Dress, Tex-Line)

• 2D-Schnittkonstruktion, Gradierung und

Schnittbildlegen, Passformsimulation 3D:

Modaris, Diamino, Pgsmodel, Marka, Grafis,

Vidya, Optitex, Clo3D

• 3D-Entwurf und Konstruktion, Zuschnittentwicklung:

Catia, Solidworks, Design Concept

3D, FiberSim, CPD, Exact Flat

• Simulation: Matlab, ANSYS, CFD, Maya,

3DS MAX

• Flächenrückführung: Geomagic Studio/

Qualify, ICEM Surf

• Scannen Hard-/Software: Artec MHT und

Artec Leo, Artec Studio, Vialux zSnapper

Im DFG-Vorhaben „Individuelle Warnung mittels

elektrischer Signale“ (KR3487/10-02) soll mit den

Partnern (Institut für Biomedizinische Technik und

Informatik der TU Ilmenau und dem Institut für Technische

Logistik und Arbeitssysteme der TU Dresden)

ein System zur Warnung in Gefahrensituationen entwickelt

werden, das die elektrokutane Stimulation

durch Textilelektroden vorsieht. In einer ersten Studie

wurden TENS- und Textilelektroden hinsichtlich

ihrer Empfindungsschwellen

am Oberarm

sowie der qualitativen

und räumlichen

Wahrnehmung untersucht.

Vergleichende

Untersuchungen sind

mit körpernah getragenen

Textilprodukten, z. B. in Form einer Oberarmmanschette

mit integrierten Textilelektroden, vorgesehen

(Abb. 3). Da die als Elektroden fungierenden

Flächen/Bereiche zur Übertragung der elektrischen

Stimulationssignale sicher auf der Hautoberfläche

aufliegen sollen, sind elastische Materialien in Form

von Maschenwaren (Gestricke, Gewirke) als Elektrodenträger

besonders geeignet. Diese können durch

die gezielt einstellbare Tragedehnung den erforderlichen

Druck auf die Haut ausüben, um eine stabile

Signalübertragung zu gewährleisten. Eine stricktechnische

Integration der Textilelektroden hat den Vorteil,

dass leitfähige und nicht leitfähige Komponenten

mustertechnisch miteinander kombiniert und

verbunden werden können. Bisher wurden diverse

textile Strukturen anhand textiler und elektrischer

Eigenschaften charakterisiert.


Ahrendt, D.; i Massot, E. J.; Krzywinski, S.; Krzywinski, J.: Gestalten mit hybriden

Materialien - Additive Fertigung für neuartige, kundenindividuelle Stichschutzbekleidung.

In: Stelzer, R.; Krzywinski, J. (Hrsg.): Entwerfen Entwickeln

Erleben in Produktentwicklung und Design 2019. Band 1, Dresden: Thelem

Universitätsverlag & Buchhandlung GmbH & Co. KG, 2019. - ISBN 978-3-

95908-170-2, S. 265 – 280

Jolly, K.; Krzywinski, S.; Rao, PVM.; Gupta, D.: Kinematic modeling of a motorcycle

rider for design of functional clothing. International Journal of Clothing

Science and Technology 31(2019)6, DOI 10.1108/IJCST-02-2019-0020, pp.

856-873

Ahrendt, D.; Krzywinski, S.; i Massot, E. J.; Krzywinski, J.: Hybrid materials

designs by the example of additive manufacturing for novel customized stab

protective clothing. In: Proceedings. Light-Weigt Armour Group for Defense

and Security Conference, Roubaix (France), October 08-09, 2019, pp. 284 – 294

Zhang, D.; Krzywinski, S.: Development of a kinematic human model for

clothing and high performance garments. In: Proceedings. 3DBODY.TECH

2019 - 10th Int. Conference and Exhibition on 3D Body Scanning and Processing

Technologies, Lugano (Switzerland), October 22-23, 2019, DOI:

10.15221/19.068, pp. 68-73

Siegmund, J.; Lin, H.; Krzywinski, S.; Richter, M.; Schäfer, K.: Development of

a 3D grading method for shoe lasts based on scanned 3D foot data. In: Proceedings.

3DBODY.TECH 2019 - 10th Int. Conference and Exhibition on 3D

Body Scanning and Processing Technologies, Lugano (Switzerland), October

22-23, 2019, DOI: 10.15221/19.119, pp. 119-124

Gröllich, D.; Lau, S.; Höhn, K.; Haase, E.; Pietsch, K.; Schmauder, M.; Haueisen,

J.; Krzywinski, S.: Ermittlung von Wahrnehmungsschwellen der kutanen

elektrischen Stimulation um den Oberarm im Rahmen individueller Personenwarnung.

In: Proceedings. 65. Frühjahrskongress der Gesellschaft für

Arbeitswissenschaften e.V., Dresden, 27. Februar - 01. März 2019

57

Jahresbericht 2019

Zerstörungsfreie Prüfung und Online-Qualitätssicherung textiler Strukturen

und Prozesse

Non-destructive evaluation and online quality assurance of textile processes

• Zerstörungsfreie Analyse der Produktqualität und Prozessoptimierung für textile Fertigungsprozesse /

Non-destructive evaluation of product quality and process optimization for textile processes

• Entwicklung von robotergestützten Messsystemen für spezielle Anwendungen / Development of robotsupported

unique measurement systems

• Zerstörungsfreie kontinuierliche Überwachung der Produktqualität im Herstellungsprozess /

Non-destructive continuous monitoring of product quality in the manufacturing process

Am ITM werden Verfahren entwickelt, die mittels

robotergestütztem Lasertriangulationsscan eine

automatische Topografieerfassung auch von unbekannten

Preforms und Verbundbauteilen sowie der

oberflächlichen Fadenstruktur ermöglichen. Darauf

aufbauend besteht Know-how auf Basis der Bauteilgeometrieinformationen

eine automatisierte Bahnplanung

für robotergestützte ZfP-Verfahren auf Basis

eines kinematischen, parametrierbaren Robotermodells

zu simulieren. Dies ermöglicht es virtuell, die

Scandauer und Erreichbarkeit zu optimieren sowie

Singularitäten zu vermeiden, sodass effiziente struktur-

und geometriespezifisch optimierte Messungen,

wie Komplett-Wirbelstromscans an beliebig geformten

3D-Preforms und CFK-Strukturen, durchgeführt

werden können. Im Hinblick auf die Hochfrequenz-

Wirbelstromprüftechnik liegen am ITM umfassende

Kompetenzen zu deren robotergestützten Anwendung

vor. So können Faserorientierungen und weitere

geometrische/strukturelle Eigenschaften von

Carbonfaser-Textilien, -Preforms und CFK soft- und

hardwareseitig vollautomatisiert erfasst und analysiert

werden. Im Gegensatz zu optischen Verfahren

Wirbelstromprüfung an einem 3D-CFK-Bauteil / Eddy

current scanning on a 3D CFRP part

können somit Faserverläufe auch in inneren, optisch

nicht sichtbaren Lagen identifiziert und ausgewertet

werden. Im Gegensatz zu Mikro-CT-Verfahren können

hierbei auch großflächige Proben schnell und

kostengünstig vermessen werden. Für die Auswertung

der Faserorientierungen in mehreren Lagen

sowie den Vergleich mit Drapiersimulationen und

die Überführung in FEM-Simulationen steht eine am

ITM entwickelte Software zur Verfügung. Die Faserorientierungsmessung

mit Wirbelstromprüfung findet

derzeit Anwendung zur Prozessanalyse und

Mit Lasertriangulation erfasste Struktur eines regulären

und eines modifizierten Drehergewebes / Structure of a

standard and a modified leno weave caputured by a laser

line scanner

Mit Wirbelstrom gescannte Rovingverläufe in einer

integral gestrickten Rippe / Roving paths in an integrally

knitted reinforcing rib

58


Kinematisches Robotermodell zur Simulation und Optimierung

des Scanvorgangs / Kinematic robot model to

simulate and optimize the scan procedure

Qualitätssicherung insbesondere von Preformingprozessen

und zur Ableitung von Optimierungsansätzen

für eine lastgerechte Faserorientierung.

Ausschnitt des Online-Qualitätsprüfstandes für Carbonfaserrovings

und Towpregs / Test bench for fully-automated

spool-to-spool online quality measurement of carbon

fiber rovings and towpregs

Für die Online-Qualitätsprüfung von Garnen und textilen

Bahnwaren und die Entwicklung und Erprobung

von Online-Überwachungssystemen stehen am

ITM flexible Online-Qualitätsprüfstände zur Verfügung,

die eine kontinuierliche Rolle-zu-Rolle-Prüfung


Für die Analyse und Qualitätssicherung von textilen

Prozessen und Produkten verfügt das ITM

über ein breites Spektrum sowohl an moderner,

kommerziell verfügbarer Mess- und Sensortechnik

als auch an anwendungsspezifischen

Eigenentwicklungen, u. a.:

• Hochfrequenz-Wirbelstromsensorik für 2Dund

3D-Strukturen

• Portal- und 6-Achs-Roboter mit geeigneten

Adaptern für modular austauschbare

Sensorsysteme

• Hochgeschwindigkeitskamera (Bildrate bis

zu 1 Million Bilder/Sekunde bzw. 333 Bilder/Sekunde

in FullHD) mit Bildkorrelationssoftware

zur Bewegungs- und Verformungsanalyse

• Versuchsstände zur Online-Charakterisierung

von Garnen und Bahnenwaren mittels

wirbelstrombasierter, optischer und tensometrischer

Messtechnik

• Thermografiekameras und Lasertriangulatoren

• breites Spektrum an Sensoren für individuelle

Mess- und Überwachungsaufgaben an

Textilmaschinen auch im anspruchsvollen

Umfeld (z. B. Inkrementalgeber, Fadenzugkraft-,

Abstands- und Temperatursensoren)

Simulation der Wirbelstromverteilung in einem Carbonfaserroving

in einem Durchlaufsensor / Simulation of the

eddy current distribution in a carbon fiber roving in a feedthrough

sensor

erlauben. Durch integrierte Wirbelstromdurchlaufsensoren,

mono- und stereoskopische Kameratechnik

sowie Reibungs- und Kraftmesser kann ein ausführliches

Qualitätsprotokoll von fadenförmigen

Strukturen, wie Carbonfaserrovings, Towpregs oder

silberbeschichteten Sensorgarnen, sowie von textilen

Flächen erstellt werden. Für die Online-Qualitätsprüfung

wurden angepasste Algorithmen entwickelt,

mit denen Größe, Ort und Häufigkeit von Fehlern

ermittelt und kategorisiert werden, woraus direkte

Rückschlüsse auf den Fertigungsprozess möglich

sind.


Khan, A. M.; Bardl, G.; Nocke, A.; Cherif, Ch.: Quality analysis of 2D and

3D-draped carbon preforms by eddy current scanning. Composites Part B:

Engineering (2019), DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.107110 (online)

59

Jahresbericht 2019

Mess- und Prüftechnik zur physikalischen Charakterisierung von

Hochleistungsfaserwerkstoffen und Textilstrukturen

Measuring and testing equipment for the physical characterization of highperformance

fiber materials and textile structures

• Prüfungen mittels Zugprüfmaschine an Fasern, Garnen, textilen Flächen und

Faserkunststoffverbunden / Tests on fibers, yarns, textile fabrics and fiber-reinforced plastic composites by

means of tensile testers

• Charakterisierung mittels mikroskopischer Verfahren / Characterization by means of microscopic methods

• Physiologische Prüfungen an textilen Flächengebilden / Physiological tests on textile fabrics

Das Charakterisieren von Material- und Struktureigenschaften

für verschiedenste technische Anwendungen

ist ein wichtiger Bestandteil in der Forschung

und Entwicklung von Hochleistungsfaserwerkstoffen

und neuartigen Textilkonstruktionen. Am ITM stehen

hierfür eine große Anzahl an verschiedenen

Prüfmaschinen zur Verfügung, die z. T. selbst entwickelt

wurden.

Modernisierung und Erweiterung des Textilphysikalischen

Prüflabors:

Das Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik

ist immer bestrebt, die

Maschinenanlagen auf dem Stand der Technik zu

halten. Daher fand im Frühjahr 2019 eine Modernisierung

und Erweiterung des Textilphysikalischen

Prüflabors statt. Im Rahmen der Modernisierung ist

an der Zugprüfmaschine Z100 die gesamte Steuerung,

Elektronik und Rechentechnik erneuert worden.

Außerdem wurde das Hydraulikaggregat für die

Hydraulikspannwerkzeuge und die Fußsteuerung für

die pneumatischen Spannwerkzeuge ausgetauscht.

Ferner ist die Steuerung nun mit einer Überdruckfunktion

gegen das Eindringen von Stäuben ausgestattet.

Eine Kalibrierung der Traverse, aller Kraftmessdosen

und aller Wegaufnehmer fand statt.

Weiterhin wurde im Rahmen der Modernisierung

eine Zugprüfmaschine Z2.5 neu angeschafft. Diese

Zugprüfmaschine ersetzt die bisherige Z2.5. Dank

einer größeren Traverse stehen nun für alle weiteren

Prüfungen ein Verfahrweg von 1320 mm zur Verfügung,

was für die Prüfung von Materialien mit einer

hohen Elastizität eine große Bereicherung ist. Ebenso

ist auch diese Maschine mit einer Überdruckfunktion

gegen das Eindringen von Stäuben ausgestattet.

Des Weiteren befindet sich im Textilphysikalischen

Prüflabor die Zugprüfmaschine Z1445. Damit diese

mit den beiden oben genannten Maschinen softwareseitig

kompatibel ist, wurde hierbei ein Software-Upgrade

durchgeführt. Somit sind alle drei

Zugprüfmaschinen nun mit der gleichen Prüfsoftware

testXpert III von der Firma ZwickRoell GmbH &

Co. KG ausgerüstet. Dieses gestattet einen schnellen

Wechsel zwischen den einzelnen Maschinen, ohne

Konfigurationszeiten.

In dem Rahmen der Modernisierung fand auch eine

Erweiterung der Ausstattung statt. Es wurde eine

HCCF-Prüfeinrichtung (Hydraulic Composite Compression

Fixture) erworben, wonach Druckprüfungen

an Faserverbundproben nach ISO 14126, DIN

65375, ISO 604, ASTM D 3410, ASTM D 695, ASTM D

Z100 vor der Modernisierung /

Z100 before modernization

Z100 während der Modernisierung /

Z100 during modernization

Z100 nach der Modernisierung /

Z100 after modernization

60


6641 durchgeführt werden können. Diese Vorrichtung

ermöglicht eine Einspannung nach Endloading,

Shearloading, als auch eine Kombination aus beidem.

Für die Bestimmung der Stauchung steht ein MF-Aufnehmer,

als auch DMS-Aufnehmer zur Verfügung.

Um das Portfolio der Prüfungen an Faserverbundprüfungen

zu vervollständigen, wurde ein CAI-Spannwerkzeug

(Compression after Impact) zusätzlich

angeschafft. Hierbei wird an einer Faserverbundprobe

eine Druckprüfung durchgeführt, nach dem diese

mittels Fallwerks vorgeschädigt wurden ist. Das

Spannwerkzeug erfüllt die Anforderungen nach DIN

65561, ASTM D 7137, ASTM D 7136.

HCCF-Spannwerkzeug /

HCCF clamping tool

CAI-Spannwerkzeug /

CAI clamping tool

Somit steht nun dem ITM für alle Prüfungen an

Zugprüfmaschinen, hochmoderne Technik zur

Verfügung und mittels der HCCF- und CAI-Spannwerkzeuge

konnten die Prüfungen an Faserverbundwerkzeugen

erweitert werden.

Auswahl weiterer textilphysikalischer Prüfungen

am ITM:

Prüfungen mittels Zugprüftechnik an Fasern,

Garnen, textilen Flächen und Faserkunststoffverbunden

(FKV):

• Bestimmung der Höchstzugkraft- und Höchstzugkraftdehnung,

auch unter Berücksichtigung

von thermischen Einwirkungen

• zyklische Belastungsversuche

Charakterisierung mittels mikroskopischer

Verfahren:

• Aufnahmen mittel Auflichtmikroskop

AxioImager.M1m, Carls Zeiss GmbH

• Probenpräperation in Schliffkörpern

oder histologisch

• Faserstoffanalyse

Physiologische Prüfungen an textilen

Flächengebilden:

• Bestimmung des Wasserdampf- und

Wärmedurchgangswiderstandes

• Wasserdichtheit

• Luftdurchlässigkeit

• biaxiale Prüfungen mittels vierachsiger Zugprüfmaschine

an textilen Flächen und FKVs

• Hochgeschwindigkeitsprüfungen bis 20 m/s mit

Erfassung der Längenänderung mittels Hochgeschwindigkeitskamera

• Druckversuche

• Scherprüfung

• Stempeldurchdrückversuch

• 3-Punkt- und 4-Punkt-Biegebeanspruchung

an FKVs

• interlaminare Scherfestigkeit an FKVs

Weitere Prüfeinrichtungen:

• Charpy-Pendelschlagprüfung

• Bestimmung der Feinheit

an Fasern,

Filamenten und Garnen

• Bestimmung der Biegesteifigkeit

nach Cantilever

• Porosität an textilen

Flächen

• Scheuer- und

Pillbeständigkeit

Hochgeschwindigkeitskamera

/ High

speed tensile tester


Hasan, M. M. B.; Abdkader, A.; Cherif, Ch.; Spennato, F.: Fibre hybrid composites

consisting of discontinuous waste carbon fibre and continuous glass filaments

developed for load-bearing structures with improved impact strength.

Composites Part A 26(2019), DOI: 10.1016/j.compositesa.2019.105610

Richter, M. et al.: Polyacrylonitrile-lignin blends as precursors for porous carbon

fibers. In: Proceedings. AUTEX 2019, Ghent (Belgium), June 11-15, 2019

Hund, R.-D. et al.: Advances in the melt spinning of bicomponent fibres /

Fortschritte beim Schmelzspinnen von Bikomponentenfasern. In: Proceedings.

58. Internationale Fasertagung Dornbirn (Dornbirn-GFC) 2019, Dornbirn

(Österreich), 11.-13. September 2019

Biaxialzugprüfmaschine / Biaxial tensile tester

61

Jahresbericht 2019

Skalenübergreifende Materialforschung mittels instrumenteller chemisch/

physikalischer Analytik

Multi-scale material research using instrumental chemical/physical analysis

• Thermoanalytische Methoden: thermische Eigenschaften von Hochleistungsfasern,

z. B. Carbon, Glas, PET, Aramid / Thermal analytical methods: thermal behavior of high-performance fibers,

e.g., carbon, glass, PET, aramid

• Oberflächenanalytik / Surface analysis

• Qualitative und quantitative Analytik / Qualitative and quantitative analysis

• Farbmetrik / Colorimetry

• Nanoanalytik / Nano analysis

Die Entwicklung neuer Materialien und Produkte im

Rahmen industrienaher Forschung erfordert neben

der Bewältigung der wissenschaftlich/technischen

Herausforderungen einen hohen Anspruch an die

umfassende qualitäts- und prozesssichernde Analytik.

Somit beinhaltet die ganzheitliche Herangehensweise

am Institut für Textilmaschinen und Textile

Hochleistungswerkstofftechnik im starken Maß

analytische Aufgabenstellungen und Problemlösungen.

Schwerpunkte sind:

Thermoanalytische Methoden

• Dynamische Differenzkalorimetrie (DDK) zur

Darstellung von temperaturabhängigen Phasenumwandlungen

für verschiedenste Materialien

und Werkstoffe

• Thermogravimetrie (TGA) zur Abbildung der

thermischen Stabilität textiler und polymerer

Materialien bis 1000 °C

Oberflächenanalytik

• Rasterelektronenmikroskopie (REM)

• Rasterkraftmikroskopie (AFM) (Abb. 1)

• infrarotspektroskopische Untersuchungen zur

Aufklärung der physikalisch / chemischen Grenzschichtstruktur

• Kontaktwinkelmessungen an Flächen (bis

400 °C) und Einzelfasern zur Bestimmung des

Grenzschichtaktivitätspotenzials sowie Messungen

zur Oberflächenspannung verschiedenster

Flüssigkeiten

Qualitative- und quantitative Analytik

• quantitative Bestimmung von Metallen, Halbmetallen

und einigen Nichtmetallen; zum Teil bis in

den ppb-Bereich

• Analyse flüssiger und fester Materialien im UV-

VIS-Bereich

• FT-IR-Spektrometer Nicolet 6700 mit ATR-Einheit

mit Diamant- und Germaniumkristall

• Haake RheoWin/Thermo Scientific Mars II mit

Platte/Platte und Kegel/Platte-Messgeometrie

• Q-SUN Xe-2 Xenon-Prüfkammer, Bewitterungs-,

Lichtechtheits- und Photostabilität

• Karl Fischer Titrator: SI Analytics TitroLine 7500

KF zur Volumetrischen Bestimmung von Wasser

in organischen Lösungsmitteln und Lösungen

• Untersuchung von Schlichten und Ausrüstungen

mittels Extraktionsverfahren (Abb. 2)

Farbmetrik

• Bestimmung von Farbtönen, -tiefen und -differenzen

im CIE L*a*b* Koordinatensystem sowie

des Weißgrads

• Bestimmung von Anschmutzungsgraden

• Auswertung von Echtheitsprüfungen

Die detaillierte Oberflächen- und Grenzschichtcharakterisierung

textiler Materialien in allen Aufmachungsformen

für textile Hochleistungswerkstoffe

erfordert eine umfassende analytische Vorgehensweise.

Hierfür steht am ITM eine moderne instrumentelle

Ausstattung zur Verfügung.

Die Messung statischer und dynamischer

Kontaktwinkel, Rasterelektro-

Abb. 1: AFM-Aufnahmen: Referenz,

unbehandelte Polyimidfolie (links) und

besilberte Polyimidfolie (rechts) /

AFM images of reference (left) and silvered

(right) polyimide polymer film

62


Abb. 2: Soxhletextraktion / Extraction using soxhlets

nenmikroskopie und Infrarotspektroskopie begleiten

jeden Schritt von der Faser bis zum fertigen Bauteil.

Dabei dient das hochauflösende Tensiometer K100

und das Kontaktwinkelmessgerät DSA 100 zur

Bestimmung der Oberflächenaktivität von Einzelfasern

und anderer klein dimensionierter Festkörper.

Umfangreiche Erfahrungen und Kenntnisse konnten

für verschiedenste Fasermaterialien aus Carbon,

Glas, Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketon

Instrumentelle Analytik:

• Rasterelektronenmikroskop QUANTA FEG 250

• Rasterkraftmikroskop Tosca 400

• FT-IR-Spektrometer Nicolet 6700

mit ATR-Einheit

• UV-VIS Specord 50 plus

• Haake RheoWin /Thermo Scientific Mars II

• Kontaktwinkelmessgerät Krüss DSA100

• Tensiometer Krüss K100

• Dynamisches Differenzkalorimeter,

TA Instruments, DSC Q2000

• Thermogravimetrie, TA Instruments,

TGA Q500

• Atomabsorptionsspektrometer,

Analytik Jena ZEEnit 700

• Farbmetrik, ACS, Chromasensor, C-5

• Lichtmikroskop, Olympus Bx40

• Xenotester, Q-SUN Xe-2 Xenon-Prüfkammer

• Karl Fischer Titrator,

SI Analytics TitroLine 7500 KF

Ebenfalls besteht die Möglichkeit

über das DCN als zentrale

Einrichtung der TU Dresden

auf modernste Nanoanalytik

zurückzugreifen, wie Transmissionselektronenmikroskopie,

Röntgenmikroskopie

und akustische Rasterkraftmikroskope.

https://cfaed.tu-dresden.de/dcn

(PEEK), Aramid, Basalt, Polypropylen (PP), Polyethylen

(PE), Polyethylenterephthalat (PET) sowie weitere

synthetische sowie naturstoffbasierte Polyester und

aliphatische Polyamide (PA) gewonnen werden. Darüber

hinaus sind mit dieser Prüfmethodik Aussagen

zur Kompatibilität von Faser/Flüssigkeits-Systemen

mittels direkter Messung gestattet, sodass die Wechselwirkungspotenziale

von Textilmaterialien/Ausrüstungs-/Behandlungsflotten

oder auch Beschichtungsmitteln

aufgezeigt werden. Zur Erfassung der

thermischen Eigenschaften und den damit verbundenen

Zustandsänderungen polymerer Werkstoffe

stehen am Institut die Untersuchungsmethoden der

Dynamischen Differenzkalorimetrie (DDK) und der

Thermogravimetrie (TGA) mittels neuester Analyseninstrumente

zur Verfügung. Mit der DDK lassen sich

thermisch verursachte Strukturveränderungen von

Stoffen und Stoffgemischen aufklären, sodass deren

Glasübergangstemperaturen, Kristallisationsgrade/

-verhalten, Spannungszustände, Schmelz-, Vernetzungs-

und Zersetzungsbereiche sowie auch die

thermische Vorgeschichte polymerer Materialien

erfasst werden. Es ist hierbei möglich, mittels modulierter

Signalverarbeitung reversible und nichtreversible

Phasenumwandlungen voneinander getrennt

darzustellen. Das Pyrolysewiderstandsvermögen/

-verhalten von unterschiedlichsten Textil-, Beschichtungs-,

Ausrüstungs- und Matrixmaterialien bis zu

einer Temperatur von 1000 °C ist mit der am ITM

vorhandenen hochaufgelösten TGA sehr genau

charakterisierbar, sodass hiermit die Untersuchungen

der DDK sehr sinnvoll ergänzt oder auch davon

getrennte Bewertungen getroffen werden. Zur Erfassung

topographischer Veränderungen, der detaillierten

Oberflächen- und Grenzschichtcharakterisierung

textiler Materialien, steht ein QUANTA FEG 250 zur

Verfügung. Zum Einsatz und zur Verwendung der

vorgenannten Thermoanalytik und Rasterelektronenmikroskopie,

konnten am Institut weitreichende

Erfahrungen und Kenntnisse zur Untersuchung

von Faser- und Hochleistungsfasermaterialien, duromeren

und thermoplastischen Matrixsystemen, Elastomeren,

Beschichtungen und Beschichtungsmitteln,

Klebstoffen, technischen und biobasierten Polymeren

erworben werden.


Xuan, H. L.; Häntzsche, E.; Tran, N. H. A.; Winger, H.; Unger, R.; Nocke, A.;

Hund, R.-D.; Cherif, Ch.; Weißenborn, O.; Geller, S.; Dannemann, M.; Modler,

N.; Kharabet, I.; Heuer, H.; Bock, K.: Integrierbare textilbasierte Dehnungssensoren

für das Load-Monitoring dynamisch beanspruchter CFK-Bauteile

/ Integrated textile-based strain sensors for load monitoring of dynamically

stressed CFP components. Technische Textilien/Technical Textiles 62(2019)2,

S. 90-94, pp. E93-E96

Onggar, T.; Häntzsche, E.; Hund, R.-D.; Cherif, Ch.: Multilayered glass filament

yarn surfaces as sensor yarn for in-situ monitoring of textile-reinforced

thermoplastic composites. Fibers and Polymers 20(2019)9, DOI: 10.1007/

s12221-019-1237-2, 1945-1957

63

Jahresbericht 2019

Zellbiologielabor: Untersuchung zellbiologischer Aspekte der Zellbesiedlung,

-proliferation und -differenzierung im Kontakt mit textilen Medizinprodukten

und Zellträgerstrukturen für die regenerative Medizin

Cell biology laboratory: Evaluation of cellbiological aspects of colonization,

proliferation and differentiation of cells after contact with textile medical devices

and scaffolds for regenerative medicine

• Besiedlung textiler dreidimensionaler Zellträgerstrukturen / Cell colonization of textile scaffolds

• Beurteilung der Zellschädigung aufgrund morphologischer Veränderungen / Assessment of cell damage

due to morphological changes

• Messung der Zellschädigung und des Zellwachstums / Quantification of cell damage and cell growth

• Messungen spezifischer Aspekte des Zellstoffwechsels / Quantification of specific aspects of cell metabolism

Bereits seit mehreren Jahren wird am ITM zusammen

mit Kooperationspartnern erfolgreich an der

Entwicklung individueller, faserbasierter, dreidimensionaler

Implantate für den Einsatz als Medizinprodukt

oder als Zellträgerstruktur (Scaffold) im Tissue

Engineering geforscht. Anfang 2015 wurde am ITM

ein voll funktionstüchtiges Zellbiologielabor neu eingerichtet.

Ziel war es, neben den am Institut bereits

vorhandenen Test- und Prüftechniken für die physikalische

und chemische Charakterisierung textiler

Hochleistungswerkstoffe auch die Möglichkeit der

biologischen Charakterisierung dieser Werkstoffe

zu etablieren. Gerade im Bereich der Entwicklung

neuartiger innovativer Bio- und Medizintextilien

ist die biologische Charakterisierung ein wichtiges

Werkzeug zur Abschätzung möglicher biologischer

und medizinischer Risiken für einen späteren klinischen

Einsatz der textilen Medizinprodukte. Aus diesem

Grund wurde die apparative Ausstattung angeschafft,

die für die Durchführung der biologischen

Beurteilung von Medizinprodukten (Prüfung auf

In-vitro-Zytotoxizität gemäß DIN ISO 10993-5) notwendig

sind.

die es ermöglicht, projektbegleitende Untersuchungen

von Polymerproben, Filamenten und textilen

Funktionsmustern bezüglich ihrer Eignung als Produkt

für biomedizinische Anwendung durchzuführen.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit die

Untersuchungen unter Reinraumbedienungen (Klasse

7 gemäß ISO 14644-1 bzw. Klasse B gemäß EG-

GMP operationell) durchzuführen.

Neben den zellbiologischen Methodiken stehen

im Zellbiologielabor verschiedene proteinbiochemische

Untersuchungsmöglichkeiten zur Verfügung,

mit deren Hilfe der qualitative und quantitative

Nachweis von Proteinen möglich ist. So wurden

mit bovienem Rinderalbumin (BSA) funktionaliserte,

elektrogesponnene Nanofasern aus Chitosan

gelelektrophoretisch aufgetrennt und das BSA als

Proteinanteil durch Färbung nachgewiesen.

Die Einrichtung des Zellbiologielabors stellt eine

Erweiterung des Methodenspektrums des ITM dar,

Sicherheitswerkbank für die Durchführung steriler Zellkulturexperiemente

/ Biological safety cabinet for sterile

handling of cell cultures

Inverses Fluoreszenzmikroskop AxioVert A1 / Inverted

fluorescence microscope

64


Zellbiologielabor des ITM im Reinraum Klasse 7 bzw. EG-GMP Klasse B / Cell biology laboratory of the ITM within a cleanroom

environment class 7 (EG-GMP class B)

100 KDa

70 KDa

55 KDa

35 KDa


• Sicherheitswerkbank Klasse 2 Labguard

Nu-437-500E (NuAire)

• CO 2

Inkubator (Binder)

• Inverses Fluoreszenzmikroskop AxioVert A1

(Zeiss)

• Mikrotiterplattenphotometer Multiskan FC

(Thermo Scientific)

• Kühlzentrifuge 320R (Hettich)

• pH Messgerät Seven Compact S220 (Mettler

Toledo)

• Elektrophorese Kammern für die Proteinanalytik

(biostep)

• Netzgerät 600V, 1000 mA, 300 W (Consort

EV261)

links oben: Lebend-Tot-Färbung an Maus Fibroblasten

im Rahmen der Prüfung auf In-vitro-Zytotoxizität gemäß

DIN ISO 10993-5; links unten: Lebend-Tot-Färbung von

Zellen nach Kultivierung auf 3D Net-Shape-Nonwoven

Zellträgerstrukturen aus Seidenfasern / top left: Live dead

staining of mouse fibroblasts in the context of cytotoxicity

testing according DIN ISO 10993-5; bottom left: Live dead

staining of cells after cultivation on 3D NSN scaffolds from

silk fibers.

rechts oben: Gelelektrophoretische Auftrennung von BSA

funktionalisierten Chitosan Nanofasern; rechts unten:

Qualitativer Nachweis von BSA (66 KDa) in BSA-funktionalisierten

Chitosan Nanofasern nach Elektrophorese /

top right: Electrophoretic seperation of BSA functionalized

chitosan nanofibres; bottom right: Qualitative detection of

BSA (66 KDa) in chitosan nanofibres functionalized with BSA

after electrophoresis


Wöltje, M.; Ostermann, K.; Aibibu, D.; Rödel, G.; Cherif, Ch.: Functionalisation

of fibre-based biomaterials using hydrophobins. Biomedical Engineering

/ Biomedizinische Technik 64(2019)s1, DOI: 10.1515/bmt-2019-7012,

pp. 69-71

Wöltje, M.; Lukoschek, S.; Hund, R.-D.; Aibibu, D.; Cherif, Ch.: Textilbasierte Wirkstoffabgabesysteme

aus Chitosan für die Behandlung chronischer Wunden.

https://textination.de/sites/default/files/2019-09/ITM.pdf (30.09.2019)

65

Jahresbericht 2019

LEHRE

• Aktuelles zum Sommersemester 2019

und zum Wintersemester 2019/2020

Im Wintersemester 2019/2020 haben insgesamt

126 Studierende auf dem Gebiet der Textil- und

Konfektionstechnik Lehrveranstaltungen belegt.

Davon konnten wir in der Studienrichtung Verarbeitungsmaschinen

und Textilmaschinenbau des Diplom-Studiengangs

Maschinenbau bzw. im Master-

Studiengang Textil- und Konfektionstechnik 32 neue

Studentinnen und Studenten begrüßen. Hinzu

kommen insgesamt 40 Studierende des Studiengangs

Wirtschaftsingenieurwesen in der Vertiefung

Textilmaschinen- und Hochleistungswerkstofftechnik

sowie 47 Studierende aus anderen Studienrichtungen.

Unsere im Sommersemester 2019 angebotenen

Lehrveranstaltungen „Textile Halbzeuge und Verfahren“

und „Textilverstärkte Hochleistungswerkstoffe

für den Leichtbau“ wurden von 63 Studierenden der

Studienrichtungen Leichtbau sowie Wirtschaftsingenieurwesen

belegt.

Das von Herrn Prof. Fuchs vertretene Lehrfach „Textilrecycling“,

welches als reguläre Lehrveranstaltung

und im Rahmen des „studium generale“ fachübergreifend

für die Studierenden der TU Dresden

angeboten wird, wurde im Studienjahr 2019/20 von

60 Studierenden absolviert.

• Stipendien für Studierende des ITM

Deutschlandstipendium

Das Deutschlandstipendium unterstützt besonders

talentierte und engagierte Studierende mit 300 EUR

pro Monat für ein Studienjahr. 150 EUR übernimmt

der Bund. Die andere Hälfte wird von privaten Geldgebern

(zum Beispiel Unternehmen, Stiftungen, Vereine,

Alumni oder Privatpersonen) hinzugegeben.

Im Jahr 2019 konnten wir hier einen neuen Rekord

verzeichnen: 9 Stipendien an Studierende des ITM

wurden vergeben, die fachgebunden unter anderem

von folgenden Firmen unterstützt werden:

• BELCHEM fiber materials GmbH

• P-D Management Industries-

Technologies GmbH

• Rieter Ingolstadt GmbH

• Saertex GmbH & Co. KG

Insgesamt wurden durch das ITM 46 Studienarbeiten

im Jahr 2019 betreut und erfolgreich verteidigt.

Hinzu kommt auch die Betreuung von 10 Studienarbeiten

von Studierenden anderer Studienrichtungen

der Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden

sowie anderer Hochschulen in Chemnitz, Zwickau,

Hamburg, Spanien und Frankreich. Insbesondere

die Interdisziplinarität zwischen den Hochschulen

begeistert die Studierenden, aber auch unsere

wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

können dadurch neue Ideen generieren und Forschungspartner

finden.

Das Institut für Textilmaschinen und Textile

Hochleistungswerkstofftechnik hatte im Studienjahr

2019/20 über 340 Studierende, dabei lag

der Anteil an ausländischen Studentinnen und

Studenten bei ca. 5 %.

Besonders hervorzuheben ist das Engagement unseres

ehemaligen Studenten Herrn Dr. Mohammad

Kamruzzaman, der als ALUMNI der TUD 7.200 EUR –

das sind inklusive der Förderung durch das BMBF

vier Jahresstipendien für Studenten des ITM – spendete.

Wir sind dankbar und stolz, dieses Engagement

belegt die enge Verbindung zu unseren Absolventen.

Die Förderzusagen, vor allem durch Industrievertreter,

machen das Textiltechnikstudium für Studentinnen

und Studenten noch attraktiver. Dadurch können

wir die besten Studierenden der TU Dresden für

uns gewinnen, sodass auch künftig sehr gute Textilmaschinenbauingenieure

in unserem Institut für die

deutsche Textil- und Textilmaschinenbauindustrie

ausgebildet werden.

66

Lehre

DAAD-Stipendium

Vom DAAD erfolgt im Rahmen des Programms „Development-Related

Postgraduate Courses – Education

Professionals for Sustainable Development“ jährlich

die Vergabe von Vollstipendien. Das ITM ist dabei

mit durchschnittlich 6 Stipendien vertreten. Das

DAAD-Stipendium läuft in der Regel über 24 Monate.

Des Weiteren wird ein 6-monatiger Deutschkurs

in Deutschland vor Studienbeginn finanziert.

Mit diesem DAAD-Programm werden derzeit Studierende

aus Entwicklungsländern in 38 deutsch- und

englischsprachigen Studiengängen deutschlandweit

unterstützt.

Für den Kurs 2018 bis 2020 wurden 8 Stipendien

vergeben. Diese Stipendiaten kommen aus Ägypten,

Bangladesch, China, Mongolei, Syrien (2x), Usbekistan

und Vietnam.

Für den Kurs 2019 bis 2020 konnten 5 Stipendien

vergeben. Diese Stipendiaten kommen aus Ägypten,

Bangladesch (2x), Kolumbien und Uganda.

Für den Kurs 2020 bis 2022 konnten in der im Oktober

2019 stattgefundenen Auswahlrunde des DAAD

mit dem ITM und dem Akademischen Auslandsamt

der TU Dresden nach Telefoninterviews 4 Stipendien

vergeben werden. Diese Stipendiaten (Bangladesch

(2x), Mexiko, Usbekistan) werden ab April 2020 ihren

Intensiv-Deutschkurs an einem Berliner Sprachinstitut

erstmals online aus ihren Heimatländern absolvieren.

Dieser Deutschkurs muss erfolgreich mit der

DSH 2, Test DAF4 oder C-Telc1-Hochschule abgeschlossen

werden, um den Anforderungen der TU

Dresden und des DAAD an das Sprachniveau gerecht

zu werden.

Für die zu vergebenen Stipendienplätze lagen diesmal

61 Bewerbungen aus 28 Ländern vor.

Das ITM bedankt sich im Namen aller Stipendiaten

bei den Firmen, die die Deutschlandstipendien

anteilig fördern sowie beim

DAAD für die jährliche Vergabe von Stipendien

an engagierte und leistungsstarke deutsche

Studierende bzw. an hervorragende

internationale Studienbewerber.

• Expertenseminare im Sommersemester

2019

Innerhalb des Sommersemesters wurden den Studentinnen

und Studenten am ITM wieder verschiedene

Expertenseminare angeboten. Mitarbeiter und

Doktoranden des ITM offerierten über wissenschaftliche

und rhetorische Methodiken zur Anfertigung

von Studienarbeiten und Vorträgen sowie zu aktuellen

Promotionsthemen am ITM.

Darüber hinaus konnte das ITM für das Sommersemester

2019 wieder Experten aus der Industrie und

Wissenschaft gewinnen. Innerhalb dieser Vortragsreihe

wurden folgende aktuelle Maschinen-, Technologie-

und Produktentwicklungen von renommierten

Firmen und Universitäten sowie Einblicke in zukünftige

Tätigkeitsfelder in Firmen präsentiert:

Anlagentechnik zur Herstellung endlosfaserverstärkter

thermoplastischer Tapes: Schnittstelle

von Textil- und Kunststofftechnik

Herr Dr.-Ing. Jürgen Tröltzsch; Karl Mayer Technische

Textilien GmbH, Chemnitz

Comfort Textiles

Herr Prof. Dr. Lubos Hes; Universität Liberec, Tschechische

Republik

Entwicklung eines energieeffizienten Verfahrens

zur Aufheizung trockener Textilien aus Hybridgarnen

in einem großserientauglichen Konsolidierungsprozess

Herr Julian Reese; Daimler AG, Bremen

Multifunktionale dielektrische Elastomere

Herr Dr.-Ing. Markus Henke; TU Dresden, Institut für

Halbleiter und Mikrosysteme, Dresden

Soziale Kompetenzen in der Ingenieurtätigkeit

Herr Dr. phil. Steffen Kersten; TU Dresden, Fakultät

Erziehungswissenschaften, Institut für Berufspädagogik,

Dresden

Textilstrecken - Funktionsweise und Ansätze zur

Optimierung des dynamischen Verhaltens

Herr Markus Hillerbrand; Rieter Ingolstadt GmbH,

Ingolstadt

Umweltmanagement für eine ökologisch nachhaltige

Textilveredlung – Verfahren, Technologien,

Produkte

Herr Dr. rer. nat. Rolf-Dieter Hund; ITM der TU Dresden

Die Studierenden und Mitarbeiter des ITM danken

den genannten Referenten herzlich für ihre Vortragspräsentationen.

67

Jahresbericht 2019

• Beteiligung am Studiengang „European

Masters in Advanced Textile

Engineering“ (E-Team)

Im Rahmen des Kurses European Masters in

Advanced Textile Engineering (E-TEAM) hielten

Frau Dr.-Ing. Sennewald (Technical Textile Manufacturing

Technology) und Frau Dr.-Ing. Ansari (Computer

Aided Textile Design & Manufacturing) einwöchige

Vorlesungen an der University Ghent, Belgien.

Die Studenten sind sehr interessiert an den innovativen

Lehrinhalten und dem hohen Praxisbezug der

Ausbildung.

• Internationales Studenten-/

Dozentenaustauschprogramm

ERASMUS+

Im Rahmen des internationalen Austauschprogramms

studierte eine Studentin (siehe S. 122) aus

Polen (TU Lodz) an unserem Institut. Sie hat insbesondere

die softwareseitigen Möglichkeiten zur virtuellen

Produktentwicklung am Institut genutzt.

Studenten unseres Institutes nutzten die Chance,

sich an anderen Universitäten in Europa für ein bzw.

zwei Semester einzuschreiben. Momentan studieren

Studenten des ITM an der TU Zagreb sowie in Neuseeland

am „Centre for Advanced Composite Materials“

(CACM) der University of Auckland. Zunehmend

nutzen auch Studenten der Fakultät Maschinenwesen

sowie anderer Fakultäten unserer Universität

unsere Austauschprogramme. Dies trägt zur fachübergreifende

Vernetzung der Studenten bei.

Auch für Promovenden und Dozenten (TU Liberec)

bietet das Austauschprogramm sehr gute Möglichkeiten,

sich gegenseitig in der Lehre zu unterstützen

und die Ausstattung des Partnerinstitutes für die

Arbeiten im Rahmen der Promotion zu nutzen.

Studieren am ITM!

Blicke mit uns in die Zukunft industrieller Technologien.

Weltweit führendes Institut im

Bereich Textilmaschinenforschung

VDMA- & Deutschlandstipendien

1A Industriekontakte weltweit

Sehr gutes Betreuungsverhältnis (1:1)

Moderner Maschinenpark

68

Lehre

• Studienwerbung

Auch im Jahr 2019 führten u. a. die zahlreichen Aktivitäten

im Bereich der Studienwerbung zu einer

hohen Zahl an Neueinschreibungen zum Wintersemester

2019/20. So fanden mehrere Informationsveranstaltungen

für Studierende im Grundstudium

Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen

sowie an den deutschen Hochschulen für angewandte

Wissenschaften statt.

Des Weiteren konnten wir 71 Studierenden vom 23.

bis 26. Juni 2019 den Messebesuch auf der ITMA in

Barcelona ermöglichen. Dies war ein absolutes Highlight

für die Studentinnen und Studenten.

Die Exkursionsteilnehmer bedanken sich

bei allen Firmen für die interessanten Präsentationen

auf ihren Messeständen. Ein

herzliches Dankeschön gilt ausdrücklich

der Walter Reiners-Stiftung des VDMA, der

Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden,

dem ITM sowie dem Freundes- und Förderkreis

des ITM der TU Dresden e.V. für die

finanzielle Unterstützung der mehrtägigen

Studentenexkursion zur ITMA 2019.

Studiengang Maschinenbau

Genutzt für die Studienwerbung wurde auch unser

ITM-Stand auf Messen und Tagungen, wie beispielsweise

zur ITMA (Barcelona), TECHTEXTIL/TEXPRO-

CESS (Frankfurt) und Aachen-Dresden-Denkendorf

International Textile Conference in Dresden. Hinzu

kamen wie in jedem Jahr die zentralen Veranstaltungen

und Aktivitäten der TU Dresden, wie Schnupperstudium,

UNI-Tag, die Lange Nacht der Wissenschaften

und diverse Schülerpraktika.

In der gemeinsamen Vorlesungsreihe „Praxis

Maschinenbau“ wurden von Herrn Prof. Cherif und

von Herrn Prof. Majschak die Ziele und Inhalte dieser

Studienrichtung den Studierenden des 4. Semesters

Vom Fachschaftsrat der Fakultät Maschinenwesen

wurde wieder der jährliche Grillabend organisiert,

welcher zur Orientierung der Studierenden für das

Fachstudium vorgesehen ist.

Die frühzeitige Einbindung von Studierenden des 4.

Semesters in die Forschung als studentische Hilfskräfte

wurde ebenfalls 2019 erfolgreich fortgesetzt.

Zur jährlichen Studentenexkursion besuchten 30

Studierende des ITM vom 14. bis zum 17. Mai 2019

die TECHTEXTIL und TEXPROCESS. Die Teilnehmerinnen

und Teilnehmer erhielten bei den Firmenständen

einen umfassenden Einblick in die Produktion

und Bauteilfertigung sowie in die dafür notwendigen

Maschinentechniken.

Ein herzliches Dankeschön gilt allen Firmen

für die interessanten Präsentationen

und insbesondere dem Fachverband Textile

Care, Fabric and Leather Technologies des

VDMA, der Fakultät Maschinenwesen der TU

Dresden sowie dem Freundes- und Förderkreis

des ITM für die finanzielle Unterstützung

der Studentenexkursion zur TECHTEX-

TIL und TEXPROCESS 2019.

69

Jahresbericht 2019

vorgestellt und die hohe Praxisverbundenheit in

Lehre und Forschung mit vielen interessanten Beispielen

anschaulich dargestellt. Die Vorlesungsreihe

wird jeweils im Sommersemester den Maschinenbau-Studenten

angeboten. 2019 konnten wir

unter anderem die Unternehmen BMW AG, ADME-

DES GmbH sowie CIKONI Composites Innovation für

jeweils einen Vortrag gewinnen.

Durch gezielte Werbung in Form von Flyern im Vorfeld

der o. a. Veranstaltung und durch einen zusätzlichen

Informations- und Grillnachmittag sowie einer

Glühweinrunde im Dezember, wo den Interessenten

die vorhandene hochmoderne Technik des ITM in

den Textilmaschinenhallen erläutert und vorgeführt

wurde, konnte ein hervorragendes Ergebnis erreicht

werden. Den im letzten Jahr Verantwortlichen für die

Studienwerbung gilt unser herzlicher Dank für ihre

gezeigte hohe Einsatzbereitschaft.

Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen

Im Rahmen der von der Hochschulgruppe Dresden

des Vereins für Wirtschaftsingenieure (VWI e.V.)

organisierten Informationsveranstaltung „Einführung

in die technische Vertiefung“ begeisterte Herr

Professor Cherif mit einem kurzweiligen Vortrag die

etwa 70 anwesenden Studierenden des 3. Semesters

im Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen für

die Studienmöglichkeiten der technischen Vertiefung

am ITM.

Die Studierenden begeisterten sich insbesondere

für das umfangreiche und äußerst praxisnahe Studienangebot

und die exzellenten Betreuungsverhältnisse

für Studienarbeiten. Die hohe Akzeptanz der

vom ITM angeboten Vertiefungsrichtung für die Studentinnen

und Studenten des Wirtschaftsingenieurwesens

zeigt sich auch in der kontinuierlich hohen

Zahl von gegenwärtig 40 Studierenden, die die Veranstaltungen

am ITM besuchen. Das große Interesse

der Teilnehmer des Wirtschaftsingenieurwesens,

insbesondere an den konstruktiv-technologischen

Forschungs- und Entwicklungsaufgaben, wird durch

die stets hohe Nachfrage des vom ITM angebotenen

Workshops zum Thema Konstruieren mit Solid-

Works belegt. Der Workshop fand am 09.04.2019

statt und war bis auf den letzten Platz ausgebucht.

Schülerpraktika / Sommeruniversität /

Schnupperstudium / weitere Aktivitäten

Studierende des Wirtschaftsingenieurwesens beim Workshop

„Konstruieren mit Solid-Works“

Im Jahr 2019 wurden für drei Schülerinnen und

Schüler verschiedener Gymnasien jeweils ein Praktikum

in der hochmodernen Textilmaschinenhalle in

Dresden-Dobritz organisiert und durchgeführt. Ziel

der Arbeiten war es, dass die Praktikanten entlang

der textilen Wertschöpfungskette, vom Material über

die Faser bis zum textilen Flächengebilde, die einzelnen

Prozessschritte kennenlernen und aktiv an den

Versuchen teilnehmen.

70

Lehre

Jeweils im Januar findet das Schnupperstudium an

der TU Dresden für Schülerinnen und Schüler verschiedener

Gymnasien statt. Es ist möglich, an Vorlesungen,

Übungen und Praktika teilzunehmen, aber

auch mit Professoren und Mitarbeitern zu sprechen,

um die Studienmöglichkeiten an der TU Dresden

kennenzulernen. Wie in jedem Jahr kamen auch

diesmal wieder interessierte Schülerinnen und Schüler

an das ITM zu Vorlesungen und Laborbesichtigungen.

Das ITM der TU Dresden beteiligt sich seit 2016 an

dem von der sächsischen Jugendstiftung initiierten

Aktionstag „genialsozial“ – Deine Arbeit gegen Armut,

welcher unter der Schirmherrschaft des sächsischen

Ministerpräsidenten steht. Schülerinnen und Schüler

ab dem 14. Lebensjahr üben einen Tag lang kleinere

Tätigkeiten aus und erhalten einen Stundenlohn

von 5 Euro – welcher dann durch die Jugendlichen

gespendet wird. Das ITM hat auf diese Weise drei

Schülerinnen und Schüler unterstützt.

• Studentische Jahresexkursion zur

TEXPROCESS und TECHTEXTIL 2019

Auch im Jahr 2019 stand für unsere Studierenden

aller Fachrichtungen die wichtigste in Deutschland

stattfindende Fachmesse für Technische Textilien

auf dem Programm. Die in Frankfurt am Main parallel

organisierten Messen Texprocess und Techtextil

bieten dabei in jeglicher Hinsicht ein umfassendes

Bild der nationalen und internationalen Textilbranche

und sind neben der Internationalen Textilmaschinen-Ausstellung

(ITMA) eine der weltweit größten

Messeveranstaltungen in diesem Bereich. Die

duale Messe umfasst dabei die gesamte textile Wertschöpfungskette

und ist somit ein Muss für jeden

Studierenden, da sie neben dem aktuellen Stand

der Industrie, auch einen hervorragenden Blick in

die Zukunft bietet. Den Studierenden wird die Möglichkeit

geboten, sich selbst zu informieren, die Verbundenheit

zum Textil zu intensivieren, neue Ideen

zu kreieren und selbstverständlich auch an die Zeit

nach dem Studium zu denken.

Der Fokus lag insbesondere auf der Texprocess und

somit auf der Verarbeitung bzw. Konfektionierung

von Textilien. Dies war durch die ebenfalls stattfindende

Studierendenexkursion zur ITMA nach Barcelona

eine sinnvolle Auswahl. Während der dreitägigen

Exkursion war aber auch genügend Zeit, um

weitere Firmen in persönlichen Gesprächen kennenzulernen.

Das ITM konnte dank der Unterstützung des Fachverbandes

Textile Care, Fabric and Leather Technologies

des VDMA und des Freundes- und Förderkreises

des ITM insgesamt 30 Studierenden die Teilnahme

an einer mehrtägigen Exkursion ermöglichen. Studierende

aus den Studiengängen VTMB (Diplom-Studiengang

Maschinenbau mit der Vertiefung Verarbeitungsmaschinen

und Textilmaschinenbau), MaTK

71

Jahresbericht 2019

(Masterstudiengang Textil- und Konfektionstechnik)

und WING (Wirtschaftsingenieurstudiengang

mit Vertiefung Textiltechnologie) erhielten dank der

Organisation von Herrn Dipl.-Ing. Alexander Reich

und Dipl.-Ing. Stefan Rothe folgende Firmenvorstellungen

auf den Messeständen:

• Amann & Söhne GmbH & Co. KG

• Brother Internationale Industriemaschinen

GmbH

• Dürkopp Adler AG

• FORMHAND Automation GmbH

• Groz-Beckert KG

• Human Solutions GmbH & Assyst GmbH

• Nucleus GmbH

• Veit GmbH

Am ersten Tag stand der Besuch zweier großer Hersteller

von Verarbeitungsmaschinen für Textilien

auf dem Programm: Dürkopp Adler AG und Brother

Internationale Industrienähmaschinen GmbH.

Besuch der Dürkopp Adler AG

Die nach Nikolaus Dürkopp benannte Firma Dürkopp

Adler AG wurde 1860 gegründet. Im Laufe

der Zeit wurde die Produktion von z. B. Fahrrädern,

Automobilen sowie Motorrädern und Förderanlagen

aufgenommen und wieder gestoppt. Heute konzentriert

sich die AG vor allem auf spezielle Aufgabenstellungen

im Bereich der Nähtechnik und ist ein

renommierter internationaler Hersteller von Industrienähmaschinen.

Die aktuellen Neuentwicklungen

der Dürkopp Adler AG sind sowohl auf eine hohe

Qualität und die Reproduzierbarkeit der Nähte als

auch auf eine einfache Bedienung bzw. Automatisierung

ausgerichtet. Der Besuch des Messestandes

motivierte, sich genauer mit dem Thema Nähen als

Ganzes zu beschäftigen. Es wurden die Funktionsweisen

verschiedenster Maschinen vorgestellt und

es wurde auf jede Frage in Ruhe eingegangen. Viele

Maschinen konnten auch selbst bedient werden,

wenngleich der Automatisierungsgrad bei einigen

Maschinen beeindruckend hoch war. Besonders

imposant war beispielsweise eine Maschine zum Einnähen

von Paspeltaschen, bei der durch die Automatisierung

und Kombination mehrerer Prozessschritte

die Dauer des Einnähens von etwa 10 bis

15 min pro Tasche (manuell) auf ca. 5 s pro Tasche

(automatisiert) gesenkt werden konnte. Aber auch

weitere Anlagen zur Automatisierung konnten live

am Messestand bestaunt werden. Auch die optische

Erfassung des Nähgutes und die daraufhin folgende

Positionierung entsprechend des jeweiligen

Stoffmusters gegenüber dem Nähgutpartner zeigte

eindrucksvoll die hohen Ansprüche, mit denen

sich moderne Nähtechnik auseinandersetzt. Viele

Handlingprozesse können mittlerweile automatisiert

werden, wobei weiterhin noch ein „Operator“

die Maschinen bedient. Durch eine Vielzahl von Hilfseinrichtungen,

z. B. auch Tablets mit digitalen Produktionshinweisen,

wird die Produktion erleichtert

und flexibler.

Ein weiteres innovatives Produkt war eine CNC-Nähanlage,

bei der eine vollautomatische Bedienung

möglich war. Durch eine am Roboterarm angebrachte

Näheinrichtung können dreidimensionale Nähte,

wie z. B. die Ziernähte eines Armaturenbretts im

Automobil, mit hoher Reproduzierbarkeit und höchsten

Qualitätsanforderungen aufgenäht werden.

Für die engagierte Betreuung und die hochinformative

Führung bedanken wir uns recht

herzlich für den Besuch bei der Firma Dürkopp

Adler AG.

Besuch der Brother Internationale

Industriemaschinen GmbH

Die in Emmerich, Nordrhein-Westfalen, ansässige

Firma Brother Internationale Industriemaschinen

GmbH fertigt seit über 100 Jahren Nähmaschinen

und profitiert mittlerweile durch die Zugehörigkeit

zur japanischen Brother Industrie Ltd., welche im

Zusammenhang mit einer Vielzahl elektronischer

Produkte bekannt ist. Im Bereich der Textilien stellt

sie ihre Innovationskraft auch bei der diesjährigen

Texprocess auf ihrem Messestand anhand zahlreicher

Maschinen und Demonstratoren zur Schau.

Hierzu zählen neben den mittlerweile hochgradig

digitalisierten Nähmaschinen auch Textildrucker.

Ein großes Kernthema ist die Harmonisierung der

Benutzeroberflächen innerhalb des Nähmaschinenportfolios,

was den Schritt hin zur Digitalisierung

verdeutlicht. Die Harmonisierung und Verwendung

intuitiver Touchpanels werden zukünftig dazu

führen, dass Mitarbeiter(innen) kurzfristig auch an

anderen Positionen in der Produktion eingesetzt

werden können und eine erneute Maschinenschu-

72

Lehre

lung entfällt, da sie die Maschinenbedienung bereits

beherrschen. Darüber hinaus lassen sich Produktionsabläufe

nachverfolgen und somit die hohen Qualitätsansprüche

verschiedener Kunden bedienen.

Auch die Nachhaltigkeit wird im Unternehmen großgeschrieben.

Hierzu trägt das Unternehmen durch

eine besonders langlebige mechanische Konstruktion

der Nähmaschinen bei. Zudem werden beispielsweise

die Nähmaschinengestelle siebenfach

lackiert, um eine dauerhafte und robuste Oberfläche

zu erzielen und die Einsatzzeiten zu verlängern.

Auch eine Garantie für die Verfügbarkeit von Ersatzteilen

von bis zu 10 Jahren zeigt eindrucksvoll die

Strategie, den Kunden eine lange Nutzungsdauer

zu ermöglichen. Analog zur gesamten Branche setzt

auch Brother ISM in Zusammenarbeit mit der Firma

TORMEC AMBROSI aus Italien auf Automatisierung

im Nähbereich und zeigte hier einige in Kooperation

entwickelte Beispiellinien. Diese stellten auf

dem Messestand Jeanshosentaschen voll automatisiert

her.

Wir danken recht herzlich der Firma Brother

Internationale Industriemaschinen GmbH

für die ausgezeichnete Betreuung sowie die

Vorstellung der Firma.

Am zweiten Tag ging es zur Nucleus GmbH, Human

Solution GmbH/Assyst GmbH, VEIT GmbH, und dem

Start-Up Formhand Automation GmbH.

Besuch der Nucleus GmbH

Die Firma NUCLEUS hat ihren Sitz in Düsseldorf

und vertreibt vorwiegend Ultraschallschweißmaschinen

und die dazugehörige Produktumgebung.

Dabei werden dank der mehr als 40jährigen Erfahrung

in diesem Bereich immer wieder neue Innovationen

entwickelt und neben manuellen auch halbbis

vollautomatisierte Anlagen zur Verarbeitung von

Technischen Textilien angeboten. Auf dem Messestand

wurde zunächst das Ultraschallverfahren

näher erläutert, woraufhin deutlich wurde, wie vielseitig

es anwendbar und in welchen Produkten es

bereits heute nicht mehr wegzudenken ist. Dabei

sind das Ultraschallschweißen, aber auch das Ultraschalltrennen

mehr als nur eine Alternative zum

herkömmlichen Nähen und Trennen von Textilien

geworden. Im Laufe unseres Rundganges wurden

uns einige Produkte ihrer Produktpalette vorgestellt.

Dazu gehörten unter anderem verschiedene

Varianten der DX1 (Freiarm- sowie Flachbettanlagen)

und DX1 Eco. Besonders interessant ist auch hier

der Schritt in Richtung Industrie 4.0. Jede Maschine

ist mit einem digitalen Bedienfeld ausgestattet.

Die aufgespielte Software bietet dabei den Anwendern

die Möglichkeit, sich wiederholende Arbeitsabläufe

zu programmieren und Nahtparameter

wie Anpressdruck, Schweißleistung und Geschwindigkeiten

produktspezifisch zu hinterlegen. Zudem

kann der Schweißprozess dank des kontinuierlichen

Monitorings kontrolliert werden. Dies ist vor allem

für besonders hohe Qualitätsanforderungen wichtig

und trägt zu einem umweltbewussten Umgang bei,

da Ausschussraten minimiert werden.

© Nadja Schenk

Flachbett-Ultraschallschweißmaschine DX1 der Nucleus

GmbH

Als absolute Neuheit der Firma wurde zum Abschluss

des Rundganges die vollautomatisierte Ultraschallschweißmaschine

mit CNC-Tisch vorgeführt. Die

CNC-Anlage kann durch den in x- und y- Richtung

bewegbaren Tisch das Verarbeitungsgut zielgerichtet

mit Muster (je nach gewähltem Ambossrad) verschweißen

und besitzt eine hohe Produktionsgenauigkeit

und Reproduzierbarkeit. Die Anlage eignet sich

insbesondere für große und schwere Verarbeitungsgüter,

die für ein manuelles Handling eher ungeeignet

sind.

Wir danken dem Unternehmen Nucleus GmbH

und insbesondere Frau Rotte für den informativen

Einblick in die Ultraschallschweißtechnik

und die sehr interessante Führung.

Besuch der Human Solutions GmbH & Assyst GmbH

Die Human Solutions GmbH war mit ihrem Tochterunternehmen

Assyst GmbH im Themenbereich Digitalisierung

vertreten. Das aus München stammende

73

Jahresbericht 2019

Besuch der Veit GmbH

Mit der Veit GmbH stand auch der Besuch des Weltmarktführers

im Bereich der Bügel- und Fixieranlagen

sowie dem Finishing von Textilien auf dem

Programm. Während der Führung über den Messestand

wurden verschiedenste Maschinen aus dem

Firmenportfolio vorgestellt, darunter eine Transportmaschine,

eine Fixiermaschine, ein Handbügelplatz

und schlussendlich eine automatisierte Bügelanlage.

© Maximilian Rechenberg

Unternehmen widmet sich dabei vor allem der Entwicklung

und dem Vertrieb innovativer Softwarelösungen

für die Bekleidungsbranche. Auf dem Messestand

wurden an den unzähligen Bildschirmen und

Computern verschiedenste Softwarelösungen präsentiert

und teils selbst ausprobiert. Im Fokus steht

dabei insbesondere die Digitalisierung des Entwicklungsprozesses

von Bekleidung. Mit der Software

cad.assyst.VIDYA können mit nur wenigen Klicks

2D-Schnittmuster erstellt und angepasst werden.

Die aktuellste Version wurde um neue Funktionen,

wie z. B. Schnittmodifikation, Faltendefinition, Pinnen

der Knipse und weitere nützliche Features erweitert,

um eine möglichst große Produktvielfalt bei

kurzen Entwicklungszyklen zu ermöglichen. So sind

Kunden weltweit fähig, auf die Schnelllebigkeit der

Modebranche adäquat zu reagieren. Darüber hinaus

wurden weitere interessante Lösungen gezeigt,

die sich nahtlos miteinander verknüpfen lassen und

somit die gesamte digitale Produktentwicklung abbilden.

Hierzu zählt zum Beispiel 3D-Vidya. Dies beinhaltet

eine große Auswahl von Textilien, wobei textiltypische

Eigenschaften sehr detailliert hinterlegt

sind. Damit kann das Verhalten der Kleidungsstücke

auf dem menschlichen Körper realitätsnah dargestellt

werden. Sogar einzelne Spannungsbereiche

und die jeweiligen Dehnungen der Zuschnittteile auf

dem virtuellen Avatar wurden abgebildet und können

dem Designer beispielsweise zur Bewertung des

Tragekomforts dienen. Die genutzten Avatare stammen

dabei aus einem Pool der Software „Vidya Avatar“,

welches diese über statistische Verfahren oder

auch personalisierte Scandaten erstellt. Es war sehr

beeindruckend, welche Möglichkeiten bereits für

die Digitalisierung bestehen und vor allem wie stark

die Vernetzung der Software ist bzw. wie diese miteinander

interagieren können. Auch die detaillierte

Berücksichtigung der Materialeigenschaften zur

Simulation des Verhaltens zeigte, dass die Lösungen

nützliche Werkzeuge für die Produktentwicklung im

Bereich der Bekleidungs- aber sicherlich auch der

Technischen Textilien sind.

Wir bedanken uns recht herzlich bei den Firmen

Human Solutions GmbH & Assyst GmbH

für den informativen Messerundgang.

Die Transportmaschine ist vor allem für die Logistikbranche

ausgelegt, was sofort durch den hohen

maximalen Durchsatz von ca. 3000 Kleidungsstücke

pro Stunde deutlich wurde. Die typische transportierte

Ware, z. B. Freizeit- oder Sportbekleidung,

kann zudem während des Transportes parallel gebügelt

werden, wodurch Raum und natürlich auch Zeit

gespart werden.

Die demonstrierte Fixiermaschine dient dem Aufbringen

von Einlagen oder Verstärkungen in Bekleidungsstücke

durch eine Klebung. Der Klebstoff ist

bereits in die Einlage eingebracht und wird nach der

Positionierung auf einem Transportband thermisch

aktiviert. Die integrierten Heizzonen können sehr

präzise und unabhängig voneinander geregelt werden

und gewährleisten somit, dass sich der Klebstoff

anforderungsgerecht verhält und die Ausschussrate

minimiert wird. Die Abstimmung von Stoff, Klebstoff

und Maschinenparameter sind entscheidend

und erfordern neben der notwendigen Maschinentechnik

auch ein großes Know-how.

Am Handbügelplatz wurde die grundsätzliche Funktionsweise

erklärt, aber auch darauf hingewiesen,

dass grundsätzlich mit unbeheizten Bügeltischen

gearbeitet wird, da dies energiesparend, materialschonend

und verarbeitungsfreundlicher ist. Die

Temperatur der Bügeleisen ist auf zwei Kelvin genau

einstellbar, um das Bügelgut optimal bearbeiten zu

können. Auch hier müssen für die verschiedensten

Materialien geeignete Verarbeitungsparameter

und Techniken wie das Trocken- und Dampfbügeln

genutzt werden. Ein besonderer Fokus liegt beispielsweise

auf der homogenen Temperaturverteilung

an der Sohle der Bügeleisen, um potentielle Hot

Spots und die mögliche Schädigung des Produktes

zu vermeiden.

Zuletzt wurde der Weg von der Handbearbeitung

zurück zur automatisierten Lösung geschlagen und

eine Bügelanlage vorgestellt. Diese Geräte werden in

der industriellen Verarbeitung angewandt und sind

meist spezifisch für die Kleidungsstücke- oder -teile

angefertigt. Die vorgeführte Maschine war beispielsweise

für einen Ärmel ausgelegt. Gezeigt wurden der

gesamte Vorgang, diverse Arbeitsschutzvorrichtungen

und auch Wechselsätze für verschiedene Größen.

Die Wichtigkeit der gezeigten Prozesse wurde umso

klarer, wenn berücksichtigt wird, wie viel Zeit und

74

Lehre

Aufwand in den zu verarbeitenden Produkten

bereits steckt. Eine hohe Qualität der Anlagen und

in der Prozessführung sind somit entscheidend, um

Ausschussraten zu minimieren und die Wertschöpfung

aufrechtzuerhalten.

Besuch der FORMHAND Automation GmbH

Die FORMHAND Automation GmbH ist ein Start-

Up, welches sich aus der TU Braunschweig heraus

gegründet hat. Sie entwickeln Greifersysteme, die

besonders im Rahmen von Industrie 4.0 eine flexiblere

Produktion und Logistik ermöglichen.

Das auf der Messe komplett ausgestellte Greifersystem

besteht aus einem starren Grundrahmen sowie

einem mit Granulat gefüllten formvariablen Greiferkissen.

In Kombination mit der Robotereinheit entsteht

eine vollautomatisierte Greifereinheit für den

technischen Einsatz.

© Riccarda Dilo

Wir danken der Firma Veit GmbH für den Einblick

in die technologischen Herausforderungen

der industriellen Textilverarbeitung und in

das Unternehmen als solches.

Zukünftige Entwicklungen fokussieren sich unter

anderem auf eine noch höhere Greifkraft und ein

größeres Spektrum an greifbaren Gegenständen.

Auch die Parameterauswahl für textiltypische Materialien

und deren Handling sind noch Teil der Forschung.

Das junge Unternehmen verdeutlichte auf

anschauliche Art wie eigene Ideen bis zur Marktreife

geführt werden können.

Am letzten Tag der Exkursion folgten die Studierenden

des ITM den Einladungen von Amann & Söhne

GmbH & Co. KG und Groz-Beckert KG zu einer

Besichtigung der Messestände.

Der Dank an Herrn Schnurr von der Firma

FORMHAND Automation GmbH gilt daher

nicht nur für die informative Präsentation, sondern

auch für die geleistete Überzeugung, an

seinen Ideen festzuhalten und diese auch zu

verwirklichen.

Besuch der Amann & Söhne GmbH & Co. KG

Die Amann & Söhne GmbH & Co. KG ist ein traditionsreiches

Unternehmen, welches in der Herstellung

von hochwertigen Nähfäden und Stickgarnen

weltweit führend ist. Des Weiteren zählen auch intelligente

Garne („Smart Yarns“) zu ihrem Produktportfolio,

welche auf dem Messestand durch das Innovation

Lab eine besondere Beachtung fanden. Die

ausgestellten Applikationen basierten dabei vor

allem auf den silberbeschichteten Garnen Silver-tech

und Silver-tech+. So konnten eine ganze Reihe an

Lichtinstallationen mittels eines einfachen Hautkontaktes

gewisser Textilflächen, welche durch die leitfähigen

Garne an LEDs angeschlossen waren, und

teils sogar kontaktlos gesteuert werden. Die gelungene

Installation lud somit spielerisch zum Ausprobieren

ein und führte stets zum „Aha“-Effekt. Doch

neben den Anwendungen im Bereich der Heimtextilien

können Smart Yarns noch weitere Funktionen

übernehmen. Beispielsweise bei Medizinanwendungen,

wobei durch die Kombination mit additiven Fertigungsverfahren

die Wundbehandlung durch die

stetige Kontrolle von Temperatur und Feuchtigkeit

verbessert werden kann. Insbesondere der Einsatz

als Feuchtigkeitssensor kann in der Medizintechnik

zielgerichtet zur Patientenüberwachung eingesetzt

Das Greifen selbst erfolgt durch ein Vakuum,

wodurch unterschiedlichste Geometrien und Oberflächen

problemlos handhabbar sind. Dabei können

bis zu 8 kg schwere Objekte gehoben werden.

Neben der Anwendung in der Blechindustrie, ist die

Textilindustrie ein weiteres Einsatzgebiet der FORM-

HAND Automation GmbH, wobei beispielsweise

mehrlagige T-Shirt-Stapel faltenfrei gegriffen werden

müssen. Außerdem stellen ölige Oberflächen

und Fremdstoffe durch die geschlossene Kissenoberfläche

kein Problem dar.

75

Jahresbericht 2019

werden. Großes Interesse weckte auch „Steel-tech“,

ein elektrisch leitfähiger Garn aus Edelstahl, mit dem

sich auch kleine und lokal begrenzte Heizelemente

in der Bekleidung realisieren lassen. Die Ausrichtung

auf multifunktionale Garnmaterialien ist ein

entscheidender Schritt für neue innovative Produkte

und so war der Besuch bei der Amann & Söhne

GmbH & Co. KG vor allem ein Blick in die Zukunft und

ein hervorragender Anlass, kreative Ideen untereinander

auszutauschen.

Wir bedanken uns recht herzlich bei Frau Binder

und Frau Dragic von der Firma Amann &

Söhne GmbH & Co. KG für die Informationen

und Anregungen während der Führung auf

dem Messestand.

Besuch der Groz-Beckert KG

Als Abschluss ging es dann auf die Techtextil zum

international tätigen Familienunternehmen Groz-

Beckert KG. Frau Kleefisch gab uns einen kurzen

aber beeindruckenden Einblick in die Geschichte des

Unternehmens und beschrieb die Entstehung der

verschiedenen Sparten durch strategische Zusammenschlüsse,

Zukäufe und selbstverständlich auch

eigene Weiterentwicklungen mit Kunden weltweit.

Zu den Abteilungen zählen heute Tufting, Felting,

Knitting, Weaving, Carding und Sewing.

Das Unternehmen beschäftigt ca. 9.000 Mitarbeiter

und führt über 70.000 Produkte, welche im Versuchsund

Testfeld des Technologie- und Entwicklungszentrums

in Albstadt geprüft werden. Besondere

Aufmerksamkeit erfuhr auf dem Messestand ein Terminal

mit defekten Nadeln und den entsprechenden

möglichen Ersatznadeln. Hintergrund des Terminals

sind die Bemühungen eine umfassende Datenbank

zu Schädigungen infolge der Verarbeitung und

den möglichen Ursachen von Textilien zu betreiben.

Durch dieses fortlaufend erfasste Wissen lassen sich

für Kunden letztlich geeignete Produkte für nahezu

jegliche Anwendung bereitstellen oder entwickeln.

Eine weitere Vorgehensweise zur Bereitstellung

geeigneter Nähnadeln konnte am Messestand

ebenso betrachtet werden. Zum Einsatz kommt hierbei

die innovative Augmented-Reality(AR)-Technologie.

Das zu verarbeitende Produkt wird hierzu vor

einer Tabletkamera fixiert. Anschließend erscheinen

Felder zur Auswahl der Naht auf dem Display und

unter Berücksichtigung weiterer Materialparameter

werden dem Kunden Besonderheiten und Schwierigkeiten

beim Verarbeiten sowie die empfohlene

Nadel aus dem Sortiment angezeigt. Diese Vorgehensweise

ist für das international tätige Unternehmen

ein großer Fortschritt bei der Digitalisierung

der Kundenbetreuung und zeigte einmal mehr, wie

neue Technologien in der globalisierten Textilindustrie

Anwendung finden.

Die Groz-Beckert KG bot somit einen nochmals

anderen Blick auf die Bedürfnisse der

Textilunternehmen, wofür wir uns bei Frau

Kleefisch herzlich für die interessante Führung

bedanken möchten.

(Gesamtbericht verfasst von den teilgenommenen Studierenden

des ITM der TU Dresden)

76

Lehre

• Studentische Jahresexkursion zur ITMA

2019 nach Barcelona

Auch im Berichtsjahr 2019 hat das ITM für die Studierenden

der Studiengänge mit textilem Inhalt eine

Exkursion organisiert und durchgeführt. Es wurde,

mit tatkräftiger Unterstützung des Freundes- und

Förderkreises des ITM, der Fakultät Maschinenwesen

der TU Dresden, sowie der Walter Reiners-Stiftung

des VDMA, Fachverband Textilmaschinen die

Internationale Textilmaschinenausstellung ITMA

in Barcelona, ein Highlight im Kalender der deutschen

Textilmaschinenbauunternehmen, besucht.

Dafür hat das ITM für insgesamt 72 Studierende die

An- und Abreise, den Besuch der Messe sowie ein

abwechslungsreiches Rahmenprogramm mit folgenden

Firmenbesuchen organisiert:

• Dilo Group

• Groz-Beckert KG

• KARL MAYER Textilmaschinenfabrik GmbH

• Lindauer DORNIER GmbH

• MEMMINGER-IRO GmbH und Protechna

Herbst GmbH & Co. KG

• Maschinenfabrik Rieter AG

• Monforts Textilmaschinen GmbH & Co. KG

• Picanol nv

• RIUS-COMATEX

• Saurer AG

• Shima Seiki

• Textechno H. Stein GmbH & Co. KG

• Trützschler GmbH & Co. KG

• VANDEWIELE NV

• Xetma Vollenweider

In den nachfolgenden Ausführungen werden ausgewählte

Highlights von den Firmenbesuchen auf der

ITMA zusammengefasst, die den Studierenden des

ITM mit viel Engagement sehr anschaulich präsentiert

worden sind.

Dilo Group

Die Firma Dilo stellte zur ITMA 2019 in beeindruckender

Weise eine komplette Produktionslinie vom Flockenballen

bis zum fertigen Nadelvliesstoff auf. Am

Anfang stand der Baltromix, der die Faserballen auflöst,

dosiert und der Anlage per Luftstrom bereitstellt.

Neu sind Sensoren zur Prozessüberwachung

wie der DI-Lowatt Sensor, der das Faserflugvolumen

erfasst und gegebenenfalls nachregelt, damit

keine Verstopfungen an der Anlage auftreten. Ein

farbliches Design mit LEDs teilt dem Bediener an der

Maschine direkt mit, wo ein Fehler auftaucht. Die

klassischen Bestandteile der ausgestellten Gesamtmaschine

sind ein Nadelband zur Förderung, ein

Krempelspeiser, viele unterschiedliche Filtersysteme,

ein Rüttelschacht und ein Speiser. Ebenfalls als Stand

der Technik vorgestellt, ist die Flockenmatte mit

Bandwaagensystem zur Regulierung des Krempelflorgewichts.

Die Baugruppen der Krempel sind auf

einem Schienensystem konstruiert, um eine möglichst

einfache Reinigung der Maschine zu gewährleisten.

Nach der Krempel folgt der Leger für präzises

Lagenlegen. Eine Streueinheit, ein sogenannter

3D-Lofter bringt mittels Luftdruck gezielt Kurzfasern

auf die obere Schicht des Materials, um die Vliesstruktur

zu verzieren bzw. zu verstärken. Dick und

Dünnstellen können damit auch ausgeglichen werden.

Mittels Millimeterwellentechnik können diese

erkannt werden. Die Nadelmaschine verfestigt das

Vlies mechanisch und der Wickler speichert das fertige

Vlies.

Anlässlich des Geburtstages eines Mitarbeiters während

der Messe wurde ein ca. 25 m langes und 1 m

77

Jahresbericht 2019

breites weißes Vlies mit dem Schriftzug „Happy Birthday“

gefertigt, was den halben Stand umspannte.

Mit dieser Demonstration wurde gezeigt, dass das

Zusammenwirken aller Maschinen auf der Messe

funktioniert. Mit dem neuen LED System und mehr

Regelungstechnik ist ein ergonomischeres und präziseres

Herstellen von Vliesen möglich. Der 3D-Lofter

ermöglicht individuelle Produkte.

Wir danken der Dilo Group für den sehr informativen

Messerundgang auf der ITMA 2019.

Groz-Beckert KG

Zur ITMA 2019 wurden wir von Frau Birte Kleefisch

zu einer Rundführung über den Messestand der

Groz-Beckert KG empfangen. Wir genossen einen

sympathischen, informativen und interessanten Vortrag.

Die Firma stellte ihre Produkte mit der neuen

Kampagne unter dem Motto „Many across the world,

someone different in every place. And yet always

us.“ vor.

Der Stand wurde optimal in sieben Bereiche – Innovation

Hub, Knitting, Weaving, Felting, Tufting, Carding

und Sewing – unterteilt. Dabei zog sich die neue

Kampagne wie ein roter Faden durch die gesamte

Ausstellfläche und lud zu einer Entdeckungstour

ein. Über große Monitore wurden farbenfrohe

und kreative Animationen gezeigt, die von Naturgeräuschen

als Hintergrundmusik untermalt wurden.

Die verschiedenen Produkte von Groz-Beckert wurden

anschaulich ausgestellt. Mitarbeiter erklärten

die dynamischen Einsatzgebiete mittels Augmented

Reality, womit die Besucher sogar interagieren

konnten. So wurden zum Beispiel die Details der verschiedenen

Nadeltypen aufgezeigt.

Ein Highlight des Messestands war der animierte

Tunnel, der die Besucher in die Kampagnenwelt von

Groz-Beckert einführte. Als Erinnerung konnte ein

Selfie erstellt und ausgedruckt werden, wobei der

Besucher selbst Teil der Kampagne wurde. Die Abbildung

1 zeigt einige ITM-Studierende im animierten

Groz-Beckert Tunnel.

Des Weiteren konnte auf dem Messestand eine Groz-

Beckert Nadelbox personalisiert werden, in der sich

ein USB-Stick als Erinnerungsgeschenk befand. Wir

hatten zusätzlich das Glück, einen bequemen und

toll aussehenden Turnbeutel mit weiteren Geschenken

zu erhalten.

Unser Fazit zu der Groz-Beckert Rundführung: Wir

waren von dem Gesamtkonzept begeistert. So macht

das „sich informieren“ Spaß und bleibt in guter Erinnerung.

Die Führung war lehrreich auf einer erlebnisreichen

Art und Weise. Vielen Dank dafür! Wir hatten

eine tolle Zeit mit dem gesamten Messeteam der

Groz-Beckert KG.

Abb. 1: Teil der Studierendengruppe mit

Frau Dr. Kruppke im Groz-Beckert-Tunnel

Der Firma Groz-Beckert KG danken wir für die

interessante Führung zur ITMA 2019.

KARL MAYER Textilmaschinenfabrik GmbH

Auf der ITMA 2019 in Barcelona stellte die Firma

KARL MAYER folgende Maschinen- und Produktneuerungen

vor:

• sieben neue Maschinen aus den Bereichen: Kettvorbereitung;

Wirkmaschinen (Trikot-Maschine,

Doppelraschelmaschine) und Technische Textilien

(Thermoplastanlage),

• digitale Lösungen des Software-Unternehmen

KM.ON und

• innovative textile Anwendungsbeispiele in

einem Brandstore im Innenbereich des Messestandes

(neueste Bekleidungstrends Future-of-

Textiles).

Das eigens gegründete Softwareunternehmen

KM.ON ist der große Schritt des Unternehmens in

die Industrie 4.0. Ziel ist die Vernetzung der Produktion

mit der Softwaretechnologie. Unter anderem

werden beispielsweise die verbleibenden Produktionszeiten

auf einer Handy-App angezeigt.

Des Weiteren wurde die verbesserte und leistungsfähigere

Trikot-Maschine HKS 3-M-ON ausgestellt.

Deren Besonderheit ist das mit einem Spindelantrieb

(Servomotor) angetriebene Mustergetriebe

zur flexiblen und schnellen Einstellung von Mustern.

Dies ist mit herkömmlichen Musterscheiben nicht

möglich. So können unter anderem die Musterprogramme

von KM.ON direkt auf die Maschine geladen

und ohne weitere Umstellung produziert werden.

78

Lehre

Durch diese Digitalisierung des Musterungssystems

reduziert sich die „Time-to-Market“ wesentlich, da

keine Liefer-, Warte- und Umbauzeiten nötig sind.

Zusätzlich überzeugt die Maschine durch die Kombination

von Hochpräzision und Hocheffizienz. Sie

hat eine Arbeitsbreite von 186 Zoll und einer Nadelfeinheit

von E28 (5208 Nadeln pro Legeschiene). Bei

dem Einsatz von drei Legeschienen und einer Hauptwellendrehzahl

von 2900 U/min ergibt das eine Produktivität

von 45.300.000 Maschen pro Minute. Die

Legebarren werden vom Unternehmen selbst hergestellt

und sind aus Carbon, da diese eine besonders

hohe Steifigkeit und geringe (leicht negative) Wärmeausdehnung

aufweisen. Der Legebarren-Antrieb ist

ein Koppelgetriebe bestehend aus 6 Einzelmotoren

mit Synchronlauf. Die Ware wird vor der Aufwicklung

mittels Kameraüberwachung geprüft.

Das Unternehmen legt auch viel Wert auf die

Umweltverträglichkeit ihrer Maschinen und der produzierten

Produkte. So gibt es unter anderem die

Low-Energy-Option (LEO) für den Maschinenbetrieb

und Garne aus Bottle-Flakes (geschredderte Plastikflaschen),

welche für die Sportbekleidung eingesetzt

werden können.

Weitere Neuheiten auf dem Stand stellten die Doppelraschel-Maschine,

auf der sogenannte 4D-Gewirke

hergestellt werden, und die Thermoplast-Anlage

für Technische Textilien dar.

Auf der Thermoplast-Anlage werden thermoplastische

UD-Tapes (unidirektional) produziert, welche

mit gespreizten Glasfasern verstärkt sind. Durch die

Kombination eines Spreizmodules mit einer Imprägniertechnologie

wird ein kontinuierlicher und effizienter

Verarbeitungsablauf erreicht. Bei der Herstellung

der faserverstärkten Bänder wird komplett auf

den Einsatz von Wirknadeln und dem klassischen

Tape-Legeprozess verzichtet. Das Ergebnis sind leichte

und dennoch steife Materialien mit einer präzisen

Ausrichtung der Verstärkungsfasern welche ideal für

den Einsatz in hoch beanspruchten Leichtbaustrukturen

sind. Die Tapes werden mit einem thermoplastischen

Kunststoff unter Einwirkung von Druck

durch Kalanderwalzen imprägniert (beschichtet). Die

Temperaturführung erfolgt durch den Einsatz von Infrarot

(IR)- Strahlern. Die anschließende Aufwicklung

wird durch einen neuen Wende-Wickler übernommen,

welcher eine kontinuierliche Aufwicklung und

somit höhere Produktivität ermöglicht. Dabei kann

ein Wickel bis zu 1,2 Tonnen wiegen und der Wickelwechsel

erfolgt automatisch. Ein weiteres Highlight

des Standes war der neue Brand-Store mit Produkten

der Eigenmarke von KARL MAYER. Dieser ist analog

den Vorbildern von Nike oder Adidas nach dem

Flaggschiff-Aufbau konzipiert und soll einen Gesamtüberblick

über die Produktvielfalt bilden. So wurden

unter anderem rohstoffschonende Textilien, z. B. ein

sogenannter „Sustainable Denim“, ein Vorzeigeprodukt

des Unternehmens, präsentiert. Diese überzeugen

durch den Einsatz eines wasserreduziertes

Färbeverfahren. Dabei werden die Textilien in nitrogener

Atmosphäre gefärbt, wodurch weniger Farbmittel

und Wasser eingesetzt werden kann. Weitere

Produkte sind 4D-Knit Textilien von der Doppelraschel-Maschine,

welche sich als Wärmeisolator für

Jacken eignen. Des Weiteren können Seamless (nahtlose)

Hosen für Sportbekleidung mit Climacool-Effekt

hergestellt werden. Dabei können durch die Nahtreduzierung

zusätzliche Abnäher umgangen werden.

Auch Handtücher mit fest eingebundener Schlinge

sind auf den Maschinen von KARL MAYER möglich

und überzeugen durch eine besonders hohe Schlingenfestigkeit.

Dabei ist auch ein gezielter Schichtaufbau

aus einer Baumwoll- und Polyester-Polschicht

möglich. Die Baumwolle nimmt dabei die Feuchtigkeit

auf und der Polyester transportiert die Feuchtigkeit

nach außen. Mittelpunkt des Stores bildeten

Smart-Textiles mit eingearbeiteten Sensoren, welche

die Körpertemperatur, Puls und Feuchtigkeit aufnehmen.

Diese Bekleidung wäre zukünftig für Hochleistungssportler,

aber auch als Schutzbekleidung, wo

die Vital-Funktionen des Körpers ermittelt werden,

denkbar. Die Sensorfunktionen wurden eindrucksvoll

an einer Rennradsportlerin auf einem Ergometer

demonstriert und live übertragen.

Wir danken der Firma KARL MAYER Textilmaschinenfabrik

GmbH für die Möglichkeit eines

geführten Messestandbesuches auf der ITMA

2019.

Lindauer DORNIER GmbH

Die Lindauer DORNIER GmbH ist ein deutsches Familienunternehmen

mit Sitz in Lindau am Bodensee,

das 1950 von Peter Dornier gegründet wurde und

bis 1985 Teil des Dornier-Konzerns war. Es ist heute

ein eigenständiges Unternehmen unter der Leitung

von Peter D. Dornier und gehört mit den Produktlinien

Webmaschinen, Sondermaschinen und Composite

Systems weltweit zu den Technologieführern

im Bereich Textil und Folie.

Auf der ITMA stellte DORNIER verschiedene Maschinen

mit vielen Innovationen aus. Besonders stachen

die neue Greiferwebmaschine P2 mit den Doppelschuss-Greiferköpfen

(DoPPIO) für einen parallelen

Schusseintrag, die neue Abfallspareinrichtung, das

neue Farbwähler- und Hinreiche-System sowie eine

gekapselte Luftwebmaschine heraus.

Die Webmaschine mit ihrer Greifer-Technologie

konnte beeindrucken, da sie sowohl sehr feine als

auch sehr schwere Fäden sicher verarbeiten und

andererseits pro Zyklus zwei Schussfäden einbringen

kann. Dadurch kann diese Maschine trotz niedrigerer

Drehzahl mit der Produktivität von Luftwebmaschinen

konkurrieren. Hierzu ist eine ausgeklügelte

Neukonstruktion der Greiferköpfe mit exakt gesteuerten

Bewegungsabläufen entwickelt worden.

Zudem verfügt die Maschine über mehrere Einzelmotoren.

Wichtig ist hier die Konzeption zur Überwa-

79

Jahresbericht 2019

chung der Steuerung dieser zahlreichen Einzelkomponenten,

sodass Fehler vermieden werden können

und die Produktivität gleichzeitig auf einem hohen

Niveau bleibt.

Weiterhin präsentierte DORNIER die neue Abfallspareinrichtung

DORNIER Weft Saver (DWS), die

das Weben ohne linke Fangleiste mit um ca. 40 bis

50 mm verringertem Schussabfall ermöglicht. Hierzu

wird auf der Eintragsseite der abgetrennte Faden

wieder aufgefangen und dem Greifer das Fadenende

vorgelegt. Dies ist nicht nur von wirtschaftlicher

Bedeutung, sondern auch wichtig für eine Gesellschaft,

die zunehmend die Einsparung von Ressourcen

verlangt.

Mit dem neuartigen Farbwähler- und Hinreiche-System

DORNIER DisCoS (DCS) hat Dornier die Bedienbarkeit

an den Greiferwebmaschinen auf ein neues

Level gehoben. Die Zuführung des Schussfadens

erfolgt nun nicht mehr durch Fadenösen, sondern

durch clever angeordnete Halbschalen, wodurch der

zeitliche Aufwand für das Einziehen der Schussfäden

nach dem Schussbruch oder bei Maschinenrüstung

auf ein Minimum reduziert wird.

2019 wurde beispielsweise ein neu entwickelter

Speicher-Fournisseur (KNITSTORE K52) mit vielen

Detailverbesserungen gezeigt, welcher sich durch

seine kompakte Bauweise beispielweise sehr gut

für den Einsatz an hochsystemigen Großrundstrickmaschinen

eignet. Mit dem MNC 3 können die einzelnen

Nadeln an Rundstrickmaschinen mit einem

optischen Sensor hinsichtlich Nadelkopfbruch überwacht

werden, der die Lichtreflexionen der Nadelköpfe

erfasst. Findet das System einen beschädigten

Nadelkopf, wird ein Maschinenstopp eingeleitet und

die exakte Position der beschädigten Nadel gekennzeichnet.

Das Highlight des Stands war unbestritten ein Konzept-Positiv-Fournisseur,

unterstrichen mit einem

futuristisch designten Maschinenkonzept (Abb. 2).

Zuletzt wurde eine gekapselte Luftdüsenwebmaschine

des Typs AWS 6/S G16 vorgeführt, die mithilfe

der Kapselung den für Luftdüsenwebmaschinen

typischen Lärmpegel derart reduziert, dass Gespräche

auch direkt neben der laufenden Maschine möglich

sind. Dieses Kapselungskonzept erlaubt die Einstellung

individueller Klimazonen und reduziert die

Lärm- und Körperschallbelastung deutlich. Neben

dem Arbeitsschutzaspekt bietet es eine zusätzliche

Sicherheit im Produktionsprozess, da Verschmutzungen

im Innenraum bleiben, nichts ungewollt in

die Maschine gelangen und vor Faserkontaminierung

anderer Maschinen geschützt werden kann.

Ein herzliches Dankeschön richten wir an die

Lindauer DORNIER GmbH für die Präsentation

ihrer Messehighlights auf der ITMA 2019.

MEMMINGER-IRO GmbH und Protechna Herbst

GmbH & Co. KG

Die MEMMINGER-IRO GmbH ist ein mittelständisches

Unternehmen mit Sitz in Dornstetten im Nordschwarzwald

und ein Teil der der belgischen Vandewiele

Group. Die 400 Beschäftigten arbeiten zum

Großteil am Stammsitz.

Im Gegensatz zum Mutterkonzern, der auf Webmaschinen

fokussiert ist, bietet die MEMMINGER-

IRO GmbH hauptsächlich Produkte für Strickmaschinen

an. Dazu zählen vor allem Lösungen für die

Fadenzuführung, Schmiersysteme und Kontrolltechnik

für Strickmaschinen, mit denen das Unternehmen

zu den technologischen Marktführern zählt.

Auf dem großzügig ausgelegten Stand auf der ITMA

Abb. 2: Konzeptmaschine am Stand von MEMMINGER-

IRO; © Jian Xuan Lai

Werden konventionelle Stickmaschinen durch einen

zentralen Antrieb und mechanische Kopplung der

einzelnen Komponenten betrieben, sind bei der

ausgestellten Maschine unzählige Servomotoren

verbaut, die beispielsweise dezentral jeden einzelnen

Fournisseur betreiben sowie die Abzugswalzen

individuell ansteuern. Damit wird ein Einblick in die

mögliche Zukunft der Strickerei aufgezeigt, in der

durch zunehmende Modularisierung und Individualisierung

neue Produkte entwickelt werden können.

Den zweiten Teil des Standes verwendete die Protechna

Herbst GmbH & Co. KG, um ihr Produktportfolio

vorzustellen. Das Unternehmen ist ebenfalls

ein Teil der Vandewiele Group und stellte auf der

ITMA vier neue unterschiedliche Überwachungsgeräte

aus. Diese sind:

80

Lehre

• LASERSTOP2 4180: Sofortiges Abstellen der

Maschine bei Fadenbruch durch Verwendung

von Lasertechnik

• ARRAYCAM 5420: Modular aufgebautes Kamerasystem

zur Fertigwarenkontrolle auf Kettenwirkmaschinen:

Dabei werden Fehler schnell und

sicher erkannt.

• TENSOSCAN2 5374: Zuverlässige Überwachung

der Fadenspannung jedes Fadens einer Fadenschar:

Fadenspannungen außerhalb der Grenzwerte

werden schnell und sicher erkannt.

• CAMSCAN3 5203: Sofortige Abstellen der

Maschine bei Fadenbruch für Schär-, Schlichtoder

Zettelmaschinen durch Verwendung eines

modular aufgebauten Kamerasystems

Den Firmen MEMMINGER-IRO GmbH und Protechna

Herbst GmbH & Co. KG danken wir

hochinformative Führung über ihren Messestand

zur ITMA 2019.

A. Monforts Textilmaschinen GmbH & Co. KG

Bei der A. Monforts Textilmaschinen GmbH & Co.

KG handelt es sich um eine deutsche Firma, die

ihre Gründung bereits im Jahre 1884 in Mönchengladbach

verzeichnen kann. Es wurden im Wesentlichen

fünf Maschinen ausgestellt, von denen uns

drei näher erklärt wurden. Die restliche Fläche füllte

die Firma mit Sitzgelegenheiten und interaktiven

Infotafeln, an welchen die Besucher, neben Getränken,

sich auch Informationen zu den neu entwickelten

Prozessen zu Leibe führen konnten.

Wir sind ausgesprochen dankbar dafür, dass uns

die Firma Monforts eine Führung über ihren Stand

ermöglicht hat (Abb. 3). Sie stellte uns zwei Firmenvertreter

vor, die uns bei einer Führung bezüglich

der dort ausgestellten Maschinen Rede und Antwort

gestanden haben und Fachfragen aller Art beantworten

konnten. Hauptsächlich ging es bei der Vorstellung

um neue Fortschritte der Firma im Bereich

Innovation, so beispielsweise um ihren Spannrahmen

Montex mit dem sie ihren Energieverbrauch um

13 Prozent senken konnten. Die wohl bedeutendste

Innovation ist das modular erweiterbare Monfor-

Clean System. Es dient der Wärmerückgewinnung,

Abluftreinigung und Geruchselimination. Die Wärmerückgewinnung

erfolgt mittels Kreuzstrom-Wärmetauschern.

Dadurch kann die Wärme der Abluft

zum Wiedererwärmen der Trocknungsluft genutzt

werden. Somit ist weniger extern zugeführte Wärme

notwendig, um die optimalen Temperaturen zu

erreichen. Die Abluft wird vor dem Verlassen des

Systems durch Elektrofilter von Öl, Fasern, Wachs

und anderen Partikeln gereinigt. Dies führt ebenso

dazu, dass der CO 2

Ausstoß der Anlage verringert

wird.

Abb. 3: Studierende des ITM auf dem Stand von Monforts

Eine weitere Innovation ist die BionicFin, eine nach

Haifischflossen-Prinzip gestaltete Schlitzabdichtung.

Die BionicFin lässt sich in ihrer Position, sogar über

die Breite des Spannrahmens variabel, verändern

und auf verschiedenste Fabrikate anpassen. Sie

befindet sich am Eingang und Ausgang der Behandlungskammer

und verhindert, dass zu viel kalte Luft

in diese einströmen kann. Somit wird wiederum

Energie gespart.

Zum Abschluss wurde der Eco Applicator vorgestellt.

Mit dieser Vorrichtung lässt sich bei der Veredlung

ein kontrollierter Minimalauftrag verwirklichen.

Dadurch trocknet die behandelte Ware schneller

und es muss weniger Energie aufgewendet werden.

In der neuesten Version des Eco Applicators ist nun

auch die Behandlung von Wirkwaren möglich.

Wir danken der Firma A. Monforts Textilmaschinen

GmbH & Co. KG für den lehrreichen

Messerundgang auf der ITMA 2019.

Picanol nv

Der Messestand der belgischen Firma Picanol überzeugte

uns durch ein einheitliches Design und das

Hauptmotto „Let´s grow together“, welches sich an

vielen Stellen des Standes wiederfand.

Abb. 4: Studierende des ITM auf dem Stand von Picanol

81

Jahresbericht 2019

Die Produkte des Unternehmens waren kreisförmig

aufgebaut, wobei die neueste Maschine, OmniPlus-i,

das Zentrum bildete. In der Führung erfuhren wir die

Neuerungen und Verbesserungen an den verschiedenen

Maschinen. Dabei wird besonders Wert auf

Digitalisierung und Automatisierung gelegt, wobei

die Design-Prinzipien, raffinierte Performance, Nachhaltigkeit,

datengestützte Ausführung und die mühelose,

intuitive Steuerung, vielerorts zu sehen sind.

Beispielsweise befindet sich an jeder Maschine ein

User Interface, welches dem Nutzer anzeigt, wie die

einzelnen Schäfte arbeiten und wie diese genutzt

werden. Zudem gab es an jeder Maschine einen

QR-Code, mit dem man in der unternehmenseigenen

App den Stand mit seinen Bestandteilen sehen,

und sich über diese weiter informieren konnte. Aber

auch analog konnte man sich durch ein Heft informieren

oder die durch einheitliche Westen auffallenden

Mitarbeiter bei Fragen ansprechen. Besonders

fiel auch die zentral aufgehängte Leinwand auf, die

einen modernen und innovativen Werbeclip für die

OmniPLus-i zeigte. Zudem standen bei der Führung

eine Frottierwebmaschine und eine Webmaschine

für Polsterstoffe im Fokus (Abb. 4).

In der Faservorbereitung präsentierte Rieter die

neue Putzereilinie VARIOline mit dem neuen energiesparenden

Vorreiniger UNIclean B 15. Insbesondere

die neue Karde C 80 war sehr faszinierend. Sie

ermöglicht im Vergleich zu anderen Karden auf dem

Markt eine 30 % höhere Produktion durch eine größere

aktive Kardierfläche sowie einer optimierten

Vor- und Nachkardierzone. Das regulierte Streckenmodul

RSB-Module 50 kann direkt mit der Karde verbunden

werden und reduziert somit die Anzahl der

Streckenpassagen und verbessert die Wirtschaftlichkeit

der Spinnerei.

Des Weiteren kann die Hochleistungskarde C 80 in

Verbindung mit dem Streckenmodul RSB-Module

50 (Abb. 5) direkt mit der neuen halbautomatischen

Rotorspinnmaschine R 37 oder der vollautomatischen

Rotorspinnmaschine R 70 zu einem effizienten

Direktprozess konfiguriert werden.

Uns Studenten des Textilmaschinenbaus, sind

zudem die verschiedenen Jacquard-Webmaschinen

aufgefallen, welche in der Lage waren, komplexe

Muster produktiv zu weben.

Bei der neuen OmniPlus-I-Webmaschine wurde die

Anzahl an Stafettendüsen erhöht, um die Produktivität

weiter zu steigern. Als weitere Neuerung wurde

uns eine Greiferwebmaschine mit Positivgreifersystem

vorgestellt. Als Schussfäden wurden Effektgarne

eingesetzt, welche für eine unglaubliche Vielfalt

an Mustern sorgen.

Der Firma Picanol nv danken wir für die lehrreiche

Führung über ihren Messestand zur

ITMA 2019.

Abb. 5: Direkte Verbindung der Karde C 80 mit dem RSB-

Streckenmodul sowie den Jumbo-Cans; © Rieter AG

Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Ring- und

Kompaktspinnprozesses wurden außerdem die

neue Kämmmaschine E 90, der neue Flyer F 40, der

Anspinnroboter ROBOspin sowie drei unterschiedliche

Kompaktiereinheiten (COMPACTdrum, COM-

PACTapron und COMPACTeasy) vorgestellt. Die

Kompaktiereinheiten können zeiteffizient auf herkömmlichen

Rieter-Ringspinnmaschinen montiert

und demontiert werden und ermöglichen somit den

einfachen Wechsel von Ring- auf Kompaktgarn.

Maschinenfabrik Rieter AG

Rieter ist der weltweit führende Anbieter von Systemen

für die Kurzstapelfaser-Spinnerei und der einzige

Anbieter weltweit, der Prozesse für die Spinnereivorbereitung

und sämtliche vier am Markt

etablierten Endspinnverfahren abdeckt. Das Unternehmen

mit dem Hauptsitz in Winterthur (Schweiz)

und 16 Produktionsstandorten in zehn Ländern entwickelt

und fertigt Maschinen, Systeme und Komponenten

für die Verarbeitung von Naturfasern und

synthetischen Fasern sowie deren Mischungen zu

Garnen.

Auf der ITMA 2019 zeigte die Maschinenfabrik Rieter

AG Neuheiten für alle vier Spinnprozesse (Ring-,

Compact-, Rotor- und Luftspinnen).

Wir danken der Maschinenfabrik Rieter AG

für den sehr informativen Messerundgang auf

der ITMA 2019.

RIUS-COMATEX

Das in den 1940er Jahren gegründete Familienunternehmen

RIUS-Comatex aus der Region Barcelona

beschäftigt 30 Mitarbeiter und stellt Spezialmaschinen

her. Der Schwerpunkt liegt auf Wirk- und

Strickmaschinen, aber auch andere Technologien

wurden auf der ITMA präsentiert. Gleichzeitig wurden

Anlagen zur Herstellung von medizinischen Produkten

wie Bandagen, aber auch Nahrungsmittelnetzen

und Seilen vorgestellt. Das Unternehmen

82

Lehre

Saurer AG

Die im Jahr 1853 in der Schweiz gegründete Saurer

AG hat sich im Laufe der Jahre zu einem der größten

Textilmaschinenhersteller der Welt entwickelt. Der

Umsatz des Weltmarktführers für Spinnmaschinen

beträgt bei 9.000 Mitarbeiter*innen 1,6 Milliarden

Euro. Circa 95 % aller weltweit hergestellten Anzüge

sind aus Garnen gefertigt, die auf Saurer-Maschinen

hergestellt wurden.

Abb. 6: Studierende des ITM auf dem Stand der Firma

RIUS COMATEX; © Julian Hahn

präsentierte auch mehrere Spul- und Schärmaschinen.

Der größte Anteil entfiel jedoch auf Systeme für

medizinische Produkte.

RIUS-COMATEX bietet verschiedene Teil- und Komplettlösungen

entlang der textilen Wertschöpfungskette

vom Garn bis zum fertig verpackten Produkt an.

Auf der ITMA präsentierte das Unternehmen verschiedene

Maschinen zum automatisierten Falten

von Wischtüchern, zur Bändchenherstellung, zur

Herstellung von Rundwirkware mit sehr kleinen

Durchmessern sowie eine Jacquard-Rundstrickmaschine

(Abb. 6). Die beiden letztgenannten sollen

im Rahmen eines laufenden Entwicklungsprojekts

zu einer Maschine kombiniert werden. Während

des geführten Rundgangs über den Stand erhielten

die Besucher neben dem eigentlichen Tätigkeitsfeld

einen guten Einblick in die Firmenpolitik und die

Abläufe innerhalb des Unternehmens. So wurde beispielsweise

erläutert, dass Muster sehr teuer sind,

da sich sonst der Aufwand, z. B. für einen Maschinenumbau

und die entsprechende Vorplanung, nicht

rentiert. Darüber hinaus ist RIUS-COMATEX besonders

an Aufträgen mit einem hohen experimentellen

Entwicklungsanteil interessiert. Die Sondermaschinen

werden oft in Zusammenarbeit mit großen

und etablierten Unternehmen entwickelt.

Generell ist die Arbeitsweise von RIUS-COMATEX

stark projektorientiert und auf Flexibilität ausgelegt.

Aber auch überraschend große Aufträge mit Losgrößen

von bis zu 500 Maschinen sind möglich. Auf die

Frage, wie die Reaktion auf einen solchen Auftrag

aussehen würde, lautete die Antwort: „Wir werden

es schaffen.“

Der RIUS-COMATEX danken wir für den sehr

anschaulichen Messerundgang auf der ITMA

2019.

Auf der ITMA 2019 wurde erstmalig eine Spinnmaschine

vorgestellt, die Luft- und Rotorspinnen in sich

vereint. Dieses weltweit einmalige Konzept kombiniert

dabei die Vorteile beider Technologien miteinander.

Das eröffnet die Flexibilität, nahezu alle Arten

von Garnen auf nur einer Maschine zu verarbeiten,

was die Produktionsfläche maßgeblich reduziert.

Bei der Konstruktion aller ausgestellten Maschinen

wird besonderer Wert auf die Dimensionierung

gelegt. Es ist von Vorteil längere Maschinen zu bauen

und dabei Breite einzusparen. Dadurch werden

die Maschinen zugänglicher. An den ausgestellten

Spul- und Zwirnmaschinen ist die Funktionsweise zu

vorherigen Modellen nicht verändert, da es in den

letzten Jahren keine großartigen Veränderungen im

Herstellungsprinzip von Zwirnen und beim Umspulen

gab. Allerdings wurden die Maschine mit LEDs

ausgestattet, welche Mitarbeiter*innen bei Prozessfehlern

benachrichtigen sollen. Darüber hinaus wurde

das Gesamtgewicht der Maschinen reduziert.

Eine weitere Neuentwicklung wurde an Saurers Kardiermaschine

realisiert. Der Faserein- und -abzug an

der Tambour-Walze wurden tiefergelegt, um eine

kompaktere Bauweise bei einer größeren Kardierfläche

zu gewährleisten. Durch die schnell zunehmende

Digitalisierung werden auch cloudbasierte

Programme zur Überwachung und Verbindung der

Maschinen in der eigenen Produktionshalle entwickelt.

Diese Programme sind herstellerunabhängig

und somit für alle Maschinen einsetzbar. Die aufgenommenen

Daten werden lokal im Unternehmen

gespeichert und sind damit stärker vor Datenmissbrauch

geschützt.

Die Saurer AG bietet auch Trainingsmodule für die

Maschinen an. Kund*innen können diese Dienstleistung

„on sight“ bei Saurer, im eigenen Betrieb oder

webbasiert erwerben.

Wir danken der Saurer AG für die sehr abwechslungsreiche

Führung auf der ITMA 2019.

Shima Seiki

Das japanische Traditionsunternehmen Shima Seiki

MFG., LTD. stellte auf seinem Messestand Neuerungen

zur Flachstrickmaschinentechnik aus. Neben

einer neuen Maschinengeneration mit innovativen

83

Jahresbericht 2019

Komponenten zur Fadenspannungsregulierung und

Fadenlieferung, lag ein Schwerpunkt auf der Thematik

der intelligenten Prozesskette. Unter dem Motto

„KNITify the World—Smart Solutions in Textiles“

wurde die Produktionsvielfalt der Flachstricktechnik

sowohl in der klassischen Konfektionierung, als

auch im Bereich der Technischen Textilien demonstriert.

Künftig wird der Einsatz der Flachstricktechnik

auch im Bereich der „Mass Customization“, also der

Individualfertigung von Strickwaren, eine elementare

Rolle spielen. Interessant ist dabei die Einbindung

der Flachstrickmaschinen und der Software in

ein Netzwerk, das global abrufbar ist. Dadurch können

sowohl spezielle Parameter zu Materialien, aber

auch der Produktionsfortschritt und der Maschinenstatus

abgerufen werden.

Unsere Führung behandelte neben den Neuerungen

die Grundlagentechnologie der Shima Seiki-Flachstricktechnik.

Bemerkenswert ist das Nadelbett: Um

eine große Nadelfeinheit zu erreichen, werden die

einzelnen Bauteile des Nadelbettes auf einen Grundträger

geklebt und nicht gefräst. Des Weiteren wurden

uns die Vorzüge der 4-Nadelbett-Technologie

gegenüber der konventionellen 2-Nadelbett-Anordnung

erläutert, wobei bei dem 4-Nadelbetten-Aufbau

eine wesentlich größere Vielfalt an Bindungsarten

erreicht werden kann.

Ein herzliches Dankeschön richten wir an Shima

Seiki für die Präsentation ihrer Messehighlights

auf der ITMA 2019.

Textechno H. Stein GmbH & Co. KG

Die 1949 in Mönchengladbach gegründete Textechno

H. Stein GmbH & Co. KG (anfangs „Ingenieurbüro

Herbert Stein“) stellt Mess- und Prüftechnik für die

Qualitätskontrolle in der Chemiefaser-, Baumwollund

Composites-Industrie her. Seit 2004 gehört die

Tochterfirma Lenzing Instruments aus Österreich mit

zum Verbund der Textechno-Gruppe, welche heutzutage

eines der führenden Maschinenbauunternehmen

in der Mess- und Prüftechnik von Textilien

und Compositen ist.

Auf dem Gemeinschaftsstand der Textechno-Gruppe

(Abb. 7) wurden unter anderem folgende Messund

Prüfgeräte vorgestellt:

• Elkometer 200: Erfassung von Fehlstellen an

Filamentgarnen durch einen optischen Sensor

• BT 100: Messen des Rückstellverhaltens von

Füllmaterialien, wie zum Beispiel Stapelfasern

oder Filamentgarnen

• CIS 300:Online-Inspektionssystem zur Ermittlung

der Kräuselcharakteristik an Fasertows

• ALFA 500: Prüfgerät zur Bestimmung des Spin-

Finishgehalts an Stapelfasern und Filamentgarnen

• Dynafil ME+: Prüfgerät zur Bestimmung thermomechanischer

Kennwerte am laufenden Faden,

sowie optional mit Garnungleichmäßigkeit und

der Garnfeinheit

• Statimat DS: Automatisches Prüfgerät für Garne

mit Kombination aus Zug-, Ungleichmäßigkeitsund

Feinheitsprüfungen in einem Gerät

• Statimat MEL+: Automatisches Zugprüfgerät für

elastische Garne und sehr feine Garne. Ermöglicht

eine Vorspannkraft von 10 Micronewton

(µN)

• MDTA 4: Messgerät zur Bestimmung des Feinstaubs-

und Verschmutzungsanteils sowie der

Faserlänge

• Favimat+: Einzelfaserprüfgerät mit automatischer

Probenzuführung zur Bestimmung der

Feinheit, Festigkeit und Kräuseleigenschaften

• FIMATEST: System zur Prüfung der Faser/Matrix-

Haftung mittels Pull-Out Versuch

Der Textechno H. Stein GmbH & Co. KG danken

wir für den sehr anschaulichen Messerundgang

auf der ITMA 2019.

Trützschler GmbH & Co. KG

Abb. 7: Stand der Textechno H. Stein GmbH & Co. KG;

© Jian Xuan Lai

Die Firma Trützschler GmbH & Co. KG aus Mönchengladbach

hatte auf der ITMA einen großen

Messestand. Das im Bereich des Maschinenbaus für

Spinnerei und Nonwovens tätige Unternehmen präsentierte

den neuen automatischen Portal-Ballenöffner

BO-P. Bei einem geringeren Platzbedarf bietet

er neben einer gesteigerten Arbeitsbreite auch eine

bessere Durchmischung. In Zahlen:

84

Lehre

• 2,5 bis 3,0 t Material pro Stunde

• bis zu 50 % mehr Arbeitsbreite im Vergleich zum

BO-A

• 30 bis 45 % weniger Platzbedarf

• 25 bis 40 % bessere Durchmischung

• bis zu 48 h bedienerloser Betrieb einer Ballenschau

Ein weiteres maschinenbauliches Highlight auf dem

Messestand war die neu entwickelte und weltweit

erste intelligente Karde TC 19i, die mit dem Gap

Optimizer T-GO den Kardierspalt automatisch optimal

einstellt, selbst unter wechselnden Produktionsbedingungen.

Darüber hinaus versucht Trützschler

durch neue digitale Konzepte die Qualitätssicherung

einfacher und effizienter zu gestalten. Ein neues

Managementsystem zeigt auftretende Fehler

auf einem interaktiven Plan der Produktion an und

macht es darüber hinaus möglich, alle Fehler über

einen gewissen Zeitraum grafisch darzustellen. Zeigt

sich, dass ähnliche Fehler immer an derselben Produktionsstelle

auftreten, detektiert das System frühzeitig

größere und tiefergreifende Fehler. Dadurch

wird nicht nur die Produktivität gesteigert, sondern

auch eine Plattform geschaffen, die Maschinen verschiedener

Abteilungen miteinander vernetzt und

eine Qualitätssicherung entlang der gesamten Garnbzw.

Nonwovenerzeugung ermöglicht. Das neue

bedienungsfreundliche Interface macht dabei Probleme

schneller erfassbar und gibt wichtige Hinweise

zur Problemlösung.

Ein herzliches Dankeschön richten wir an die

Trützschler GmbH & Co. KG für die lehrreiche

Führung auf ihrem Stand auf der ITMA 2019.

VANDEWIELE NV

Der geführte Rundgang über den Stand von Vande-

Wiele NV begann während eines der 20-minütigen

Intervalle, in denen Maschinen von allen Ständen

vorgeführt wurden. Dadurch wurde von Anfang an

deutlich, wie leistungsfähig, laut und groß Webmaschinen

sein können.

Vandewiele NV präsentierte an seinem Stand Teppich-

und Samtwebtechnik sowie Tuftingmaschinen.

Zwischen diesen großen Maschinen startete die Tour

mit einer eher unscheinbaren Maschine, die aber

ein großes Potenzial hat. Das SMARTCREELV ist ein

Kettfadenrahmen (Abb. 8), der für jeden Faden individuell

einstellbare und messbare Fadenspannungen

realisieren kann.

Die einzelnen Fäden werden auf einer Welle in einem

Rohr gespeichert, flexibel abgezogen und automatisch

nachgefüllt. Dadurch werden lange Stillstandszeiten

für das Nachfüllen der Kettfäden vermieden

und der für Kettbäume erforderliche Schärvorgang

Abb. 8: SmartcreelV auf dem Stand der VandeWiele NV;

© Jian Xuan Lai

entfällt vollständig. Zudem wird für jedes Garn nur

die für das spezifische (Jacquard-)Muster erforderliche

Fadenmenge eingebracht, und die für das

nächste Muster benötigte Menge kann durch einen

automatischen Knüpf- oder Spleißvorgang automatisch

hinzugefügt werden. Dadurch wird der Abfall

von Garnmaterial erheblich reduziert. Das SMART-

CREELV fasst bis zu 3200 Kettfäden.

Ein weiteres Highlight des Standes war die große

Teppichwebmaschine, die über 12.000 Kettfäden mit

individuell motorisch gesteuerten Spannungen verarbeitet:

Auf dieser Doppelfach-Greiferwebmaschine

werden zwei parallele Schussfäden eingetragen.

Ein Endprodukt dieser Webmaschine ist der nachfolgende

Teppich mit dem Kopf eines Tigers (Abb. 9).

Abb. 9: Tigerteppich auf

dem Stand von VandeWiele

NV; © Jian Xuan Lai

Dieser Teppich wurde aus nur 8 Farben hergestellt.

Durch die Kombination der verschiedenen Farben

kann ein breites Farbspektrum erreicht werden.

Im Vergleich zur Teppichwebmaschine ist die ausgestellte

Tuftingmaschine wesentlich schneller und

85

Jahresbericht 2019

materialschonender, da nur dann Garn eingelegt

wird, wenn es benötigt wird. Zur Stabilisierung muss

jedoch auf der Rückseite des Teppichs eine Klebeschicht

aufgetragen werden, die gleichzeitig dafür

sorgt, dass der Teppich nicht auf dem Boden verrutschen

kann.

Spannend war auch das „ISUP“ (Inflatable Stand-Up

Paddle Board, Abb. 10), das aus einem Abstandsgewebe

hergestellt wird.

Xetma Vollenweider

Die Firma Xetma Vollenweider GmbH ist Teil der Xetma-Gruppe,

welche im Jahr 2000 aus dem Zusammenschluss

der Gematex Textilveredlungsmaschinen

GmbH aus Deutschland und der Samuel

Vollenweider AG aus der Schweiz entstanden ist. Der

Hauptsitz ist in Aue. An den beiden Standorten in

der Schweiz und in Deutschland arbeiten derzeit ca.

50 Mitarbeiter. Der Sitz in Aue bildet den Produktionsstandort

mit Technikum, Entwicklungs- und Verwaltungsabteilung,

in dem Firmenkunden anhand

von Technikumsversuchen ihre eigene benötigte

Maschinenkonfiguration ermitteln und anschließend

von der Firma Xetma umsetzen lassen können.

Pro Jahr werden so ca. 50 kundenspezifische Maschinen

entwickelt und gefertigt. Das Unternehmen ist

auf die Trockenveredlung von Textilien spezialisiert,

wodurch eine nachhaltige mechanische Veredlung

ohne den Einsatz von Chemikalien und Wasser erfolgen

kann. Die mechanische Bearbeitung geschieht

über die Modifizierung der textilen Oberflächen, mittels

Bürsten, Scheren, Tufting, Rauen und Schmirgeln.

Ziel ist es dabei, den Griff zu verbessern, ohne

die Optik zu zerstören. Auf dem Stand zur ITMA

wurde die Teppich-Schermaschine X-PLORE XCS

zum Scheren von Teppichen ausgestellt, anhand

derer den Studierenden des ITM die Funktionsweise

erläutert wurde. Dabei bekamen die Studierenden

einen Einblick, dass nach der Herstellung der

textilen Struktur noch einige nachgeschaltete Prozesse

zur Modifizierung der Produkteigenschaften

möglich sind.

Abb. 10: ISUP auf dem Stand der VandeWiele NV;

© Annika Krebs

Es kann auf Rucksackgröße aufgerollt werden,

erreicht aber im aufgeblasenen Zustand eine hohe

Stabilität. Der Webvorgang des Abstandsgewebes ist

vergleichbar mit dem Weben von Teppichen. Nur die

verwendeten Materialien sind unterschiedlich und

der Schritt des Schneidens des Abstandsgewebes

durch die Verbindungsfäden, um die beiden gespiegelten

Teppiche zu erhalten, wird beim Weben von

Abstandsgeweben nicht durchgeführt.

Wir danken VANDEWIELE NV für den sehr

informativen Messerundgang auf der ITMA

2019.

Die späteren Einsatzfelder, der auf den Maschinen

gefertigten Produkten, sind dabei sehr vielfältig. Einige

Beispiele sind dabei die Technischen Textilien,

Bekleidungs-, Heim- (Wolldecken, Teppiche, Malerrollen,

...) und Medizintextilien.

Der Xetma Vollenweider danken wir für den

sehr anschaulichen Messerundgang auf der

ITMA 2019.

Wir danken allen Firmen für die Möglichkeit

des geführten Besuches über ihre Stände auf

der ITMA und für die vielen tieferen Einblicke.

Die Studierenden des ITM bedanken sich bei

dem ITM für die Organisation dieser Exkursion.

Sie und das ITM selbst bedanken sich bei dem

Freundes- und Förderkreis des ITM der TU

Dresden e.V., bei der Fakultät Maschinenwesen

der TU Dresden, sowie bei dem VDMA

Fachverband Textilmaschinen für die fachliche

und finanzielle Unterstützung der Exkursion.

(Gesamtbericht verfasst von den teilgenommenen Studierenden des ITM der TU Dresden)

86

Promotionen

PROMOTIONEN

• Dissertation von Frau Dr.-Ing.

Nazanin Ansari

Am 06. März 2019 fand unter dem Vorsitz von Herrn

Prof. Mailach (Institut für Strömungsmechanik der

TU Dresden) die erfolgreiche Verteidigung der an der

Professur für Montagetechnik des Instituts für Textilmaschinen


der TU Dresden erarbeiteten Dissertation

„3D design and simulation methods for the development

of wingsuits“ von Frau Dr.-Ing. Nazanin

Ansari statt.

Die Promotionsschrift wurde durch Frau Prof.

Krzywinski (ITM) und Herrn Prof. Fröhlich (Institut

für Strömungsmechanik der TU Dresden) begutachtet.

Als Beisitzende begleiteten Herr Prof. Rödel

(ITM) und Herr Prof. Kyosev (Hochschule Niederrhein,

Fachbereich Textil- und Bekleidungstechnik)

das Promotionsverfahren.

Nach ihrem Bachelor-Abschluss als Textilingenieurin

an der Universität „Tehran Polytechnik“ im Iran,

hat Frau Dr. Nazanin Ansari am ITM der TU Dresden

ihren Master of Science in Textil- und Konfektionstechnik

erfolgreich abgeschlossen. Seit Oktober

2014 war sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin

und Doktorandin bei der Professur für Konfektionstechnik

des ITM angestellt. Die virtuelle Produktentwicklung

und die hierfür notwendigen Bekleidungssimulationen

waren wesentliche Schwerpunkte ihrer

Dissertation, die von Frau Professorin Krzywinski

fachlich betreut wurde. Neben ihren Projekttätigkeiten

war Frau Dr. Ansari seit 2015 zusätzlich beim

E-TEAM Master-Kurs mit der Vorlesung „Computer

Aided Textile Design and Manufacturing“ als Dozentin

tätig. Im November 2019 wechselte Frau Dr.

Ansari zur Empa (Eidgenössische Materialprüfungsund

Forschungsanstalt), Laboratory for Biomimetic

Membranes and Textiles in die Schweiz und arbeitet

hier als Forscherin und Postdoktorandin für Smart

Wearables in zahlreichen Projekten.

Zusammenfassung der Dissertationsschrift

3D-Design und Simulationsmethoden für die Entwicklung

von Wingsuits

Ein Wingsuit ist ein Flügelanzug für Fallschirmspringer

und Basejumper, der aus einem Sprunganzug

und zusätzlichen textilen Flächen zwischen Armen

und Beinen besteht. Das Ziel der Arbeit ist es, durch

den Aufbau einer digitalen Prozesskette, die eine

kombinierte Betrachtung geometrischer und belastungsabhängiger

Kriterien für textile Produkte

ermöglicht, den Entwicklungsprozess zu beschleunigen

und damit die Personal- und Materialkosten

zu reduzieren sowie das zeitaufwendige Prototypverfahren

zu minimieren. Dazu wird ein parametrisches

CAD-Modell des Fliegers, der mit einem

Wingsuit bekleidet ist, erstellt. Dies ermöglicht eine

einfache Änderung der Haltung und der Geometrie

des Wingsuits. Die Strömungssimulation wird unter

Anwendung eines kommerziellen CFD-Codes durchgeführt.

Da es nahezu keine Windkanalmessungen

für Wingsuits gibt und Simulationsergebnisse auch

nur in einem sehr beschränkten Umfang in der Literatur

vorliegen, wird die Validierung der zur erarbeitenden

Methodik zur Simulation des aerodynamischen

Verhaltens von Flugobjekten zunächst für

einen Deltaflügel durchgeführt. Diese Bauform ist

in Bezug auf die Geometrie und das Strömungsverhalten

einem Wingsuit ähnlich. Außerdem stehen

umfangreiche Daten experimenteller Messungen

zur Validierung der Randbedingungen, Netzstudien

und angewandte Turbulenzmodelle zu Verfügung.

Der entwickelte Modellierungsansatz wird auf die

aerodynamische Betrachtung des Wingsuits übertragen.

Die daraus erarbeitete digitale Prozessket-

Frau Dr.-Ing. Nazanin Ansari mit

der Prüfungskommission

87

Jahresbericht 2019

te ermöglicht eine computergestützte gesamtheitliche

Betrachtung geometrischer und flugtechnischer

Einflussgrößen auf aerodynamische Kennwerte (Auftriebs-

und Widerstandsbeiwerte, Gleitzahl). Die

simulationsgestützt ermittelten Ergebnisse weichen

teilweise noch erheblich von den Windkanalmessungen

ab, sind aber hinsichtlich der Auswirkungen auf

das Flugverhalten vergleichend gut interpretier- und

bewertbar. Die vorgeschlagene Prozesskette kann

auch auf aerodynamische Betrachtungen für andere

Hochleistungssportarten angewandt werden.

3D design and simulation methods for the development

of wingsuits

A wingsuit is a suit for parachutists and base jumpers,

which consists of a jump suit and additional textile

surfaces between arms and legs. The aim of the thesis

is to accelerate the corresponding development process

by means of a digital process chain that includes

both geometrical and load-dependent criteria for textile

products. Thus, personnel and material costs can

be decreased, and the time-consuming prototype process

can be reduced. For this purpose, a parametric CAD

model of an aviator wearing a wingsuit is created. This

allows for easy modification of the attitude and geometry

of the wingsuit. The flow simulation is performed

using a commercial CFD code. Since there are almost no

wind tunnel data for wingsuits and simulation results

are available only to a very limited extent in the literature,

the validation of the methodology for the simulation

of the aerodynamic behaviour of flying objects

is carried out for a delta wing first. Its design is similar

to a wingsuit in terms of geometry and flow behaviour.

In addition, extensive data from experimental tests for

the validation of boundary conditions, network studies

and applied turbulence models are available. The developed

modelling approach is transferred to the aerodynamic

view of the wingsuit. The resulting digital process

chain enables a computeraided, holistic view of geometric

and aeronautical factors influencing aerodynamic

parameters (lift and drag coefficients, glide ratio). Some

of the simulation-supported calculations differ significantly

from wind tunnel results, but they are comparatively

easy to interpret and evaluate with regard to the

effects on flight behaviour. The proposed process chain

can also be applied to aerodynamic considerations for

other high performance sports.

Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des ITM gratulieren

Frau Dr.-Ing. Nazanin Ansari zum erfolgreichen

Abschluss ihrer Dissertation recht herzlich und

wünschen ihr für ihre weitere berufliche und private

Zukunft alles Gute und viel Erfolg.

• Dissertation von Herrn Dr.-Ing.

Recep Türkay Kocaman

Am 26. März 2019 verteidigte Herr Dr.-Ing. Recep

Türkay Kocaman unter dem Vorsitz von Herrn Prof.

Modler (Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik

der TU Dresden) seine am Institut für Textilmaschinen


der TU Dresden erarbeitete Dissertation „Development

of methods for evaluation of pore morphology

of woven barrier fabrics by complex mechanical

loading“.

Die Promotionsschrift wurde durch Herrn Prof. Cherif

(ITM) und Herrn Prof. Kyosev (Hochschule Niederrhein,

Fachbereich Textil- und Bekleidungstechnik)

begutachtet. Als Beisitzende begleiteten Frau Prof.

Krzywinski (ITM) und Herr Prof. Rödel (ITM) das Promotionsverfahren.

Herr Dr.-Ing. Recep Türkay Kocaman studierte Textilingenieurwesen

an der Gaziantep Universität, Türkei.

Nach seinem Bachelorstudium arbeitete er vier

Jahre in verschiedenen Textilbetrieben in der Türkei.

Im Jahr 2010 entschied er sich für das Masterstudium

„Textil- und Konfektionstechnik“ an der

TU Dresden, dies er im Dezember 2013 mit seiner

Herr Dr.-Ing. Recep Türkay

Kocaman mit der Prüfungskommission

88

Promotionen

Masterarbeit zum Thema „Strukturüberwachung

von Faserverbund-Bauteilen durch integrierte Carbonfaser-Sensoren

in verschiedenen Tieflagen“ in

der Forschungsgruppe „Mess- und Sensortechnik“

erfolgreich abschloss. Ab 2014 war Dr. Kocaman als

wissenschaftlicher Mitarbeiter in den Forschungsgruppen

„Mess- und Sensortechnik“ und „Bio- und

Medizintextilien“ am ITM der TU Dresden beschäftigt.

Wesentliche Forschungsschwerpunkte in dieser Zeit

waren die Methodenentwicklung zur Evaluierung

der Porengrößeneigenschaften von Barrieregeweben,

Verbesserung der Barriereeigenschaften von

Medizintextilien und Entwicklung von biologisch

abbaubaren und druckelastischen Flockscaffolds

für medizinische Anwendungen. Die dabei gewonnenen

Erkenntnisse sind in der Promotionsschrift

zum Thema „Development of methods for evaluation

of pore morphology of woven barrier fabrics by

complex mechanical loading” niedergelegt. Seit 2020

ist Herr Dr.-Ing. Recep Türkay Kocaman als wissenschaftlicher

Mitarbeiter an der Hochschule für Angewandte

Wissenschaften Hof tätig.


Methodenentwicklung zur Evaluierung der

Porenmorphologie von Barrieregeweben unter

komplexer mechanischer Belastung

Es treten bei OP-Textilien während den Operationen

intraoperative komplexe mechanische Belastungen

auf, sodass diese Belastungen zu signifikanten

Porenveränderungen und somit zu Änderungen der

Barrierewirkung führen. Im Rahmen seiner Dissertationsarbeit

hat deshalb Dr.-Ing Kocaman eine unikale

Messmethodik zur in-situ Erfassung der Porenveränderung

entwickelt, um die skalenübergreifenden

komplexen Morphologieänderungen der OP-Textilien

auf Mikro-, Meso- und Makroebene unter gleichzeitiger

Berücksichtigung der Gebrauchsbelastung

zu verstehen. Diese völlig neue Messmethode erfasst

die lokalen und globalen Strukturänderungen unter

komplexen statischen und zyklischen Belastungen

(biaxiale Zug- und Scherbelastung sowie Druckbelastung).

Es steht ferner eine Auswertungsroutine

(„Pixelmethode“) zur schnellen und effizienten Auswertung

der großen Anzahl von Daten von Mesound

Mikroporen bereit.

Development of methods for evaluation of pore

morphology of woven barrier fabrics by complex

mechanical loading

Intra-operative complex mechanical stresses occur

on surgical textiles during operations, so that during

these stress lead to significant changes in the pores

and thus changes in the barrier effect. In the context of

his doctoral thesis, Dr. Kocaman has therefore developed

a unique measurement methodology for the insitu

recording of pore changes in order to understand

the complex morphological changes of the surgical textiles

on micro-, meso- and macro-level in consideration

of stress in use. This completely new method records

the local and global structural changes under complex

static and cyclic loads (bi-axial tensile and shear loads

as well as compressive loads). There is also an evaluation

routine (“pixel method”) available for fast and efficient

evaluation of the large number of data of mesoand

micropores.


Herrn Dr.-Ing. Recep Türkay Kocaman zum

erfolgreichen Abschluss seiner Dissertation recht

herzlich und wünschen ihm für seine weitere berufliche

und private Zukunft alles Gute und viel Erfolg.


Niklas Minsch

Am 6. Juni 2019 fand unter dem Vorsitz von Herrn

Prof. Modler (Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik)

die erfolgreiche Verteidigung der Dissertation

„Verfahrens- und Methodenentwicklung für

die generative Fertigung von komplexen Leichtbaustrukturen

in Hybridbauweise“ von Herrn Dr.-

Ing. Niklas Minsch statt. Er hat die wissenschaftlichen

Untersuchungen zu seiner Dissertation extern parallel

zu seiner Tätigkeit bei der Firma Daimler AG in

enger Kooperation mit dem ITM ausgeführt und die

Dissertation an der Fakultät Maschinenwesen der TU

Dresden eingereicht. Die wissenschaftliche Betreuung

erfolgte am ITM durch Herrn Prof. Cherif. Die

Promotionsschrift wurde durch Herrn Prof. Cherif

(ITM) und Herrn Prof. Middendorf (Universität Stuttgart,

Institut für Flugzeugbau) begutachtet. Als Beisitzende

begleiteten Frau Prof. Krzywinski (ITM) und

Herr Prof. Jäger (Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik)


Herr Dr. Minsch hat Luft- und Raumfahrttechnik an

der Universität Stuttgart studiert und hat hier die

Abschlüsse Bachelor of Science und Master of Science

erreicht. Nachdem er schon seine Masterarbeit

bei der Daimler AG verfasst hatte, war er dort seit

September 2015 als Doktorand tätig. Seit März 2018

arbeitet er als Projektleiter in der Verfahrensentwicklung

bei der Daimler AG. In dieser Tätigkeit überführt

er das im Rahmen seiner Dissertation erarbeitete

Verfahren zum dreidimensionalen kernlosen

Wickeln von komplexen Stabtragwerksstrukturen

erfolgreich in zahlreiche praktische Anwendungen

mit hohem Leichtbaugrad.


Verfahrens- und Methodenentwicklung für die

generative Fertigung von komplexen Leichtbaustrukturen

in Hybridbauweise

Ressourcenschonung als eine Herausforderung

unserer Zeit erfordert effiziente Strukturbauweisen,

um neben dem Materialeinsatz den Energiebedarf

89

Jahresbericht 2019

Herr Dr.-Ing. Niklas Minsch

mit der Prüfungskommission

von bewegten Systemen zu reduzieren. Dabei werden

lastpfadorientierte Stabtragwerke typischerweise

in Profilbauweise gefertigt und besitzen aufgrund

der differenziellen Strukturkomposition eine

Vielzahl an steifigkeits- und festigkeitsmindernden

Fügestellen. Dementsprechend besteht ein Bedarf

nach Fertigungsverfahren, die eine bionisch inspirierte,

generative Fertigung von hybriden Faserverbundstrukturen

ermöglichen. Für eine entsprechende

Verfahrensentwicklung werden automobile

Betriebsmittelstrukturen wie Robotergreifer und

Montagehilfsmittel als Pilotanwendung selektiert,

um die Anforderungskomplexität der Referenzapplikation

gegenüber Fahrzeugstrukturen abzumindern.

Vor diesem Hintergrund wird das Anforderungsspektrum

des automobilen Betriebsmittelwesens

anhand von Experteninterviews und Fertigungslinienbegehungen

untersucht. Dies stellt die Grundlage

für eine Methodik dar, mit deren Zuhilfenahme

bestehende und neuartige Leichtbauweisen für Greiferstrukturen

bewertet und zu vorteilhaften automobilen

Applikationsszenarien allokiert werden können.

Dabei zeigte sich, dass bestehende Konzepte den

Bedarf des Automobilbaus nur teilweise decken.

Anhand der beschriebenen Prämissen wird ein neuartiges,

generatives Fertigungsverfahren basierend

auf einer kernlosen Wickeltechnologie und einer

drucklosen Epoxidhärtung entwickelt, das eine automatisierte

Erzeugung von komplexen, dreidimensionalen

Stabtragwerksstrukturen ermöglicht. Dazu

werden Umlenkelemente auf einer Werkzeugplatte

fixiert und mithilfe eines robotergestützten Faserablagewerkzeuges

mit vorimprägnierten Hochleistungsfasern

umwickelt. Als Lasteinleitungselement

werden isotrope Knotenpunkte durch Faserschlaufen

formschlüssig in die Faserverbundstruktur integriert.

Die resultierenden Kraftübertragungsmechanismen,

Wickelpfad- und Prozessparametereinflüsse

werden anhand von Probekörpern auf mikro- und

makrolaminarer Ebene erforscht. Für eine leichtbaugerechte

Gestaltung der Wickelstrukturen werden

numerische Modellierungsansätze untersucht und

an Beispielstrukturen experimentell validiert. Dies

stellt die Grundlage für die Entwicklung einer automatisierten,

digitalen Auslegungs- und Bahnplanungsmethodik

dar. Anhand von Referenzapplikationen

aus dem automobilen Betriebsmittelwesen

wird abschließend das Potenzial dieser Technologie

gegenüber konventionellen Bauweisen erforscht.

Dabei zeigt sich, dass dieses Verfahren neuartige,

kosteneffiziente Bauweisen mit hohen Leichtbaugraden

ermöglicht.

Process and method development for the generative

manufacturing of complex lightweight engineering

structures in hybrid design

Preserving resources as a challenge of our time requires

efficient structural designs in order to reduce the use

of materials and in order to reduce the energy requirements

of moving systems. Load-path oriented truss

structures are typically constructed with profiles. They

possess a large number of joints that reduce stiffness

and strength. Accordingly, there is a demand for manufacturing

processes that enable the bionically inspired,

generative production of hybrid fibre composite structures.

For a corresponding process development, automotive

manufacturing equipment structures such as

robot grippers and assembly tools were selected as pilot

applications in order to reduce the requirement complexity

of the reference application compared to vehicle

structures. In this context, the range of requirements

of automotive operating resources is examined based

on expert interviews and production line inspections.

This provides the basis for a methodology that can be

used to evaluate existing and new lightweight designs

for gripper structures and allocate them to advantageous

automotive application scenarios. It turned out

that existing concepts only partially cover the needs of

the automotive industry.

Based on the described premises, a novel, generative

manufacturing process based on coreless winding technology

and pressureless epoxy curing was developed,

which allows an automated generation of complex,

three-dimensional truss structures. Guiding elements

are fixed on a tool plate and wound with pre-impreg-

90

Promotionen

nated high-performance fibres with the aid of a robotsupported

fibre placement tool. As load introduction

elements, isotropic nodes are integrated positively into

the composite structure by fibre loops. The resulting

force transmission mechanisms, winding path and process

parameter influences are investigated based on

test specimens at micro and macro laminar level. For

a lightweight design of the winding structures, numerical

modelling approaches are investigated and experimentally

validated on example structures. This forms

the basis for the development of an automated, digital

design methodology and planning of the robot path.

Finally, the potential of this technology compared to

conventional construction methods is explored based

on reference applications from automotive manufacturing

facilities. It has been shown that this process enables

novel, cost-efficient construction methods with high

degrees of lightweight construction.


Herrn Dr.-Ing. Niklas Minsch zum erfolgreichen

Abschluss seiner Dissertation recht herzlich

und wünschen ihm für seine weitere berufliche und

private Zukunft alles Gute und viel Erfolg.

• Dissertation von Frau Dr.-Ing.

Bianca Aluculesei

Am 18. Juli 2019 verteidigte Frau Dr.-Ing. Bianca

Aluculesei unter dem Vorsitz von Herrn Prof. Rusu

Bogdan (Technical University of Iasi „Gheorghe

Asachi”) erfolgreich ihre erarbeitete Dissertation

„Researches on the implementation of new digital

methods for the development of textile products

for people with locomotor disabilities“.

of their functional, expressive and aesthetic needs. Disabled

people represent 15 % of the world’s population,

and across the EU, about 10 % of the population has

a disability. The research focused on persons who suffer

from paraplegia and use a wheelchair for the locomotion

process. She describes the clinical picture and

derives essential requirements for clothing design from

the related restrictions of movement. The requirements

she cited concern both the fit and functional criteria

of the garment. She succeeded in presenting comprehensive

information on these requirements (e.g. material

selection-haptics, thermophysiological behaviour,

pattern cuts-ergonomics). To overcome the problem of

missing data as a result of scanning the disabled person

in a sitting posture, kinematic models were employed. In

the process of creating customized garments for wheelchair

users, there are many dimensional changes compared

to a basic model. In addition to the analysis of

regular clothes, protective textiles were also addressed,

e. g. protective pads or diapers for incontinence as well

as protective clothing for wind and rain. The main purpose

of her research is the development of a reproducible

method to generate 2D pattern cuttings with the

help of 3D information by use of typical postures and

personalized information of the body shape. In order

to reproduce an atypical body shape by means of intuitive

methods in the form of 2D pattern cuttings, new

construction variants are developed (3D Design Concept).

These methods are based on drawing the style

lines directly on the body surface. A flattening algorithm

transfers the resulting 3D patterns into the 2D plane.

Through garment-specific additions, the desired fit can

be easily realized. The comfortable and fashionable

design of garments for people with atypical morphologies

can now be achieved in a reproducible manner.

Frau Dr.-Ing. Bianca Aluculesei hat die wissenschaftlichen

Untersuchungen zu ihrer Dissertation

in Abstimmung mit ihrer Tätigkeit bei der Firma SC

Confectii Integrate Moldova SRL. in enger Kooperation

mit dem ITM ausgeführt. Dafür weilte sie mehr als

ein Jahr in Dresden. Die wissenschaftliche Betreuung

erfolgte in einem kooperativen Verfahren zwischen

der TU Dresden/ITM und der Technical University of

Iasi „Gheorghe Asachi” durch Frau Prof. Krzywinski

(Professur Montagetechnik) und Frau Prof. Curteza.

Zur Verteidigung waren neben dem Vorsitzenden

und den genannten Betreuern zwei weitere externe

Gutachter aus Bukarest anwesend.


Researches on the implementation of new digital

methods for the development of textile products

for people with locomotor disabilities

The work of Dr. Bianca Aluculesei aims at developing

an intelligent personalized garment design support system

for people with locomotor disabilities. The originality

and novelty of this work is to take into account all

Frau Dr.-Ing. Bianca Aluculesei zur Verteidigung ihrer

Promotionsschrift


Frau Dr.-Ing. Bianca Aluculesei zum erfolgreichen

Abschluss ihrer Dissertation recht herzlich und

wünschen ihr für ihre weitere berufliche und private

Zukunft alles Gute und viel Erfolg.

91

Jahresbericht 2019


Daniel Weise

Am 05. September 2019 verteidigte Herr Dr.-Ing.

Daniel Weise unter dem Vorsitz von Herrn Prof.

Schmidt (Institut für Technische Logistik und Arbeitssysteme)

seine am Institut für Textilmaschinen und

Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden

erarbeitete Dissertation „Konstruktiv-technologische

Entwicklung von Hochleistungs-Drehergeweben

für Hightech-Anwendungen“.

Die Promotionsschrift wurde durch Herrn Prof. Cherif

(ITM) und Herrn Prof. Ficker (Hochschule Hof, Institut

für Materialwissenschaften) begutachtet. Als

Beisitzende begleiteten Frau Prof. Krzywinski (ITM)

und Herr Prof. Rödel (ITM) das Promotionsverfahren.

Daniel Weise studierte ab dem Wintersemester

2006/07 an der TU Dresden Wirtschaftsingenieurwesen

mit den Vertiefungsrichtungen Textiltechnik,

Technologie- und Innovationsmanagement sowie

Industrielles Management. Das Studium schloss er

mit einer Diplomarbeit am ITM ab. Seit 2012 ist Daniel

Weise als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe

Flächenbildungstechnik beschäftigt.

Er bearbeitete Forschungsprojekte mit den Themenschwerpunkten:

Gewebeentwicklung insbesondere

Drehergewebe für Faserkunststoffverbunde und

Textilbeton sowie Vliesstoff- und Preformentwicklung

für faserverstärkte Keramiken. Im Rahmen seiner

Dissertation beschäftigte sich Daniel Weise mit

der Dreherwebtechnik und konnte mittels durchgeführter

konstruktiv-technologischer Modifikationen

an einer Webmaschine erstmalig zeigen, dass die

schädigungsarme Verarbeitung von groben Hochleistungswerkstoffen

prozesssicher möglich ist.


Konstruktiv-technologische Entwicklung von

Hochleistungs-Drehergeweben für Hightech-

Anwendungen

Die Dissertation beschreibt die konstruktiv-technologische

Modifikation einer EasyLeno ® 2T Webmaschine

der Firma Lindauer DORNIER GmbH. Auf Basis

dieser Maschinenmodifikation ist es erstmals möglich,

Drehergewebe aus groben Hochleistungsfaserstoffen

schädigungsminimal zu halbdreherbindigen

Geweben zu verarbeiten.

Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten parametrisierten

geometrischen Modelle der neuartigen

Drehergewebe bilden die Grundlage für eine effiziente

virtuelle Produktentwicklung. Zur logischen

und strukturellen Durchdringung wurden Polynomfunktionen

entwickelt, die die Verstärkungsfadenverläufe

in der Einheitszelle in Abhängigkeit von

Struktur- und Materialparametern analytisch sowie

realitätsnah beschreiben. Die auf Basis der geometrischen

Modellierung identifizierten Wirkzusammenhänge

zwischen den Webprozess- und den Gewebegeometrieparametern

ermöglichen die Fertigung

von Drehergeweben mit einem maßgeschneiderten

Spannungs-Dehnungs-Verhalten für ein breites

Anwendungsportfolio.

Den Nachweis der besonderen Leistungsfähigkeit

der neuartigen dreherbindigen Gewebe erfolgte

experimentell durch die Analyse des Zugspannungsverhaltens

von mit diesen Geweben verstärkten

Faserverbundprobenkörpern. Die ermittelte mittlere

Zugfestigkeit von drehergewebeverstärkten Faserkunststoffverbundprobenkörpern

zeigt eine um

30 % erhöhte Zugfestigkeit gegenüber klassischen

köperbindigen Verstärkungsgeweben mit gleichem

Flächengewicht.

Die Ergebnisse der Dissertation schaffen eine fundierte

Wissensbasis für eine effiziente Entwicklung

von maßgeschneiderten Verstärkungsgeweben und

leisten damit einen substantiellen Beitrag zur Entwicklung

von energie- und ressourceneffizient hergestellten

faserverstärkten Verbundstrukturen.

Constructive-technological development of highperformance

leno fabrics for high-tech applications

Herr Dr.-Ing. Daniel Weise mit der Prüfungskommission

The dissertation describes the constructional and technological

modification of an EasyLeno ® 2T weaving

machine from Lindauer DORNIER GmbH. Based on this

machine modification, it is possible for the first time to

process leno fabrics made of coarse high performance

fibers into half leno fabrics with minimum damage.

The parameterized geometric models of the new leno

fabrics developed in the course of this work form the

basis for efficient virtual product development. For logical

and structural penetration, polynomial functions

were developed which describe the reinforcing thread

courses in the unit cell analytically and realistically as

a function of structural and material parameters. The

interactions between the weaving process parameters

and the fabric geometry parameters identified based on

92

Promotionen

the geometric modelling enable the production of leno

fabrics with a tailor-made stress-strain behaviour for a

wide range of applications.

The special performance of the novel leno-bonded fabrics

was demonstrated experimentally by analysing the

tensile stress behaviour of fibre composite specimens

reinforced with these fabrics. The determined average

tensile strength of leno weave reinforced fibre-plastic

composite specimens shows a 30 % increase in tensile

strength compared to classical twill-bonded reinforcing

fabrics of the same weight per unit area.

The results of the dissertation create a profound knowledge

base for an efficient development of tailor-made

reinforcement fabrics and thus make a substantial contribution

to the development of energy and resource

efficient produced fiber reinforced composite structures.


Herrn Dr.-Ing. Daniel Weise zum erfolgreichen

Abschluss seiner Dissertation recht herzlich

und wünschen ihm für seine weitere berufliche und

private Zukunft alles Gute und viel Erfolg.


Abolhasan Nazarinezhad Giashi

Am 18. September 2019 verteidigte Herr Dr.-Ing.

Abolhasan Nazarinezhad Giashi unter dem Vorsitz

von Herrn Prof. Wagenführ (Institut für Naturstofftechnik)

seine Dissertation „Modeling and Simulation

of High Dynamic Processes for Laminated

Composite Materials with Nonlinear Characteristics“.

Herr Dr.-Ing. Giashi hat die wissenschaftlichen

Untersuchungen zu seiner Dissertation extern parallel

zu seiner Tätigkeit bei der Firma SIG Combibloc in

enger Kooperation mit dem ITM ausgeführt und die

Dissertation an der Fakultät Maschinenwesen der TU

Dresden eingereicht. Die wissenschaftliche Betreuung

erfolgte am ITM durch Herrn Prof. Cherif. Die

Promotionsschrift wurde durch Herrn Prof. Cherif

(ITM) und Herrn Prof. Majschak (Institut für Naturstofftechnik)

begutachtet. Als Beisitzende begleiteten

Frau Prof. Krzywinski (ITM) und Herr Prof. Kaliske

(Institut für Statik und Dynamik der Tragwerke)


Herr Dr. Giashi hat im Iran an der K.N. Toosi University

of Technology und an der Universität Guilan

Maschinenbau studiert. Nach verschiedenen Anstellungen

im Iran kam er 2012 nach Deutschland und

hat sich an der TU Dresden in den Masterstudiengang

„Advanced Computational Engineering“ eingeschrieben,

den er erfolgreich abschließen konnte.

Seit 2015 hat er als Doktorand in einem gemeinsamen

Projekt der SIG Combibloc GmbH, der Tudatex

GmbH und des ITM eine Simulationsplattform

entwickelt und validiert, mit der Verpackungsmaterial,

das aus komplexen Kartonverbundlaminaten

besteht, präzise modelliert und das Materialverhalten

bei hochdynamischen Verarbeitungs- und

Umwandlungsprozessen vorhergesagt werden kann.

Herr Dr.-Ing. Abolhasan Nazarinezhad Giashi mit der

Prüfungskommission


Modellierung und Simulation von hochdynamischen

Prozessen für beschichtete Verbundmaterialien

mit nonlinearen Eigenschaften

Aufgrund ihrer spezifischen Vorteile, wie Flexibilität,

Hygiene, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit

werden Kartonverbundwerkstoffe häufig

als Lebensmittel- und Getränkeverpackungen

eingesetzt. Das Verpackungsmaterial besteht aus

mehrlagigen Laminaten geteilt aus mehreren Kartonlagen,

einer dünnen Aluminiumfolie und mehreren

Polyethylen-Schichten. Im Vergleich zu anderen

herkömmlichen Faserverbundstrukturen, wie etwa

Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffe, weisen kartonbasierte

Verpackungen eine extrem dünne Verbundstruktur

auf, die über deutlich weichere Materialeigenschaften

verfügt.

Um eine robuste und gut geformte handelsübliche

Verpackung zu erhalten, werden in der Regel

eine Reihe von Verarbeitungsprozessen durchgeführt,

z. B. Rillen, Falten und Versiegelung. Neben

den strukturellen und geometrischen Aspekten

müssen verschiedene technische Voraussetzungen

in Bezug auf Funktionalität, Steifigkeit und Robustheit

der Verpackung gewährleistet werden. Während

der Verarbeitungsprozesse, insbesondere bei

höheren Produktionsraten, treten häufig unerwartete

Betriebsfehler auf, die zu Materialbeschädigung

und unerwünschter Delamination zwischen

den Kartonlagen und somit zu Qualitäts- und Leistungseinbußen

führen. Deshalb ist es notwendig,

das Verhalten des Verpackungsmaterials während

der Verarbeitungsprozesse zu verstehen und zu charakterisieren.

Hierfür bieten verschiedene Simulationstechniken

ein geeignetes Werkzeug, um Materialcharakteristiken

und Verarbeitungsprozesse zu

analysieren und um fundierte Vorhersage des Materialverhaltens

zu erhalten, insbesondere bei veränderten

Material- und Prozessparametern, wie z. B.

93

Jahresbericht 2019

Holzfasertypen, -dichte und -orientierung oder auch

bei veränderter Werkzeuggeometrie und Verarbeitungsgeschwindigkeit.

Eine Reihe von quasistatischen und Hochgeschwindigkeitszugversuchen

wurden durchgeführt, um die

mechanischen Eigenschaften des anisotropen Materials

zu ermitteln. Neben dem klassischen Zugversuch

wurden auch verbesserte Tests speziell zur

Messung der Scherfestigkeit in den Kartonzwischenlagen

durchgeführt. Weitere Tests, wie der starre

Blockschertest (Rigid Block Shear Test) und der sog.

Doppelte Kerbschertest (Double Notch Shear Test)

wurden durchgeführt, um den Verlauf der Schubspannung

über die Kartondicke zu erhalten. Darüber

hinaus wurden Zugversuche senkrecht zu Kartonebene

(Z-Directional Tensile Test) durchgeführt,

um die Eigenschaften der Kartonzwischenlagen zu

charakterisieren.

Zur Simulation des Materialverhaltens unter hoch

dynamischen Belastungen wurde ein mathematisches

Modell basierend auf der Finite-Elemente-Methode

(FEM) ausgearbeitet und in die Softwareumgebung

ABAQUS implementiert. Das

Simulationsmodell umfasst sowohl eine konstitutive

elasto-plastische Formulierung des Materialverhaltens

als auch eine Beschreibung der Interaktion in

den Kartonzwischenlagen im Hinblick auf die Simulation

von Delaminationen. Eine Formulierung nach

den Hill-Kriterien wurde verwendet, um das anisotrope

elastisch-plastische Verhalten des Materials unter

Berücksichtigung der Deformationsgeschwindigkeit

zu beschreiben. Die Wechselwirkung zwischen den

Kartonlagen und die entsprechende Delamination

während der Rill- und Faltvorgänge wurden durch

anisotrope konstitutive Traktions-Separationskurven

modelliert, die auf dem relativen Gleiten und

Öffnen der benachbarten Grenzflächen basieren.

Die wichtigsten Simulationsparameter wurden in

Bezug auf die Rechengenauigkeit, Simulationskosten

und Effizienz umfassend untersucht und optimiert.

Anschließend wurden die erhaltenen numerischen

Ergebnisse mit verfügbaren Versuchsdaten

für praktische statische und dynamische Rill- und

Faltprozesse erfolgreich validiert. Die aktuelle Arbeit

bietet ein validiertes numerisches Modell und eine

Plattform zur Simulation und präzisen Vorhersage

des Verhaltens komplexer Kartonverbundmaterialien

unter Einwirkung von hoch dynamischen Belastungen,

wie im Falle der Rill- und Faltprozesse.

Modeling and Simulation of High Dynamic Processes

for Laminated Composite Materials with Nonlinear

Characteristics

Due to their specific advantages such as flexibility,

hygiene, cost-effectiveness and environmental compatibility,

paperboard composite materials are widely used

for food and beverage packaging. The packaging materials

are made of multi-layer sandwich laminates and

mainly consists of several carton plies, a thin aluminium

foil and several polyethylene layers. Compared to

other conventional composite structures, such as carbon

fibre composites, carton-based packages have an

extremely thin composite structure with significantly

softer material properties. To obtain a robust and wellformed

commercial packaging, many manufacturing

processes are usually carried out, for instance creasing,

folding or bottom and gable sealing. In addition to the

structural and architectural aspects, various technical

requirements must be met regarding functionality, rigidity

and robustness of the packaging. During the converting

procedures; especially at higher production speeds,

unexpected operational flaws might be observed often

for material rupture and inter-layer delamination influencing

the quality of a package performance. Furthermore,

to examine the new paperboard material generations

and operational developments, it is necessary to

characterize and predict materials behaviour and packaging

process if higher converting speeds, extended performance

and efficiency are demanded. To satisfy the

above-mentioned technical requirements, mathematical

modelling and simulation methods are an appropriated

way to formulate the paperboard material characteristics

and analyse converting processes such as creasing

and folding.

A series of quasi-static and high-speed tensile tests were

carried out to determine the mechanical properties of

the highly anisotropic carton material. In addition to the

classical tensile test, improved tests were also conducted

specifically to measure the shear strength of the paperboard

plies. Tests such as the Rigid Block Shear Test (RST)

and the Double Notch Shear Test (DNST) were performed

to obtain the shear stress curve and maximum shear

strength across the paperboard thickness, respectively.

Furthermore, the z-directional tensile test (ZDT) was also

employed to identify the paperboard interfacial characteristics

in terms of traction-separation curves.

A mathematical model based on the finite element

method (FEM) has been developed and implemented in

the commercial ABAQUS software to simulate material

behavior under highly dynamic loads. The simulation

model includes both constitutive elasticplastic formulation

of packaging composite structure and a description

of interlayer interaction and delamination between the

composite plies as well. A formulation according to the

Hill´criteria has been used to formulate the anisotropic

elastic-plastic behaviour of the material based on its

rate-dependent characteristics. The interaction between

the paperboard layers and the corresponding delamination

during the creasing and folding processes have

been implemented using an anisotropic traction separation

model in respect to the relative sliding and opening

of the adjacent interfaces.

The most important simulation parameters have been

comprehensively investigated and optimized regarding

the calculation accuracy, simulation costs and efficiency.

Subsequently, the obtained numerical results were

successfully validated with available experimental data

for practical static and dynamic creasing and folding

processes.


Herrn Dr.-Ing. Nazarinezhad Giashi zum

erfolgreichen Abschluss seiner Dissertation recht

herzlich und wünschen ihm für seine weitere berufliche

und private Zukunft alles Gute und viel Erfolg.

94

Auszeichnungen, Ehrungen und Würdigungen

AUSZEICHNUNGEN, EHRUNGEN UND WÜRDIGUNGEN

• Gemeinsame Entwicklung von

Textil- und Kunststofftechnikern

aus den Technischen Universitäten

Dresden und Clausthal mit dem AVK

Innovationspreis 2019 in der Kategorie

„Forschung/Wissenschaft“ geehrt

Am 10. September 2019 wurden im Rahmen der

Composite Europe 2019 in Stuttgart die AVK-Innovationspreise

2019 verliehen. Wissenschaftlerinnen

und Wissenschaftler des Institutes für Polymerwerkstoffe

und Kunststofftechnik (PuK) der TU Claustahl

und des Institutes für Textilmaschinen und Textile

Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden

erhielten für ihre gemeinsame „Entwicklung

eines simulationsgestützten Verfahrens zur schnellen

Imprägnierung großer und komplexer Strukturen

auf Basis neuartiger textiler Halbzeuge mit integrierten

temporären Strömungskanälen“ den AVK-Preis

in der Kategorie „Forschung/Wissenschaft“.

Dr.-Ing. Dilmurat Abliz, M. Sc. Amke Eggers, Prof. Dr.-

Ing. Gerhard Ziegmann und Prof. D.-Ing. Dieter Meiners

vom PuK der TU Clausthal sowie Dipl.-Ing. David

Hoffmann, Dr.-Ing. Wolfgang Trümper und Prof. Dr.-

Ing. Chokri Cherif vom ITM der TU Dresden gehören

zum Preisträgerteam und nahmen die in der Fachwelt

hoch angesehene Auszeichnung dankend entgegen.

Die Herstellung großflächiger Faserkunststoffverbund-Bauteile,

z. B. von Rotorflügeln an Windkraftanlagen,

im VARI-Infiltrationsverfahren ist aktuell mit

einer hohen Zykluszeit, einem hohen Materialabfall

und einem hohen manuellen Arbeitsaufwand verbunden.

Neben dem zeitintensiven Laminataufbau

ist insbesondere der Infiltrationsprozess aufgrund

der langen Fließwege sehr langwierig. Dieser wird

maßgeblich durch die Durchlässigkeit, der sogenannten

Permeabilität, der textilen Struktur beeinflusst.

In der Praxis werden daher zur Beschleunigung

Harzverteil- und Fließunterstützungssysteme

eingesetzt, die zu einem hohen Abfallaufkommen

führen.

Mit der erfolgreichen prämierten Entwicklung eines

Verfahrens zur simulationsgestützten, textiltechnischen

Integration temporärer Strömungskanäle

in textile Verstärkungshalbzeuge ist eine deutliche

Erhöhung der Permeabilität und damit eine Senkung

der Infiltrationszeiten um ca. 50 % bei gleichen

mechanischen Bauteileigenschaften erreichbar.

Bei Verwendung der neuartigen Halbzeuge

sind für die Infiltration keine zusätzlichen Fließhilfen

und komplexe Matrixzuführ- und Verteilsysteme

mehr notwendig. Dadurch ist zusätzlich die Vor- und

Nachbereitungszeit des Prozesses, sowie das Abfallaufkommen

deutlich reduziert. Somit wird mit den

Entwicklungen eine neue ressourcenschonende und

nachhaltige Methode zur schnellen Fertigung von

Faserverbundbauteilen bereitgestellt.

Die gemeinsamen Arbeiten beider Institute erfolgte

im Rahmen eines IGF-Vorhaben der Forschungsvereinigung

Dechema e.V. und wurde über die AiF im

Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen

Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium

für Wirtschaft und Energie aufgrund eines

Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Die Preisträger danken den genannten Institutionen

für die Bereitstellung der finanziellen Mittel sowie

allen Firmen des projektbegleitenden Ausschusses

für die fachliche Unterstützung.

Verleihung des AVK

Innovationspreises, v.l.n.r:

Prof. Dr. Jens Ridzewski,

DI David Hoffmann, Dr.

Dilmurat Abliz, Dr. Wolfgang

Trümper, Dr. Rudolf

Kleinholz © AVK e.V.

95

Jahresbericht 2019

• Paul Schlack Honorary Award 2019 für

Herrn Dipl.-Ing. Hendrik Florian Pötzsch

Im Rahmen der Eröffnung des 58. Dornbirn-

GFC 2019 wurde Herr Dipl.-Ing. Hendrik Florian

Pötzsch am 11. September 2019 mit dem Paul

Schlack Honorary Award 2019 für seine Diplomarbeit

„Untersuchung zum Einfluss der Prozessparameter

des Lösemittelnassspinnens für die

Herstellung defektarmer Polyacrylnitril-Precursorfasern“

geehrt.

• Drei Absolventen vom ITM als beste

Absolventen der Textil-Hochschulen

geehrt

Der Verein Deutscher Textilveredlungsfachleute e.V.

(VDTF) wahrt und fördert die wissenschaftlichen und

technischen Interessen der Textilveredler sowie aller

mit der Textilveredlung direkt oder indirekt befassten

Fachleute. Er hat sich zur Aufgabe gestellt, Lehre

und Forschung auf den Gebieten der Textilveredlung

zu fördern. Im Rahmen dieser Aufgabe werden

auf dem Textilveredlertag des VDTF, der vom Fachverband

VDTF e.V. in 2-jährigem Rhythmus an wechselnden

Orten veranstaltet wird, die Absolventen der

deutschen Hochschulen (Fachrichtung Textil- und

Bekleidungstechnik) mit der besten Abschlussnote

aus den vorhergehenden zwei Jahren geehrt.

Vom 18. bis 19. Oktober 2019 fand unter dem Leitthema

„Die deutsche Textilindustrie als Vorreiter

der Nachhaltigkeit im globalen Wettbewerb“ der

12. Textilveredlertag in Bayreuth statt. Im Rahmen

der Ehrungen wurden die besten Absolventen der

Jahre 2018 und 2019 der Technischen Universität

Dresden und der Hochschulen Reutlingen und Albstadt-Sigmaringen

geehrt.

Preisverleihung im Rahmen der 58. Dornbirn-GFC 2019;

v.l.n.r: Frederic van Houte, Dr. rer nat. Rolf-Dieter Hund,

Hendrik Florian Pötzsch und Prof. Hilmar Fuchs

© Kirstin Toedling

In seiner Diplomarbeit beschäftigte sich Herr Pötzsch

mit der Parametrisierung der Lösemittelnassspinnanlage

(Firma Fourné Maschinenbau GmbH,

Deutschland) für die Erspinnung von Polyacrylnitril-

Precusoren, dem Halbzeug für die Herstellung von

Carbonfasern. Darauf aufbauend wurde der Einfluss

von qualitativ hochwertigen Graphen (Sixonia Tech

GmbH, Deutschland) als Additiv im Precursor untersucht

und anschließend die mechanischen und thermodynamischen

Eigenschaften ermittelt.

Herr Pötzsch schloss sein Studium in der Studienrichtung

Verarbeitungs- und Textilmaschinenbau am

ITM mit der erfolgreichen Verteidigung seiner Diplomarbeit

2018 ab. Seit März 2019 ist er als wissenschaftlicher

Mitarbeiter in der Forschungsgruppe

„Bio- und Medizintextilien“ am ITM tätig.

Beste Absolventen der Jahre 2018 und 2019 der Technischen

Universität Dresden, der Westsächsischen Hochschule

Zwickau und der Hochschulen Reutlingen und

Albstadt-Sigmaringen; © VDTF e.V.

Vom Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik

der TU Dresden wurden

folgende drei Studierende mit einem Buchpreis ausgezeichnet:

• Natascha Steger (li.) – Masterstudiengang

Textil- u. Konfektionstechnik, 2018

• Dominik Nuss (Mitte) – Diplomstudiengang

Maschinenbau / Studienrichtung Verarbeitungsmaschinen

und Textilmaschinenbau, 2018

• Hung Le Xuan (2. v. re.) – Diplomstudiengang

Maschinenbau / Studienrichtung Verarbeitungsmaschinen

und Textilmaschinenbau, 2019

96

Auszeichnungen, Ehrungen und Würdigungen

• Zwei hervorragende studentische

Leistungen vom ITM wieder mit Preisen

des VDMA 2019 geehrt

Am 28. November 2019 wurden wieder die Förderund

Kreativitätspreise 2019 der Walter Reiners-Stiftung

des VDMA, Fachverband Textilmaschinen an

Studierende und Nachwuchswissenschaftler deutscher

Universitäten für Spitzenleistungen in Studium

und Promotion verliehen. Die Förder- und Kreativitätspreise,

die bundesweit ausgeschrieben werden,

wurden durch Herrn Peter D. Dornier, Vorstandsvorsitzender

der Walter Reiners-Stiftung, an insgesamt

6 Nachwuchswissenschaftler in Dresden im Rahmen

der Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile

Conference 2019, die vom 28.11. – 29.11.2019 in

Dresden stattfand, verliehen.

Zwei der sechs Preise der Walter Reiners-Stiftung

des VDMA gingen an ehemalige Studierende des ITM,

die für ihre erfolgreich abgeschlossenen Studienarbeiten

ausgezeichnet worden sind.

Herr Tim Kaluza erhielt den Förderpreis des Deutschen

Textilmaschinenbaues 2019 für seine Diplomarbeit

„Entwicklung eines Bebinderungsmoduls

für die lokale Applikation von Pulverbindern

zur automatisierten Fertigung maschenfreier

Multiaxialgelege“.

Herr Hendrik Pötzsch wurde mit dem Kreativitätspreis

des Deutschen Textilmaschinenbaues 2019

für seine Studienarbeit „Entwicklung Nanokohlenstoff-modifizierter

Precursorfasern mittels Lösemittelnassspinntechnik

zur Herstellung funktioneller

Carbonfasern“ ausgezeichnet.

Herr Hendrik Pötzsch

Herr Tim Kaluza

Die weiteren Auszeichnungen gingen an Studierende

und Wissenschaftler der TU Chemnitz und der

RWTH Aachen.

• Förderpreise 2019 des Freundes- und

Förderkreises des ITM der TU Dresden

e. V. für herausragende Graduierungsarbeiten

verliehen

Anlässlich der Aachen-Dresden-Denkendorf International

Textile Conference 2019, die vom 28.11. –

29.11.2019 in Dresden stattfand, wurden während

der Plenarveranstaltung zwei Förderpreise des

Freundes- und Förderkreises des ITM der TU Dresden

e.V. für herausragende Graduierungsarbeiten

durch Herrn Dipl.-Ing. Gert Bauer, Vorsitzender des

Freundes- und Förderkreises des ITM der TU Dresden

e.V. und Geschäftsführender Gesellschafter Curt

Bauer GmbH, Aue an Herrn Dipl.-Ing. Patrick Sauer

und Herrn M. Sc. Arturo Romero Karam verliehen.

Herr Dipl.-Ing. Patrick Sauer erhielt die Auszeichnung

für seine Diplomarbeit „Entwicklung und

Umsetzung eines Maschinenmoduls für Multiaxialkettenwirkmaschinen

zur Realisierung lokal

variabler Schussfadenabschnittslängen durch

Ausformung von Schussfadenreserven“. Zielsetzung

dieser technologisch und konstruktiv hoch

innovativen Arbeit bestand in der Entwicklung eines

Maschinenmoduls, das Schussfadenreserven ausbildet,

um lokal variable Schussfadenabschnittslängen

für die Multiaxialkettenwirkmaschine Malimo 14024

zu realisieren. Mit Hilfe der vom Herr Sauer entwickelten

Technik wird es für kleine und mittlere Unternehmen

(KMU) möglich sein, textile endkonturgerechte

3D-Verstärkungsstrukturen verzerrungsfrei

herzustellen. Die Ergebnisse der Arbeit tragen zur

einer Reduzierung der Herstellungskosten für komplexe

Bauteile und einer damit einhergehenden

Schonung der Ressourcen bei.

Preisträger (Herr H. Pötzsch 3. v. r., Herr Tim Kaluza

2. v. l.) mit Herrn Peter D. Dornier (2. v. r.) zur Verleihung

in Dresden während der Aachen-Dresden-Denkendorf

International Textile Conference 2019

Herr Sauer war in der Zeit vom Oktober 2012 bis

März 2018 an der TU Dresden immatrikuliert und

ist seit seinem erfolgreichen Abschluss als wissenschaftlicher

Mitarbeiter am ITM/Professur für Textiltechnik

tätig. Er bearbeitet und koordiniert selbstständig

interdisziplinäre Forschungsprojekte auf

97

Jahresbericht 2019

Dr.-Ing. Dilbar Aibibu (Geschäftsführerin des Freundes- und Förderkreises des ITM der TU Dresden e.V.), Gert Bauer

(Vorsitzender des Freundes- und Förderkreises des ITM der TU Dresden e.V. / Geschäftsführender Gesellschafter Curt

Bauer GmbH, Aue), M. Sc. Arturo Romero Karam (Preisträger), Dipl.-Ing. Patrick Sauer (Preisträger) und Prof. Dr.-Ing.

habil. Dipl.-Wirt. Ing. Chokri Cherif (Institutsdirektor des ITM); v.l.n.r.

dem Gebiet der Multimaterial-Garnstrukturen für

Hightech-Anwendungen.

Herrn M. Sc. Arturo Romero Karam erhielt den

Förderpreis für seine erfolgreich abgeschlossene

Masterarbeit „CAE-gestützter Prozess zum

3D-Druck biegesteifer Elemente auf Flachgestricke

zur Herstellung neuartiger kundenindividueller

orthopädischer Hilfsmittel“. Ziel dieser Arbeit

war die Konzeption und Fertigung einer Hybridorthese

bzw. eines orthopädischen Hilfsmittels für den

Kniebereich mittels der additiven Fertigung von biegesteifen

Elementen auf einem biegeweichen textilen

Bandagengestrick und die Erprobung der gesamten

CAE-gestützten Prozesskette für den 3D-Druck

auf Textilien. Diese Entwicklungsarbeit trägt zu einer

Gewichts- und Dimensionsreduktion sowie einer

Funktionssicherung bei. Herr Karam zeigte hierbei,

dass durch die Kombination biegeweicher und biegesteifer

textiler Strukturen mittels additiver Fertigung

die Funktionsgrenzen von Bandagen und

Softorthesen im Form neuartiger individualisierter

orthopädischer Hilfsmittel erweitert werden kann.

Herr Karam war in der Zeit vom Oktober 2014 bis

Juni 2019 an der TU Dresden immatrikuliert und ist

seit Januar 2020 als wissenschaftlicher Mitarbeiter

am ITM/Professur für Montagetechnik für textile

Produkte tätig.

Im Freundes- und Förderkreis (FFK) des ITM der TU

Dresden e.V. haben sich Vertreter von Unternehmen

und Instituten der Textil- und Konfektionsbranche,

des Textilmaschinenbaus, des Leichtbaus und

Prüfgerätehersteller des gesamten Bundesgebietes

zusammengeschlossen. Das Ziel des FFK ist die Förderung

der Forschung und Ausbildung am Institut

für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik,

u. a. durch Anregung von Forschungsaufgaben

und die Unterstützung der Ausbildung

durch Finanzierung oder Mitfinanzierung von Materialien

und Geräten für die Lehre. Besonders hilfreich

ist auch, dass die Studenten durch ein erhebliches

Engagement der Mitgliedsfirmen des FFK und

des VDMA jährlich Exkursionen zu den modernsten

Firmen unserer Branche durchführen können. Des

Weiteren vergibt der FFK regelmäßig im Rahmen der

Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile

Conference Förderpreise für herausragende Graduierungsarbeiten,

die sich durch hohe Wissenschaftlichkeit

bzw. Praxisrelevanz auszeichnen.

98

Präsentationen und Tagungsberichte

PRÄSENTATIONEN UND TAGUNGSBERICHTE

• 24. Nationales SAMPE Symposium 2019

Das 24. Nationale SAMPE Symposium 2019 fand

vom 06. bis 07. Februar 2019 im Deutschen Hygiene

Museum in Dresden statt und wurde zum ersten

Mal durch die beiden Institute Leichtbau und Kunststofftechnik

(ILK) sowie Textilmaschinen und Textile

Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden

in enger Kooperation mit dem Freundes- und

Förderkreis des ITM der TU Dresden e.V. organisiert.

Seit 1995 richtet SAMPE Deutschland e.V. jährlich im

Frühjahr ein nationales Symposium an einem der

© Max Vater

Werkstoffzentren in Deutschland aus. Darüber hinaus

unterstützt der Verein den wissenschaftlichen

Nachwuchs durch die Vergabe des jährlich ausgeschriebenen

SAMPE Innovationspreises sowie durch

ein Reisesponsoring für Studierende zur Teilnahme

am nationalen Symposium.

Unter dem Motto „Textilbasierte Verbundwerkstoffe

- Von der Forschung in die Praxis“ fand

in Dresden ein lebhafter Austausch von Wissen

und neuen Entwicklungen im Bereich der Faserkunststoffverbunde

statt. Im Rahmen dieses Symposiums

haben renommierte Fachexperten aus

der Industrie und Forschung über neueste Prozess-

und Produktentwicklungen für textilverstärkte

Faserverbundwerkstoffe berichtet. Den rund 120

Teilnehmern wurde ein spannendes Programm mit

Beiträgen zu intelligenten textilbasierten Leichtbausystemen

aus der Wissenschaft und Industrie angeboten.

Einen Schwerpunkt lag hierbei insbesondere

auf die Präsentation exzellenter und interdisziplinärer

Forschungs-Highlights von der TU Dresden

und weiteren Dresdner Forschungszentren. Darüber

hinaus offerierten am 2. Tag ausgewählte Firmen

sowie Dresdner Start-ups erfolgreiche Transferbeispiele,

die von der Wissenschaft in die Praxis

überführt worden sind.

Weitere Highlights des Symposiums bildeten am

ersten Veranstaltungstag die Verleihung der SAM-

PE-Innovationspreise sowie die Besichtigung der

Maschinentechnika und Forschungslabore der beiden

TU-Institute ILK und ITM, bei denen sich die

Teilnehmer von der exzellenten Infrastruktur beider

Institute einen umfassenden Überblick verschaffen

konnten. Das Symposium wurde mit einer Abendveranstaltung

im Restaurant „Dresden 1900“ abgerundet,

bei der sich die Teilnehmer in angenehmer

und gemütlicher Atmosphäre über Trends und Entwicklungen

im Faserverbundbereich austauschten

sowie neue Kontakte knüpfen konnten.

© Max Vater

99

Jahresbericht 2019

Besichtigung des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden

Besichtigung des Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden

Das SAMPE Symposium sieht sich ebenso als jährliche

Plattform für den interdisziplinären Ideen- und

Wissensaustausch zwischen den Teilnehmern aus

den vielen Fertigungsbereichen entlang der gesamten

textilen Prozesskette bis zum Einsatz der Faserverbundwerkstoffe

im Endprodukt unter Berücksichtigung

der globalen Megatrends. Daher war es für

die Organisatoren des ILK und ITM eine große Freude,

dass das 24. SAMPE Symposium in Dresden ausgetragen

wurde und die beiden veranstaltenden Forschungsinstitute

der TU Dresden als prädestinierter

Gastgeber und Ausrichter des Symposiums fungierten.

100


• 26. Innovationstag Mittelstand des

BMWi am 09. Mai 2019

Auf dem Freigelände der AiF Projekt GmbH in Berlin

fand am 09. Mai 2019 der Innovationstag Mittelstand

des Bundesministeriums für Wirtschaft und

Energie (BMWi) statt. Mehr als 300 Aussteller (Unternehmen,

Forschungseinrichtungen sowie Kooperationsnetzwerke)

aus ganz Deutschland und dem

Gastland Österreich präsentierten den rund 1800

Besuchern neue Produkte, Verfahren und Dienstleistungen,

deren Entwicklung mit Unterstützung des

Bundes möglich wurde. Christian Hirte, der damalige

parlamentarische Staatssekretär beim Bundesminister

für Wirtschaft und Energie und Beauftragter

der Bundesregierung für Mittelstand, eröffnete die

Veranstaltung und zeichnete besonders erfolgreiche

Projekte aus der Förderung im „Zentralen Innovationsprogramm

Mittelstand (ZIM)“ aus.

Das ITM war am Stand des Forschungskuratoriums

Textil e.V. vertreten und stellte den, im Rahmen des

erfolgreich abgeschlossenen IGF-Projektes „3D-Verstärkungsgitter“

(IGF-Nr. 18868 BR) entwickelten,

Textilbetondemonstrator aus. Der Demonstrator

zeigt die geometrischen Möglichkeiten der durch

die neuentwickelte Technologie umsetzbaren variablen

Fadenabschnittslängen in Kett- und Schussrichtung

in Bezug auf Vorformgrad und lastpfadgerechte

Fadenlagen.

(Autor: Julius Steinberg)

© FKT e.V.

• ITM auf der TECHTEXTIL 2019

© FKT e.V.

Herr Steinberg im Gespräch über dem im Rahmen des

erfolgreich abgeschlossenen IGF-Projektes

„3D-Verstärkungsgitter“ entwickelten Textilbetondemonstrators

am Stand des Forschungskuratoriums Textil e.V.

Das Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik

(ITM) der TU Dresden präsentierte

vom 14. bis 17. Mai auf der TECHTEXTIL

2019 und TEXPROCESS 2019 seine Forschungsaktivitäten,

die sich in zahlreichen interdisziplinären branchenübergreifenden

Forschungsprojekten wiederspiegeln.

An dieser Stelle danken wir dem Forschungskuratoriums

Textil e.V. für die stets sehr gute

Zusammenarbeit und für die Möglichkeit der

Präsentation unserer Forschungsergebnisse

zum Innovationstag in Berlin.

Die Forschungsaktivitäten am ITM, die vorzugsweise

auf der TECHTEXTIL offeriert wurden, sind auf die

Bereiche Maschinen-, Technologie- und Produktentwicklung

(Faserverbundwerkstoffe, Bautextilien, textile

Architektur, Bio- und Medizintextilien, Textilien

für Sensornetzwerke/Funktionstextilien, konfektionierte

Produkte/Preforming) fokussiert und beinhalten

u. a. die Entwicklung und Verarbeitung von

101

Jahresbericht 2019

High-Tech-Fasern aus Carbon, Glas, Aramid, Stahl

und Keramik, die Entwicklung innovativer Verarbeitungstechnologien

für diese Fasern sowie die funktionsintegrierte

Entwicklung von textilen Halbzeugen

und Textilprodukten in Zukunftsfeldern. Ergänzt

werden die Forschungsaktivitäten durch die Modellierung

und Simulation von Strukturen und Prozessen.

Diese interdisziplinären Aktivitäten erfordern

besonders die Entwicklung von neuartigen Fadenund

Hybridgarnkonstruktionen, 2D- und 3D-Verstärkungshalbzeugen,

Ausrüstungs- und Funktionalisierungstechnologien

sowie der dazu notwendigen

Maschinentechniken.

Weitere aktuelle Forschungsergebnisse der Professur

für Konfektionstechnik des ITM wurden auf der

parallel stattfindenden TEXPROCESS offeriert. Dazu

zählten u. a.:

• 3D-Produktentwicklung, CAE-Techniken, u. a. auf

Basis kinematischer Menschmodelle,

• Beanspruchungssimulation für Funktionskleidung

(thermodynamisch, strömungsmechanisch),

• additive Fertigung zur Kombination biegeweicher

und biegesteifer textiler Strukturen für

orthopädische Hilfsmittel,

• 3D-Leistengradierung,

• digitale Haptik und

• innovative Fügetechniken.

102


Einen ausführlichen Bericht zum Messeauftritt auf

der TEXPROCESS finden Sie im Anschluss dieses Beitrages.

Am ITM werden neuartige komplexe Flechtgarnkonstruktionen

für bspw. die Bewehrung von Carbonbetonbauteilen,

Medizinanwendungen (Implantate,

Stents), Gas- und Flüssigkeitsfilter sowie thermische

und elektrische Elemente entwickelt, mit einer Variationsflechtmaschine

der Firma Herzog umgesetzt

und erstmalig zur TECHTEXTIL 2019 präsentiert. Die

Variationsflechtmaschine bietet die Möglichkeit, mit

bis zu 32 Klöppeln bei einer Flügeldrehzahl von bis zu

200 U/min zu arbeiten sowie 24 pneumatische angetriebene

Weichen zu stellen, um die Klöppelbahnen

höchstflexibel online zu verändern. Die zukünftige

Entwicklung umfasst eine umfangreiche Modifikation

der Klöppel für die faserschonende Verarbeitung

der Hochleistungsfasern (Carbon-, Metallfasern

usw.) und zur Entwicklung von Geflechten für medizinische

Anwendungen.


in der Dimensionierung, Entwicklung und Fertigung

von 2D- und 3D-Geweben mit maßgeschneiderten

Eigenschaften, die mit anschaulichen Demonstratoren

zur TECHTEXTIL vorgestellt wurde. Zum Aufgabenfeld

gehört die technologisch-konstruktive

Weiterentwicklung von Webmaschinen für die

Verarbeitung von Standardgarnen sowie unterschiedlichsten

Hochleistungsfasermaterialien, wie

Bändchenmaterialien, Aramid-, Glas-, Carbon- und

Keramikgarne und auch Draht zu komplexen lastangepassten

Geweben in Integralbauweisen. Ein wichtiger

Schwerpunkt liegt im durchgängigen simulationsgestützten

Engineering vom CAD-Entwurf bis

zur integral gewebten 2D- und 3D-Preform. Zu den

3D-Geweben gehören am ITM Mehrlagengewebe,

Abstandsgewebe und 3D-ausgeformte Gewebe. Ein

großes Know-how wurde im Bereich der Bindungsentwicklung

für räumliche Konstruktionen in komplexer

Bauweise erarbeitet. Mit einem Team hochqualifizierter

Wissenschaftler und Techniker sowie

unterschiedlichsten modernsten Webmaschinen

und zusätzlicher apparativer Ausstattung können

die vielfältigsten Herausforderungen der Gewebeentwicklung

erfolgreich bearbeitet und komplexe

Net-Shape-Strukturen realisiert werden.

Im Bereich textilbasierter Aktornetzwerke auf Basis

von textiltechnisch verarbeitbaren Aktormaterialien

bspw. auf Basis von Formgedächtnislegierungen

Das Forschungszentrum „Research Center Carbon

Fibers Saxony (RCCF)” an der TU Dresden ist eine

gemeinsame Forschungsinitiative im Bereich maßgeschneiderter

Carbonfasern für zukunftsweisende

Funktions- und Strukturwerkstoffe. Zur TECHTEX-

TIL wurde erstmalig die gesamte Prozesskette von

der Herstellung der Precursorfasern mittels dem am

ITM etablierten Nasspinnprozess, über die Stabilisierung

bis hin zur abschließenden Carbonisierung

offeriert. Durch den außerordentlichen Reinheitsgrad

sind die Carbonfasern für die Anforderungen

der Luft-/Raumfahrt- und der Automobilindustrie

maßgeschneidert.

103

Jahresbericht 2019

werden strukturintegrierte gewichtsparende und

kostengünstige Lösungen für Spezialkinematiken

für Anwendungen im Automotive-Bereich, im Anlagenbau

und in der Medizintechnik am ITM entwickelt,

die robotikähnliche Stell- und Greifermechanismen

sowie strömungsoptimierende formvariable Strukturen

ermöglichen. In diesem Bereich verfügt das

ITM derzeit über ein umfassendes Know-how zur

simulationsbasierten Auslegung von Aktornetzwerken

für komplexe Bewegungsmuster sowie deren

textiltechnische Integrationsmöglichkeiten, wovon

sich die Messebesucher auf dem Stand des ITM an

ausgewählten Demonstratoren einen umfassenden

Überblick verschaffen konnten. Im Mittelpunkt stehen

dabei die Bereitstellung und schonende Weiterverarbeitung

von aktorischen Funktionsfäden

mit in der Industrie und in KMU vorhandenen Herstellungsverfahren,

wie Weben und Stricken sowie

deren Integration in Faser-Kunststoff-Verbunde.

Ein weiteres Highlight stellte die Präsentation der

vielfältigen Möglichkeiten, die die Struktur- und

Prozesssimulation textiler Hochleistungswerkstoffe

und textiler Fertigungsprozesse bietet, dar. Am

ITM wird intensiv an der Modellbildung von Strukturen

und Prozessen entlang der gesamten textilen

Kette geforscht. Mittels skalenübergreifender

Modellierung und Simulation wird ein tiefgreifendes

Material- und Prozessverständnis erreicht. Dazu

werden Modelle auf Basis der Finite-Element-Methode

(FEM) auf der Mikro-, Meso- und Makroskala für

textile Strukturen, wie Gewebe, Geflechte, Gestricke,

Gelege und Vliesstoffe, entwickelt und experimentell

validiert. Die Simulation von Verarbeitungsprozessen

liefert somit anforderungsgerechte

Konstruktionen für eine anschließende strukturelle

Untersuchung und Weiterentwicklung der textilen

Halbzeuge. Im Bereich der mit Hochleistungsfasern

verstärkten Kunststoffe werden FEM-Modelle für die

Umformung des Halbzeuges im Werkzeug sowie die

strukturelle Analyse auf der Mikroskala entwickelt.

Anwendung finden die entwickelten Modelle in den

Bereichen faserverstärkte Kunststoffe, Filtertextilien,

Medizintextilien, Textilbeton und textile Membranen.

Impressionen von der TECHTEXTIL 2019 - Begeisterte

Besucher und Aussteller, einzigartige Textilinnovationen,

inspirierende Gespräche – Die Messe

Frankfurt hat die eindrucksvolle Atmosphäre

in einem Video zusammengefasst. Hierfür weilte

das Drehteam auch am Messestand

des ITM, sodass ausgewählte

Demonstratoren vom ITM hier

mit zu sehen sind. Abrufbar ist

das Video unter: https://techtextil.messefrankfurt.com/frankfurt/

de.html bzw. über den QR-Code.

104


Parallel zur TECHTEXTIL-Messe fand das TECHTEX-

TIL-Forum statt, bei dem das ITM folgende Forschungsthemen

offeriert hat:

• New type of double-walled fibre-reinforced plastic

structures in integral design for panels and

pipes

(Dipl.-Ing. Christian Franz)

• Development of hurricane protection systems

with load-adapted porosity for building protection

(Dipl.-Ing. Martin Kern)

• Development of an industrial process line for

the production of UD tapes based on recycled

carbon fiber (rCF) and thermoplastic fibers

(M. Sc. Muhammad Furqan Khurshid)

• In-situ monitoring of welded textile membranes

using fiber-based sensors

(Dipl.-Ing. Hans Winger)

• ITM auf der TEXPROCESS 2019

Die aktuellen Forschungsergebnisse der Professur

für Konfektionstechnik des ITM wurden auf

der TEXPROCESS 2019 offeriert. Um ihre Sichtbarkeit

zu erhöhen, entschied sich die Professur, sich

mit einem eigenen Stand zu präsentieren. Aufgrund

der besonderen forschungsseitigen Kompetenz im

Bereich der simulationsgestützten Produktentwicklung

wurde die Halle 4 gewählt, in der alle weltweit

führenden CAE-Anbieter und die Vertreter von

Zuschnitttechnik anwesend waren. Die Strategie ging

auf. Viele Besucher waren sehr interessiert und zeigten

sich begeistert von den Messeexponaten, die aus

den laufenden und abgeschlossenen Forschungsprojekten

resultieren. Als Eye-Catcher wurden die

Ergebnisse der kombinierten Fertigung biegeweicher

und biegesteifer Strukturen mittels additiver

Verfahren für neuartige orthopädische Hilfsmittel

demonstriert sowie die Entwicklung und Fertigung

von Softorthesen für Kinder mit neuroorthopädischen

Erkrankungen und von bedienerfreundlichen

Spezialanzügen für das Tandem-Fallschirmspringen

für Menschen mit Behinderung gezeigt. Des Weiteren

informierten ausgewählte Poster zum Leichtbau

in der Konfektionstechnik (simulationsgestützte

Preformauslegung), zur Erarbeitung kinematischer

Menschmodelle für die Passformsimulation und

3D-Konstruktion von Funktionskleidung sowie zur

Verarbeitung neuartiger Materialien mittels Hochfrequenzschweißen,

um nur einige Themen zu nennen.

Die in den Videoprojektionen dargestellten Ergebnisse

und Lösungen zur virtuellen Produktentwicklung

in 3D sowie zu innovativen Füge-, Mess- und Formgebungsverfahren

waren Grundlage für viele anregende

Gespräche mit Forschungspartnern, Industrieunternehmen

sowie zukünftigen Auszubildenden.

Natürlich gehörten auch die Studieninformationen

über das Direktstudium und den Masterstudiengang

Textil- und Konfektionstechnik zum Messestand. Auf

der Messe boten sich hervorragende Gelegenheiten,

bei in- und ausländischen Besuchern für den Masterstudiengang

zu werben.

An dieser Stelle möchten

wir der TU Dresden

ganz herzlich für

die finanzielle Unterstützung

des Messeauftritts

auf den beiden

Fachmessen TECHTEX-

TIL und TEXPROCESS

danken.

105

Jahresbericht 2019

• 17. Lange Nacht der Wissenschaften

2019

Am 14. Juni 2019 öffneten wieder verschiedenste

Dresdner Forschungseinrichtungen ihre Labore

zur Langen Nacht der Wissenschaften für Besucher

und gaben somit ihren jährlichen Einblick in den Forschungsalltag.

Wissenschaften“ und ist ein gemeinsames Projekt

mit Dresdner Hochschulen, Forschungseinrichtungen

und Unternehmen sowie der Landeshauptstadt

Dresden.

Das Netzwerk „Dresden – Stadt der Wissenschaften“

repräsentiert eine Wissenschaftslandschaft, die mit

ihren Hochschulen, Max-Planck-, Leibniz-, Helmholtzund

Fraunhofer-Einrichtungen sowie zahlreichen

Kompetenzzentren und Einrichtungen des Technologietransfers

eine der facettenreichsten in Deutschland

ist. Neben dem Juniordoktor setzt es erfolgreich

die Lange Nacht der Wissenschaften und den Dresden

Excellence Award um. Koordiniert wird das Netzwerk

von der Landeshauptstadt Dresden.

In altbewährter Weise öffnete auch das ITM von

18 Uhr bis 1 Uhr nachts wieder seine Textilmaschinenhallen.

Zahlreiche Gäste strömten wieder zum

ITM und unsere Mitarbeiter und Studenten standen

mit viel Eifer und Engagement den vielen neugierigen

Fragen der Besucher zu den verschiedenen

Web-, Wirk- und Strickmaschinen zur Herstellung

Technischer Textilien Rede und Antwort.

An über 60 Veranstaltungsorten wurde ein

anspruchsvolles Programm mit über 700 Experimentalshows,

Führungen, Ausstellungen, Vorträgen,

Filmen und Musik den über 39.000 Besuchern

präsentiert. Veranstalter der Langen Nacht der Wissenschaften

ist das Netzwerk „Dresden – Stadt der

Weiterhin erläuterten sie die Fertigung sowie Anwendungsmöglichkeiten

der ausgelegten textilen Halbzeuge

und textilverstärkten Bauteile. Des weiteren

wurden den Besuchern auch die verschiedenen

Maschinentechniken vorgeführt. Anschaulich wurde

somit unseren Gästen das Potenzial von textilbasierten

Entwicklungen für die bekannten anwendungsnahen

Disziplinen, wie z. B. Leichtbau, Bio- und

Medizintechnik, Bauwesen sowie Elektro- und Informationstechnik,

offeriert.

106


Wie jedes Jahr gab es für unsere kleinen Besucher

ausreichend Gelegenheit, mit textilen Materialien

zu experimentieren. Kreativität und Ideenreichtum

zeigten sie insbesondere beim Fertigen und Bemalen

von gestrickten Fingerpuppen und Schlüsselanhängern.

Zur Langen Nacht der Wissenschaften 2019 wurden

den Besuchern auf dem TU-Campus und am ITM

erste Ergebnisse aus der Bundesexzellenzinitiative

„CeTI - Centre for Tactile Internet with Human-inthe-Loop“

präsentiert. Das ITM ist hier in mehreren

Teilprojekten maßgeblich integriert und fokussiert

primär die Erforschung und Entwicklung von technologischen

Lösungen für multimodal funktionalisierte

E-Textiles als Schnittstelle zwischen Mensch

und (virtueller) Maschine.

Wie auch bereits in den Vorjahren waren die Besucher

aller Altersgruppen begeistert von der Vielfalt

der am ITM installierten Maschinentechniken sowie

den zahlreichen 3D-Halbzeugen, die mittlerweile mit

unseren Textilmaschinen gefertigt werden können.

Somit waren unsere beiden Textilmaschinenhallen

wieder ein Besuchermagnet unter den vielen spannenden

Gesamtangeboten zur Langen Nacht der

Wissenschaften in Dresden.

Parallel zu den Vorführungen in den Textilmaschinenhallen

informierten auch die Mitarbeiter der Professur

für Konfektionstechnik im Institutsteil Hohe

Straße die Besucher über die aktuellen Forschungsarbeiten

auf dem Gebiet der CAE-Technik für Design

und Schnittkonstruktion. Beispielhaft wurden virtuelle

3D-Produktentwicklungen von Technische Textilien,

Preforms, Sportbekleidung und körpernaher

Bekleidung vorgeführt. Weiterhin bekamen die Besucher

die Gelegenheit, sich an einem 3D-Scanner auszuprobieren

und bei der Fertigung additiv gefertigter

Produkte mit einem 3D-Drucker zuzuschauen.

Aufgrund der Coronavirus–Pandemie konnte die

Dresdner Lange Nacht der Wissenschaften 2020

nicht durchgeführt werden. Die 18. Dresdner Lange

Nacht der Wissenschaften findet am 09. Juli 2021

statt und die Mitarbeiter des ITM freuen sich dann

wieder auf die zahlreichen neugierigen großen und

kleinen Besucher.

107

Jahresbericht 2019

• ITM auf der ITMA 2019

Die ITMA, die weltgrößte Messe für Textilmaschinen

sowie Textil- und Bekleidungstechnologie, fand vom

20. bis 26. Juni 2019 dieses Mal in Barcelona/Spanien

statt. Den Besuchern wurde ein umfassender

Einblick in aktuelle Entwicklungen des internationalen

Textilmaschinenbaus und verwandter Branchen

gegeben. Von den Austellern aus Industrie und Wissenschaft

wurden zahlreiche Neuerungen und Innovationen

gezeigt. So auch vom ITM, das wieder mit

einem eigenen Stand vertreten war.

Auf dem Messestand des ITM wurden den Fachbesuchern

neueste Entwicklungen aus zahlreichen Forschungsbereichen

des Instituts präsentiert. Unter

anderem wurde ein Betonfertigteil, in Form eines

Großdemonstrators gezeigt, dass mit einer robotergestützt

abgelegten Carbonbewehrung gefertigt

wurde. Mit dieser am ITM entwickelten Technologie

sollen die Prozessschritte textile Flächengebildeund

Betonbauteilherstellung vereint werden. Das

führt zu einer drastischen Kostensenkung bei den

Carbonbetonfertigteilen. Garne werden direkt lastorientiert

und endkonturnah in der Schalung abgelegt.

Dadurch entfallen kostenintensive Transporte

und die separate Textilfertigung. Weiterhin werden

die Überlappungen der Textilien und Verschnittabfall

eingespart, sowie Fertigungszeiten deutlich reduziert.

Mit zwei Windflügeln wurde die Kettfadenversatztechnik

bei der Gelegeherstellung demonstriert.

Damit ist es beispielsweise möglich, Carbonfäden

als Sensoren in das Textil zu integrieren und diese

zur lokalen, ortsaufgelösten Strukturüberwachung

zu nutzen. Des Weiteren wurden Ergebnisse aus

Forschungsprojekten u. a. aus den Bereichen Medizintechnik,

textile Flächenbildung, Struktur- und

Prozesssimulation, textiler Leichtbau und Kohlen-

108


• FOREL Kolloquium 2019 - Erfolgreicher

Abschluss des FOREL-Projektes

3DProCar

Gemeinsam mit 10 Partnern aus der Industrie und

dem Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik

präsentierte das ITM auf dem FOREL Kolloquium

2019 am 28. August die hervorragenden Projektergebnisse

aus dem BMBF-geförderten Verbundvorhaben

3DProCar. Ziel des Projektes war die Entwicklung

einer Prozesskette zur Herstellung komplexer

thermoplastischer FKV-Strukturen auf Basis von

recycelten Carbonfaser-Hybridgarnen, integraler

3D-Textilhalbzeuge und neuartiger Preforming- und

Direktkonsolidierungsverfahren.

stofffaser-Recycling präsentiert. Die zahlreichen großen

und kleinen Ausstellungsstücke trafen auf große

Begeisterung unter den Besuchern.

Das große Interesse durch das Fachpublikum und

die daraus resultierenden zahlreichen Gespräche

zeugen vom hohen Innovationsgehalt der Forschungs-

und Entwicklungsleistungen des ITM.

Auch den Studierenden des ITM wurde wieder der

Messebesuch ermöglicht. So waren 72 Studierende

des ITM auf der Messe unterwegs und konnten sich

umfassend über die gesamte Branche informieren.

Einen ausführlichen Bericht über die Studentenexkursion

zur ITMA 2019 finden Sie ab Seite 77 ff.

Der Messeauftritt des ITM kann als voller Erfolg

betrachtet werden. Die Vielzahl an konstruktiven

Gesprächen bilden eine wichtige Grundlage für

zukünftige Projekte und Kooperationen.

20-26 JUNE 2019 INNOVATING THE

Barcelona, Spain WORLD OF TEXTILES

www.itma.com

Visit us at ITMA 2019!

Auf der Abschlussveranstaltung wurden diese

Schwerpunkte von den beteiligten Industrievertretern

aus dem FOREL-Konsortium in drei spannenden

Vorträgen präsentiert. Die entwickelten Hybridgarne

eröffnen völlig neue Möglichkeiten für die Nutzung

von recycelten Carbonfasern aus der Produktion

und der Entsorgung von CFK-Bauteilen. Hierbei

wurde eine Technologie entwickelt, mit der recycelte

Carbonfasern mit Thermoplastfasern gemischt, aufbereitet

und zu neuen Hybridgarnen für FKV-Bauteile

mit hohen mechanischen Kennwerten verarbeitet

werden können. Ebenso wurde auf Basis der Webtechnik

ein Verfahren entwickelt, mit dem aus diesen

Hybridgarnen endkonturnahe und 3D-ausgeformte

Verstärkungshalbzeuge ressourcen- und energieeffizient

in einem Prozessschritt realisiert werden können.

Für das Preforming der Textilhalbzeuge wurde

auf Basis eines Systems kooperierender Roboter

An dieser Stelle möchten wir der TU Dresden

ganz herzlich für die finanzielle Unterstützung

des Messeauftritts zur ITMA 2019 danken.

(Autor: Dr. Thomas Gereke)

109

Jahresbericht 2019

eine komplett automatisierte Preforminganlage entwickelt.

Gemeinsam mit einem völlig neuen Direktkonsolidierverfahren

ermöglicht dies die Herstellung

von thermoplastischen FKV mit deutlich gesteigerter

Zeit- und Energieeffizienz.

Die Ergebnisse in 3DProCar resultieren aus der

interdisziplinären Zusammenarbeit der beteiligten

Unternehmen – vom KMU bis zum OEM – unter der

Federführung von ITM und ILK und fügen sich hervorragend

in eine material- und energieeffiziente

Prozesskette ein und sind darüber hinaus wegweisend

für unterschiedlichste Technologiezweige textilverstärkter

Faserverbundwerkstoffe.

Das ITM bedankt sich bei allen beteiligten

Industrie- und Forschungspartnern (Daimler,

DYNAmore, DILO Machines, F. A. Kümpers,

IDEA, Lindauer DORNIER, MAGEBA International,

PHP Fibers, IBG Technology, Wagenfelder

Spinnereien und ILK) sowie die exzellente

Betreuung durch den Projektträger Karlsruhe

(PTKA). Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt

wurde mit Mitteln des Bundesministeriums

für Bildung und Forschung (BMBF)

im Rahmenkonzept „Innovationen für die Produktion,

Dienstleistung und Arbeit von morgen“

(Förderkennzeichen 02P14Z020 – 02P14Z030)

und mit Mitteln aus dem Energie- und Klimafonds

gefördert.

Prozessen vorgestellt. Der initiierte Showcase zeigte

an fünf Stationen Lösungen zur Digitalisierung des

Farbdesigns (caddon printing & imaging GmbH)

und der Musterung (Vizoo GmbH), Benutzeroberflächen

rund um das Thema Qualitätsmanagement

und -sicherung (Triple Tree) sowie Lösungen zur virtuellen

Darstellung von Mensch, Schnitt und Material

(Assyst GmbH).

Die exakte Beschreibung des Materialverhaltens ist

eine wesentliche Voraussetzung für die Genauigkeit

und Aussagefähigkeit der virtuellen Passformsimulation.

Zur Beschreibung des Materialverhaltens werden

u. a. das Flächengewicht, die Materialdicke, die

Biegesteifigkeit, das zugelastische Verhalten sowie

das Drapierverhalten der textilen Flächen bestimmt

und entsprechend aufbereitet. Damit wird es dem

Anwender möglich, Design- und Passformentscheidungen

auf rein virtueller Basis zu treffen.

(Autorin: Dipl.-Ing. Ellen Wendt)

• ITM auf der ESB und DGBM-Tagung 2019

Die 30. Konferenz der European Society for Biomaterials

(ESB) tagte dieses Jahr zusammen mit

der Deutschen Gesellschaft für Biomaterialien

(DGBM) vom 09. bis 13. September 2019 im International

Congress Center Dresden.

(Autor: Dipl.-Ing. Michael Vorhof)

• ITM auf der MUNICH FABRIC START 2019

Digitalisierung 4.0 ist eins der Schlüsselthemen

der Zukunft.

Auf der MUNICH FABRIC START vom 03. bis 05. September

2019 in München hat das ITM (Professur

für Montagetechnik für textile Produkte) im Rahmen

eines Digital Fabric Lab gemeinsam mit führenden

Unternehmen der Branche Verfahren zur Digitalisierung

von Materialien, ihren Eigenschaften und

Präsentation des ITM auf der Munich Fabrics ©Deniz Thiede

ITM-Stand mit Unterstützung durch die TUDATEX GmbH

auf der ESB und DSGM-Tagung

ESB und DGBM brachte ca. 1000 Material- und Biotechnologie-Wissenschaftler

sowie Kliniker und

Unternehmensvertreter aus 41 Ländern zusammen,

um ein synergetisches Umfeld für den Wissensaustausch

und Diskussionen über die neuesten

Forschungsthemen im Bereich der Biomaterialentwicklung

zu schaffen. Polymer- und metallbasierte

Biomaterialien, faser- und textilbasierte Biomaterialien,

Additiv Manufacturing, Knochen- und Knorpelersatzmaterialien,

Hydrogele, Tissue Engineering

sowie Bioactive Glasses waren nur einige der Thematiken,

welche während der ESB- und DGBM-Konferenz

behandelt wurden. Ein themenübergreifender

Gedanke der Konferenz war die Translation der Forschung

in den klinischen Alltag.

110


Mit einem Keynote-Vortrag von Frau Dr.-Ing. Dilbar

Aibibu und einem Vortrag von Herrn Dipl.-Ing. Ronny

Brünler sowie insgesamt fünf Posterbeiträgen

von Herrn Dr. Michael Wöltje und Herrn Dipl.-Ing.

Ronny Brünler wurde über die faserbasierte regenerative

Medizin und weitere aktuelle Themen am

ITM berichtet und mit den anwesenden Kollegen diskutiert.

Ferner präsentierte sich das ITM mit einem

eigenen Stand mit Unterstützung durch die TUDA-

TEX GmbH, wodurch die internationale Präsenz des

ITM gefestigt wurde. Zahlreiche Konferenzteilnehmer

interessierten sich für die Forschung am ITM,

sodass sich das ITM kritisch mit interessierten internationalen

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern

auseinandersetzen konnte.

© Kirstin Tödtling

(Autoren: Dipl.-Ing. H. Florian Pötzsch, Dipl.-Ing. Lukas Benecke)

• ITM auf der 58. Internationalen Fasertagung

Dornbirn – Dornbirn GFC 2019

Auf der internationalen Fasertagung vom 11. bis

13. September 2019 in Dornbirn (Österreich) wurden

sowohl klassische Themen wie das der Chemiefaserherstellung

und der Technischen Textilien als

auch die aktuellen Trends hinsichtlich Medizintextilien,

Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft sowie

Digitalisierung in der Textilbranche diskutiert. Zur 58.

GFC konnten sich zudem erstmalig 20 Startups während

der Dornbirn-GFC STARTUP DAYS in einem Veranstaltungszelt

am Kongressgelände präsentieren

und so neue Impulse und Ideen in die Textilbranche

einbringen.

Das ITM war mit 7 Vorträgen zu den neusten Innovationen

in den Themenbereichen HDPE-basierten

Carbonfasern, PCM-Fasern, Mikrofasern, Kollagenfasern,

textilbasierten Stentgrafts, keramischen Kompositen

und Ringspinnen vertreten. Herr Dipl.-Ing. H.

Florian Pötzsch wurde am Eröffnungstag für seine

Diplomarbeit zu dem Thema Carbonfasern mit dem

Paul Schlack Honorary Prize 2019 geehrt (siehe S. 96)

und konnte seine Arbeit in einem Kurzvortrag vor

großem Publikum präsentieren.

Am Stand des ITM konnten

die Wissenschaftler

mit dem internationalen

Fachpublikum über

die aktuellen Herausforderungen

der vorgestellten

Themen und

über zukünftige Forschungsaktivitäten

diskutieren.

Für das ITM

konnten sowohl die interdisziplinäre Zusammenarbeit

mit anderen Instituten als auch bilaterale Kooperationen

mit Industriepartnern gestärkt werden.

Ein besonderes Highlight der GFC war der Bürgermeisterinnen-Abend

inklusive Modenschau am ersten

Abend und das Referenten-Dinner am zweiten

Abend der Konferenz.

(Autor: Dipl.-Ing. Robert Tonndorf)

111

Jahresbericht 2019

• ITM auf der Medica 2019 in Düsseldorf

Auf der MEDICA, eine der wichtigsten Veranstaltung

für die Medizintechnik, offeriert das ITM schon seit

über 10 Jahren ihre Forschungskompetenzen im

Bereich der Bio- und Medizintextilien.

Das größte Weltforum der Medizin - Internationale

Fachmesse und Kongress MEDICA 2019 - mit mehr

als 5.500 Ausstellern aus 71 Nationen in 17 Messehallen

zog erneut vom 18. bis 21. November 2019

eine Vielzahl an internationalem Publikum in Düsseldorf

an. Über 69 % der rund 121.369 Fachbesucher

kam aus mehr als 141 Ländern.

Vertreter aus Industrie und Forschungseinrichtungen

konnten sich dabei am Stand über die Forschungs-

und Entwicklungsschwerpunkte sowie über

die Möglichkeiten einer gemeinsamen Zusammenarbeit

informieren und als potentielle Forschungspartner

gewonnen werden. Der Messeauftritt des

ITM kann durch den hohen Zuspruch der Besucher

erneut als voller Erfolg bewertet werden.

Wir bedanken uns ganz herzlich beim Sächsisches

Staatsministerium für Wissenschaft,

Kultur und Tourismus für die Förderung unseres

Messestandes. Damit konnten wir wieder

unsere Wettbewerbsfähigkeit auf den Gebieten

der Lehre, der Forschung sowie des Wissensund

Technologietransfers in die Wirtschaft stärken

und eindrucksvoll zur MEDICA 2019 präsentieren.

(Autorin: Dr.-Ing. Dilbar Aibibu)

• Aachen-Dresden-Denkendorf


in Dresden

Das ITM präsentierte in diesem Jahr wieder auf

dem 3 Länder Gemeinschaftsstand „Forschung für

die Zukunft“ zusammen mit Unternehmensvertretern

und Wissenschaftlern der Forschungseinrichtungen

aus Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen

erfolgreich aktuelle Forschungsergebnisse aus den

laufenden interdisziplinären DFG-, AiF- und BMWi-

Forschungsprojekten dem breiten Fachpublikum.

Erneut war das Interesse von den zahlreichen Besuchern

am ITM Stand an den Forschungsergebnissen,

wie beispielsweise

• eigens entwickelte Chitosan-, Kollagen-, und Seidenfibroingarne

für medizinische Anwendungen,

• integral gefertigte textilbasierte Herzklappen

und Stentgrafts,

• biomimetisch ausgelegtes langzeitresorbierbares

Trommelfellimplantat,

• additiv gefertigte hybride Knochenimplantate

aus Chitosanfasern in Kombination von Calcium-

Phosphat-Knochenersatzmaterialien,

• mit Textilstruktur verstärkte Knochenmarkstifte

und Knochenplatten oder

• textilbasierte Sensorik für die Überwachung der

Heilungsprozesse bei chronischen Wunden.

Vom 28. bis 29. November 2019 fand die Aachen-

Dresden-Denkendorf International Textile Conference

(ADD-ITC) in Dresden statt. 600 Teilnehmer

aus dem In- und Ausland sind der Einladung in das

Internationale Congress Center gefolgt. Die internationale

Beteiligung betrug rund 20 % aus rund

25 Ländern sowie ca. 45 % der Teilnehmer kamen

aus der Industrie und aus verschiedenen Verbänden.

Während der Konferenz wurden in 7 Plenar-, 20 Keynote-

und 60 Fachvorträgen sowie auf zahlreichen

Postern nationale und internationale Entwicklungen,

Marktstrategien und Trends zu folgenden Themenschwerpunkten

offeriert:

• Aktuelle Entwicklungen und Produkte & Marktstrategien

& Trends

• Best-Practices: „Transfer - Von der Idee bis zur

Praxis“

• Technische Textilien: Schutz-, Funktionstextilien

und textile Membranen

• Neue Märkte: Faserverbundwerkstoffe & Composites

• Neue Materialien: Polymere Werkstoffe sowie

Funktionalisierungen

Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference 2019

Vielen Dank für Ihr Teilnahme!

© Anja Upmeier

112


Sponsors

Wir bedanken uns ganz herzlich bei unseren

Sponsoren für die Unterstützung der ADD-

ITC 2019 in Dresden:

We would like to thank the sponsors of the

Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference 2019

in Dresden:

Gold Sponsoring

Gütermann GmbH, Gutach-Breisgau

VDMA, Fachverband Textilmaschinen, Frankfurt/Main

Silver Sponsoring

Lindauer DORNIER GmbH, Lindau

Sponsor of the Poster prizes

Deutscher Fachverlag, Frankfurt/Main

Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference 2019 9

Professor Chokri Cherif, Gastgeber der ADD-ITC

2019, freute sich sehr über das kontinuierliche Interesse

an der Textilkonferenz. „Insbesondere dieses

Jahr war geprägt von den wichtigsten textilen

Fachmessen Techtextil und ITMA, sodass wir daher

allen Teilnehmern sehr dankbar sind, dass sie trotz

des ereignisreichen Messejahres die Zeit gefunden

haben, an der ADD-ITC teilzunehmen, um an den

exzellenten Vorträgen aus der Industrie und Forschung

an den kommenden zwei spannenden Konferenztagen

teilzuhaben.“

Seit 2007 hat sich die Tagung als innovations- und

technologiepolitische bedeutsame Veranstaltung

zum wichtigsten Branchentreff zum Austausch zwischen

Geschäftsleitungen, Fachexperten & Nachwuchskräften

aus Wirtschaft und Wissenschaft

an den drei Tagungsstandorten Aachen, Dresden

und Denkendorf etabliert, worauf die Veranstalter

der Konferenz alle sehr stolz sind. Dieser Erfolg

beruht darauf, dass zur Tagung aktuelle Entwicklungen,

Marktstrategien und globale Trends entlang

der gesamten textilbasierten Wertschöpfungskette,

wie Umwelt und Ressourcen, Energie, Rohstoffe,

Mobilität, Gesundheit sowie Digitale Kommunikation

durch Entwicklung von Schlüsseltechnologien

unter Nutzung neuer Materialien und fortgeschrittenen

Produktionstechnologien, thematisiert werden.

Digitalisierung, Industrie 4.0, Künstliche Intelligenz,

Maschinelles Lernen, Taktiles Internet und Nachhaltigkeit

sind nur einige Highlights, die während der

Tagung immer wieder bei spannenden Vorträgen

beleuchtet wurden.

Professor Chokri Cherif ist überzeugt, dass „vor

allem der neue 5G-Mobilfunkstandard noch einmal

ganz neue Möglichkeiten schaffen wird, um Sen-

113

Jahresbericht 2019

soren, Maschinen und ganz verschiedene Geräte

entlang der textilen Wertschöpfungskette für verschiedenste

High-Tech-Anwendungen miteinander

zu verbinden“. Professor Frank Fitzek von der

TU Dresden hat daher in seinem Plenarvortrag das

Potenzial mittels 5G beleuchtet, welches im Rahmen

des Exzellenzclusters „CETI- Taktiles Internet mit

Mensch-Maschine-Interaktion“ (siehe S. 12 ff.) derzeit

an der TU Dresden erforscht wird. Darüber hinaus

hat Professor Mesut Günes von der Universität

Magdeburg über vernetzte Systeme in der Produktion

referiert sowie Professor Peter Letmathe von der

RWTH Aachen über neue Geschäftsmodellarchitekturen,

die durch fortschreitende Digitalisierung und

der damit vernetzten Produktion möglich sind. In

weiteren Plenarvorträgen offerierten Sprecher von

Bundesexzellenzinitiativen zu den Themen „Computational

Design and Construction“ sowie „Metamaterialien“,

an denen aktuell insbesondere an der Universität

Freiburg und Stuttgart geforscht werden.

Professor Cherif schätzt als Hauptorganisator der

Konferenz vor allem auch die Interdisziplinarität in

Dresden, bei der Geschäftsführer und Entscheider

mit Entwicklern aus ganz unterschiedlichen Branchen

in Kontakt kommen. Neben Vertretern von

mittelständischen Unternehmen waren in diesem

Jahr auch Experten großer Marktführer dabei – von

Boeing, Bosch, Daimler, Rollys Royce oder auch Siemens

– denn letztlich bieten Hochleistungstextilien

für alle Branchen innovative Lösungen. Überhaupt

ist die Konferenz ein Branchentreffen mit starkem

Industriebezug. Dazu gab es an beiden Tagen der

Konferenz erstmals Vorträge in vier parallelen

Sessions – die einen besonderen Industriebezug

hatten.

Mit dem diesjährigen Partnerland Großbritannien

wurde den Teilnehmern wieder eine Plattform

angeboten, um neue Forschungskooperationen und

Netzwerke außerhalb Deutschlands zu eruieren.

Aktuelle Entwicklungen aus Großbritannien, aber

auch die weiteren interessanten Tagungsbeiträge

aus dem In- und Ausland, gaben den Teilnehmern

Ideen, Denkanstöße und Impulse für neue fruchtbare

Kooperationen mit Vertretern aus der Industrie

und Forschung.

Damit setzten die Veranstalter ein sichtbares Zeichen,

dass unabhängig vom Brexit bestehende aber

auch neue Forschungs- und Industriekooperationen

114


mit Universitäten und Firmen weiterhin von großer

Relevanz sind. Dr. Hassan El-Dessouky und Chris

McHugh haben gemeinsam am 2. Konferenztag in

ihrem Plenarvortrag ihre neuesten Entwicklungen

aus dem Composite-Bereich, die in Kooperation mit

Boing am Composite Centre - Advanced Manufacturing

Research Centre (AMRC with Boeing) an der

University of Sheffield, generiert wurden, vorgestellt.

Weiterhin standen 3D gewebte Composites sowie

das Recycling von Carbonfasern in Keynote-Vorträgen

von den britischen Unternehmen Sigmatex und

ELG im Fokus.

Für die Plenarvorträge ist es den Veranstaltern

gelungen, herausragende, international renommierte

Referenten zu gewinnen, die den Tagungsteilnehmern

Visionen, Trends und Innovationen in

den zukunftsweisenden Bereichen und textilbasierten

Lebenssphären offerierten:

• PhD Iain Anderson, Auckland Bioengineering

Institute, University of Auckland, Auckland/NZ

• Rob Backhouse, Rolls-Royce plc., Bristol/GB

• Prof. Dr. Philippe Block, Dr. Mariana Popescu,

ETH Zürich, Institute of Technology in Architecture,

Zürich/CH

• Dr. Hassan El-Dessouky, Chris McHugh, AMRC

with Boeing - Composite Centre, University of

Sheffield, Sheffield/GB

• Prof. Dr. Frank H. P. Fitzek, TU Dresden, Deutsche

Telekom Chair of Communication Networks,

Dresden/DE

• Prof. Achim Menges, University of Stuttgart, Institute

for Computational Design and Construction

(ICD), Stuttgart/DE

• Prof. Dr. Jürgen Rühe, University of Freiburg -

IMTEK / Department of Microsystems Engineering,

Freiburg/DE

Bereits erfolgreich hat sich am 1. Veranstaltungstag

die Transfersession „Best-Practices: „Transfer - Von

der Idee bis zur Praxis“ fest etabliert, die durch das

Forschungskuratorium Textil e.V. organisiert wird.

Hier stehen Präsentation aktueller Innovationen

(z. B. Produkte, Technologien, Verfahren), die aus

Forschungskooperationen, insbesondere über IGF/

ZIM, sowie durch Start-ups erfolgreich in die Industrie

transferiert werden, im Vordergrund.

Am Ende der Plenarveranstaltung wurden Herr Dipl.-

Ing. Patrick Sauer und Herr M. Sc. Arturo Romero

Karam mit unserem Förderpreis des Freundes- und

Förderkreises des ITM der TU Dresden e.V. für herausragende

Graduierungsarbeiten durch Herrn

Dipl.-Ing. Gert Bauer, Vorsitzender des Freundesund

Förderkreises des ITM der TU Dresden e.V.

und Geschäftsführender Gesellschafter Curt Bauer

GmbH, Aue ausgezeichnet. Im Abschnitt „Ehrungen

und Würdigungen“ auf Seite 97 wird darüber näher

berichtet.

Ein weiteres Highlight bildeten 8 Poster-Kurzvorträge,

bei denen junge Nachwuchswissenschaftler ihre

akademischen Forschungsleistungen dem Publikum

vorstellten und somit auf die begleitende Postersession

neugierig machten. Abgerundet wurde

die Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile

Conference 2019 durch eine umfangreiche Posterpräsentation.

Über 100 Wissenschaftler und Firmenvertreter

aus dem In- und Ausland stellen ihre

neuen Forschungsergebnisse vor. Drei der Posterpräsentationen

wurden mit dem Poster-Award 2019

ausgezeichnet.

Zum Festabend am 1. Veranstaltungstag zeichneten

die Veranstalter aus Aachen, Chemnitz, Dresden,

Denkendorf, Greiz, Krefeld und Mönchengladbach,

die bei der Programmvorbereitung durch ein

international aufgestelltes Programmkomitee von

Vertretern aus Firmen und Verbänden unterstützt

werden, drei hervorragende Posterpräsentationen

aus. Dem Deutschen Fachverlag danken die Veranstalter

nochmals an dieser Stelle ganz herzlich für

die Bereitstellung der Fachbücher für die drei Preisträger.

Mit dem Posteraward 2019 wurden folgende

drei Posterbeiträge gewürdigt:

• Stephanie Rietz (3. v. re.) et al. / Westsächsische

Hochschule Zwickau - Institut für Textilund

Ledertechnik, Reichenbach: Textile-based

analytical test strip for identification of the

mykotoxin Zearalenon (ZEA)

• Katarina Lindström (2. v. re.) et al. / Department

of Textile Technology, Faculty of Textiles,

Engineering and Business, University of Borås

(Sweden): Investigation of staple fibre to fibre

friction by tensile test of web

• Charles Tchouboun Kemajou (3. v. li.) et al. /

Faculty of Textile & Design, Reutlingen University,

Reutlingen (Germany): Development of

a bio-based and interactive interior with a

user-centred design

Viele Tagungsteilnehmer informierten sich am ITM-

Stand sowie bei den ITM-Posterpräsentationen über

die Forschungsschwerpunkte am ITM und vor allem

Studenten der umliegenden Fachhochschulen über

weiterführende Studienmöglichkeiten am ITM.

115

Jahresbericht 2019

Darüber hinaus war es für die Veranstalter der ADD-

ITC eine große Ehre, dass der VDMA, Fachverband

Textilmaschinen die ADD-ITC als Austragungsort für

seine jährliche Preisverleihung durch die Walter Reiners-Stiftung

des Deutschen Textilmaschinenbaues

zur Förderung des Ingenieurnachwuchses ausgewählt

hat. Professor Cherif ist überzeugt, dass die

Preisträger mit ihren innovativen Ideenreichtum

einen wichtigen Beitrag geleistet haben und somit

befähigt sind, sich zu zukünftigen Führungskräften

in der textilen Fachwelt zu entwickeln.

An dieser Stelle möchten sich die Veranstalter

bei folgenden Firmen für ihre Anzeigenschaltung

zur ADD-ITC 2019 in Dresden ganz herzlich

bedanken:

• DEININGER Unternehmensberatung GmbH,

Frankfurt/Main

• DIENES Apparatebau GmbH, Mühlheim

• DILO Group, Eberbach

• Gütermann GmbH, Gutach-Breisgau

• SAERTEX GmbH & Co. KG, Saerbeck

• Sandler AG, Schwarzenbach/Saale

• Rieter Machine Works Ltd., Winterthur/CH

• Trans-Textil GmbH, Freilassing

• Trützschler GmbH & Co. KG, Mönchengladbach

• VDMA, Fachverband Textilmaschinen, Frankfurt/Main

Für die mediale Unterstützung der ADD-ITC

2019 in Dresden danken wir folgenden Mediapartnern:

• Deutscher Fachverlag GmbH, Frankfurt am

Main

• avr Nonwovens & Technical Textiles, Offenbach

am Main

• Coating International, Rek & Thomas Medien

AG, St. Gallen

• Journal of Engineered Fibres an Fabrics (JEFF)

• FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe, Lodz

• Texdata International, Hamburg

• Technical Textiles International, Droitwich

• textile network, Bamberg

• TEXTILplus, Einsiedeln

Die nächste Aachen-Dresden-Denkendorf International

Textile Conference findet erst im kommenden

Jahr vom 09. bis 10. November 2021 in

Stuttgart statt.

Stuttgart, November 09-10, 2021

Wir, die Organisatoren der Aachen-Dresden-Denkendorf

International Textile Conference, haben

aufgrund der COVID-19 Pandemie entschieden, die

Konferenz 2020 abzusagen und die für dieses Jahr

geplante Tagung in Stuttgart auf den 9.-10. November

2021 zu verschieben. Diese Entscheidung ist uns

sehr schwer gefallen und wir bedauern sie außerordentlich.

Um so mehr freuen wir uns wieder auf Ihre

Teilnahme in 2021 in Stuttgart.

116

Veranstaltungsvorschau

VERANSTALTUNGSVORSCHAU

• Clotech Conference 2020 „Innovative

Technologies for Development and

Assembling of Functional Textile

Products“ & Doctoral School for

Innovative Clothing Technology vom

07. bis 11. September 2020

Vom 07. bis 11. September 2020 findet zum ersten

Mal in Dresden die 13. gemeinsame internationale

Konferenz Clotech 2020 als Online-Event mit dem

Fokus „Innovative Technologies for Development

and Assembling of Functional Textile Products“ statt.

Weiterhin wird im Rahmen der Clotech eine Doktoranden-Schule

organisiert. Hier erhalten junge

Nachwuchswissenschaftler die Möglichkeit, sich in

verschiedenen Workshops auf dem Gebiet der innovativen

Bekleidungstextilien miteinander auszutauschen

und ihre bereits erlangten Forschungsergebnisse

zu präsentieren.

• ITM auf der MEDICA 2020 in Düsseldorf

Zum Weltforum der Medizin - Internationale Fachmesse

und Kongress in Düsseldorf wird das ITM seine

aktuelle Forschungs-Highlights auf dem Gebiet

der Bio- und Medizintextilien der Fachwelt vom

16. bis 19. November 2020 in Düsseldorf auf dem

Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“

präsentieren.

Die Mitarbeiter des ITM freuen sich auf Ihren Besuch

in der Halle 3, Stand D94 auf der Messe in Düsseldorf.

• Aachen-Dresden-Denkendorf


in Stuttgart

Die nächste ADD-ITC findet aufgrund der COVID-19

Pandemie erst im kommenden Jahr vom 09. bis

10. November 2021 in Stuttgart statt und umfasst

wieder vier parallele Vortragssessions mit besonderem

Fokus auf industrielle Relevanz.

Bisher wurde die Clotech traditionell im Zweijahres-

Rhythmus durch die auf dem Fachgebiet der Bekleidung

führenden Forschungsinstitute aus Polen in

Lodz organisiert. Die Professur Montagetechnik für

textile Produkte des ITM der TU Dresden wurde 2020

als weiterer Co-Organisator im Team neu aufgenommen

und freut sich nun Austragungsort der diesjährigen

Clotech sein zu dürfen.

Für die Tagung wurden bereits mehr als 30 hochinteressante

Vorträge von führenden Wissenschaftlern

und Unternehmen eingereicht. Diese Fulltexte

befinden sich zurzeit im „peer review“ Verfahren

und werden bei positiver Begutachtung in der open

access Zeitschrift „Communications in Development

and Assembling of Textile Products“ veröffentlicht.

Aufgrund der aktuellen COVID-19 Situation haben

sich die Organisatoren für eine Online-Konferenz

entschieden. Aktuelle Informationen finden Sie auf

der Tagungsseite: www.clotech.eu.

Wir laden Sie herzlich ein, mit Ihrem Vortrag oder

Posterbeitrag aktiv das Tagungsprogramm mitzugestalten.

Weiterhin bieten wir Ihnen ein attraktives

dreistufiges Sponsoringpaket, Anzeigenschaltungen

sowie einen Stand bei der begleitenden

Fachausstellung im Kongresszentrum Liederhalle

in Stuttgart an. Wir freuen uns auf Ihr Interesse.

Weiterführende Informationen zur ADD-ITC 2021

in Stuttgart finden Sie unter http://www.aachendresden-denkendorf.de/itc/.

©DITF

Die Organisatoren freuen sich auf Ihre Teilnahme

zur Clotech 2020.

117

Jahresbericht 2019

INFORMATIONEN AUS DEM ITM

• Prof. Dr.-Ing. habil. Yordan Kyosev

leitet seit 1. August 2019 die Professur

für Montagetechnik für textile

Produkte am ITM

Zum 1. August 2019 wurde Herr Prof. Dr.-Ing. habil.

Yordan Kyosev als Universitätsprofessor (W3) an der

TU Dresden ernannt und übernimmt die Professur

für Konfektionstechnik mit ihrer neuen Denomination

„Montagetechnik für textile Produkte“ am Institut

für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik.

Herr Univ. Prof. Dr.- Ing. habil. Hartmut Rödel leitete

seit 1996 die Professur Konfektionstechnik und wurde

Ende März 2018 in seinen wohlverdienten Ruhestand

verabschiedet. Bis zur Neubesetzung wurde

die Professur kommissarisch durch Frau Prof. Dr.-

Ing. habil. Sybille Krzywinski geleitet.

Prof. Kyosev hat nach seinem Abitur mit paralleler

beruflicher Qualifikation für die Bekleidungsindustrie

an der TU Sofia ein 5-jähriges Studium für „Technik

und Technologie der Textilien und Bekleidung“

(1996) erfolgreich abgeschlossen. Zusätzlich erlangte

er 2002 an der TU Sofia den Abschluss M.Sc. für

Angewandte Mathematik sowie die Doktorwürde für

Ingenieurwissenschaften im Bereich der Textilmaschinenentwicklung.

Im Jahr 2018 hat Prof. Kyosev

an der TU Chemnitz habilitiert. Von 2006 bis zu seinem

Ruf an der TU Dresden war er Professor für

Textiltechnologie, Textile Werkstoffe und Qualitätsmanagement

an der Hochschule Niederrhein, Mönchengladbach,

wo er insbesondere in der Lehre in

den Bereichen Flechttechnologie und Bandweberei

tätig war.

Professor Kyosev ist weiterhin Gründer von der

Fa. TexMind und Hauptentwickler für spezialisierte

CAD Software für verschiedene Textiltechnologien.

In der Forschung ist er einer der weltweit führenden

Wissenschaftler im Bereich der geometrischen

und mechanischen Modellierung von textilen Strukturen

und deren Produkten. Er ist alleiniger Autor

aktueller Fachbücher wie „Topology-based modelling

of textile structures and their joint assemblies“

(2019), „Warp knitting fabrics construction“ (2019)

und „Braiding technology for textiles“ (2014) sowie

Verfasser bzw. Co-Autor bei zahlreichen Veröffentlichungen.

Als Editor-in-Chief beim „Journal of Engineered

Fibers and Fabrics” leistet Professor Kyosev

einen wichtigen Beitrag zur Verbreitung der Forschungsleistungen

namenhafter internationaler Wissenschaftler.

Mit seiner umfassenden Expertise und breitem

internationalen Netzwerk wird Prof. Kyosev zukünftig

die Forschungsaktivitäten innerhalb seiner Professur

für Montagetechnik für textile Produkte am

ITM in den Bereichen 2D/3D Konstruktion, Entwicklung

und Einsatz von multiphysikalischen Modellen

für die Optimierung von textilen Produkten sowie

neue Fügetechniken und Maschinen weiter ausbauen.

Umfassende Informationen hierzu finden Sie im

Artikel ab Seite 22.

© Tobias Ritz

118

Informationen aus dem ITM

• Neue Mitarbeiter*innen

Seit Januar 2019 ist Frau Dipl.-Ing. Philippa Böhnke

als wissenschaftliche Mitarbeiterin am ITM innerhalb

der Forschungsgruppe „Textilausrüstung/Textilchemie“

tätig. Sie studierte Maschinenbau an der TU

Dresden mit der Vertiefungsrichtung Verarbeitungsund

Textilmaschinenbau und schloss das Studium

2019 erfolgreich ab. Während des Studiums arbeitete

Philippa Böhnke als studentische Hilfskraft in

den Forschungsgruppen „Bio- und Medizintextilien“

und „Textilausrüstung/Textilchemie“. Ihre Diplomarbeit

zum Thema „Reparaturverfahren auf Basis eines

oxidhalbleitergestützen Matrixabbaus von CFK-Verbunden“

fertigte sie am ITM an. Das Tätigkeitsfeld

von Philippa Böhnke erstreckt sich über die Bearbeitung

von verschiedenen Themenstellungen im

Bereich der textilen Ausrüstung sowie Textilchemie.

Frau M. Sc. Ann-Malin Schmidt ist seit Mitte Januar

2020 am ITM als wissenschaftliche Mitarbeiterin

in der Forschungsgruppe „Struktur- und Prozesssimulation“

tätig. Im Rahmen eines Maschinenbaustudiums

an der RWTH Aachen vertiefte sie sich in

die Textiltechnik und schloss das Studium mit einer

Bachelorarbeit im Bereich der funktionellen Bekleidung

am RMIT in Melbourne (Australien) ab. Den aufbauenden

Master „Kunststoff- und Textiltechnik“ mit

der Vertiefung Textiltechnik beendete sie im März

2019 an der RWTH Aachen mit einer Masterarbeit

zum Thema „Hybridwerkstoff 4D-Textil – Materialgerechte

Produktinnovation am Beispiel funktioneller

Sportbekleidung“.

Herr Dipl.-Ing. Danny Friese unterstützt seit Februar

2020 als wissenschaftlicher Mitarbeiter die Forschungsgruppe

„Multiaxialgelege und Textiles Bauen“

des ITM. Zuvor absolvierte Herr Friese erfolgreich

sein Maschinenbaustudium mit der Vertiefungsrichtung

Verarbeitungs- und Textilmaschinenbau an der

TU Dresden und war lange Zeit am ITM als studentische

Hilfskraft tätig. Die Diplomarbeit fertigte er in

der Industrie beim Automobilhersteller BMW an. Im

Rahmen der Arbeit optimierte Herr Friese simulationsbasiert

die Oberflächenbeschaffenheit von CFK-

Außenhautbauteilen für die automobile Großserienfertigung.

Der Schwerpunkt seiner Arbeit am ITM

liegt in der Realisierung der robotergestützten Fertigung

von textilen Bewehrungsstrukturen für die

Produktion von materialminimierten Carbonbetonstrukturen.

Herr Dipl.-Ing. Hendrik Florian Pötzsch ist seit

März 2019 als wissenschaftlicher Mitarbeiter innerhalb

der Forschungsgruppe „Bio- und Medizintextilien“

tätig. Sein Maschinenbaustudium an der TU

Dresden schloss er mit sehr gut in der Vertiefungsrichtung

„Verarbeitungs- und Textilmaschinenbau“

ab. Seine Diplomarbeit zum Thema „Untersuchungen

zum Einfluss der Prozessparameter des Lösemittelnassspinnens

für die Herstellung defektarmer

Polyacrylnitril-Precursorfasern“ verfasste er am ITM.

Als wissenschaftlicher Mitarbeiter beinhalten seine

Arbeitsschwerpunkte aktuell die Entwicklung von

Spinntechnologien zur Realisierung von keramikbasierten

Biomaterialien sowie die Entwicklung von

Herzgefäßimplantaten.

Frau M. Sc. Thi Anh My Huynh ist seit Mitte Mai

2019 als wissenschaftliche Mitarbeiterin am ITM in

der Forschungsgruppe „Struktur- und Prozesssimulation“

im Bereich simulationsgestützte Produktentwicklung

tätig. Sie graduierte mit einem Bachelorabschluss

im Jahr 2013 an der Ho Chi Minh University

of Technology (Vietnam). Sie studierte von Oktober

2016 bis Januar 2019 im Masterstudiengang Textilund

Konfektionstechnik an der TU Dresden. Ihre

Masterarbeit erstellte sie bei der Firma Reden in Holland

in Zusammenarbeit mit dem ITM zum Thema

„Numerische Prozesssimulation des Rechts-Rechts

Strickprozesses mit der Finiten Element-Methode

auf der mikroskopischen Ebene“.

Herr Dipl.-Ing. Tobias Lang ist seit Juni 2019 als

wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe

„Struktur- und Prozesssimulation“ tätig. Er beendete

2019 sein Studium an TU Dresden im Maschinenbau

mit der Vertiefungsrichtung „Allgemeiner und Konstruktiver

Maschinenbau“. Er hat bereits während des

Studiums als studentische Hilfskraft am ITM in der

Arbeitsgruppe „Multiaxialgelege und Textiles Bauen“

gearbeitet.

Herr Dipl.-Ing. Hung Le Xuan ist seit August 2019

als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe

„Sensor-, Mess- und Aktortechnik“ am ITM

tätig. Im Mai 2019 schloss er sein Maschinenbaustudium

mit der Vertiefungsrichtung „Verarbeitungsund

Textilmaschinenbau“ an der TU Dresden mit

einer Diplomarbeit zum Thema „Piezoelektrische

Dehnungssensoren für CFK-Anwendungen“ ab. Herr

Le Xuan beschäftigt sich vor allem mit der robotergestützten

Rovingablage zur Herstellung von adaptiven

Faserkunststoffverbunden.

Seit September 2019 ist Herr Dipl.-Ing. Lukas

Benecke als wissenschaftlicher Mitarbeiter innerhalb

der Forschungsgruppe „Bio- und Medizintextilien“

tätig. Sein Studium der Werkstoffwissenschaft

schloss er im März desselben Jahres an der TU Dresden

erfolgreich ab. Seine Diplomarbeit, welche er

in der Professur für Biomaterialien im Max-Bergmann-Zentrum

Dresden bearbeitete, thematisierte

die Entwicklung von „Polycaprolacton-CaCO3-

Verbundwerkstoffe[n] für den Hartgewebeersatz

– Einfluss von Additivmorphologie und Elektronenstrahlsterilisation“.

Am ITM beschäftigt sich Herr

Benecke mit der Entwicklung von Trommelfellimplantaten.

Frau M. Sc. Laura Pietz ist seit Oktober 2019 als wissenschaftliche

Mitarbeiterin am ITM tätig. Frau Pietz

schloss ihr Masterstudium „Textil- und Konfektionstechnik“

an der TU Dresden 2013 ab. Im Anschluss

daran konnte sie wertvolle Erfahrungen in der Industrie,

in der Entwicklung eines Medizinprodukteher-

119

Jahresbericht 2019

stellers, sammeln. Frau Pietz wird im Rahmen ihrer

Tätigkeit in der Forschungsgruppe „Bio- und Medizintextilien“

aktuelle Themen bearbeiten.

Seit November 2019 ist Herr Dipl.-Ing. Mathis

Bruns als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Forschungsgruppe

„Sensor-, Mess- und Aktortechnik“

tätig. Er hat zuvor Maschinenbau mit der Vertiefung

,,Verarbeitungs- und Textilmaschinenbau‘‘ an der TU

Dresden studiert und sein Studium mit der Diplomarbeit

,,Entwicklung von Schlauchstrukturen mit integrierter

Ventilfunktion‘‘ abgeschlossen. Im Rahmen

seiner Tätigkeit am ITM befasst sich Herr Bruns mit

der Sensorintegration in textile Membranen sowie

der Schwingungsanalyse an Textilmaschinen.

Seit November 2019 ist Frau Dipl.-Ing. Anke Dallmann

als wissenschaftliche Mitarbeiterin ein Teil

der Forschungsgruppe „Flächenbildungstechnik“

am ITM. Sie absolvierte an der Technischen Universität

Dresden das Maschinenbaustudium mit der

Vertiefung Verarbeitungs- und Textilmaschinenbau

sehr erfolgreich. Während des Studiums arbeitete

Anke Dallmann bereits am Textilforschungsinstitut

der Universität Barcelona und am ITM in der Forschungsgruppe

„Biomedizintextilien“. Das Studium

schloss sie 2019 mit der Diplomarbeit am ITM zum

Thema „Entwicklung eines abstandsgewirkten thermoelektrischen

Generators“ sehr gut ab. Zu den

aktuellen Aufgabenbereichen von Frau Anke Dallmann

am ITM gehören u. a. die Forschung zu textilen

Paneelen für die thermoelektrische Stromerzeugung,

die Mitarbeit an der Fadenlaufsimulation einer Kettenwirkmaschine

sowie die Entwicklung von gewirkten

Implantaten für medizinische Anwendungen.

Seit Dezember 2019 ist Frau M. Sc. Mareen

Warncke am ITM als wissenschaftliche Mitarbeiterin

in der Forschungsgruppe „Sensor-, Mess- und

Aktortechnik“ tätig. Sie bearbeitet ein Projekt, in

dem textilintegrierte Heizelemente für persönliche

Schutzbekleidung entwickelt werden. Frau Warncke

ist Textilingenieurin mit Schwerpunkt Polymerchemie,

Textilveredlung sowie Textilentwicklung insbesondere

für Hochleistungswerkstoffe für persönliche

Schutzausrüstung. Sie war vor ihrer Anstellung

am ITM bereits bei Fraunhofer und in der Industrie

tätig, wodurch sie ein umfangreiches Wissen für die

Bearbeitung des Projekts sowie weiterführende Forschungsarbeiten

im Bereich Smart Textiles mitbringt.

Herr M. Sc. Arturo Romero Karam ist seit Januar

2020 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am ITM

innerhalb der Professur für Montagetechnik für textile

Produkte tätig. Er absolvierte sein Bachelorstudium

im Jahr 2017 an der TU Dresden im Maschinenbau.

Anschließend studierte er von Oktober 2017 bis

Juni 2019 im Masterstudiengang Textil- und Konfektionstechnik

an der TU Dresden und erwarb 2019 mit

seiner Arbeit zum Thema „CAE-gestützter Prozess

zum 3D-Druck biegesteifer Elemente auf Flachgestricke

zur Herstellung neuartiger kundenindividueller

orthopädischer Hilfsmittel“ den Master of Science.

Herr Arturo Romero strebt eine Promotion unter Leitung

von Prof. Kyosev an. Derzeitiger Schwerpunkt

seiner Arbeit ist die Entwicklung von Automatisierungslösungen

für den Lebensmittelbereich unter

Verwendung von Knickarmrobotern. Zur Vermeidung

von Trial & Error in der Entwicklungsphase

von hygienegerechten Roboterhüllen werden simulationsgestützte

Entwicklungsmethoden erarbeitet.

Seit Mitte Januar 2020 ist Frau Dipl.-Ing. Sandra

Berger wieder am ITM tätig. Nach Abschluss ihres

Studiums 2008 war sie bereits als wissenschaftliche

Mitarbeiterin im Bereich der Flächenbildungstechnik

am ITM tätig. Industrieerfahrung konnte Frau Berger

ab 2013 in einem mittelständigen Unternehmen im

Bereich Wirkerei- und Seilereitechnik sammeln. Ihre

Arbeitsschwerpunkte waren das Qualitätsmanagementsystem

und damit verbunden die Organisation

der Produktionsabläufe von der Faser bis zum fertigen

Produkt. Ebenso war sie in Entwicklungsaufgaben

involviert. Nach dem Wechsel ans ITM zurück ist

Frau Berger nun für Aufgaben im Projektmanagement

in der Wissenschaft zuständig.

Frau Dipl.-Ing. Irina Danilov ist seit Februar 2020

als wissenschaftliche Mitarbeiterin am ITM in der

Forschungsgruppe „Textilchemie/Textilausrüstung

(TCA) & Polymer- und Fasertechnologie (PFT)“ tätig.

Seit 2014 studierte sie Maschinenbau an der Technischen

Universität Dresden in der Vertiefung Verarbeitungs-

und Textilmaschinenbau. Während des

Studiums arbeitete Frau Danilov als studentische

Hilfskraft in der Forschungsgruppe TCA/PFT und fertigte

ihre Diplomarbeit mit dem Thema: „Entwicklungen

zur umweltfreundlichen Herstellung neuartiger

Chitosanfasergarne unter Einsatz von ionischen

Flüssigkeiten“ am ITM an. Zu ihrem derzeitigen Aufgabengebiet

zählt die Bearbeitung von verschiedenen

Themenstellungen der Forschungsgruppe, insbesondere

experimentelle und analytische Arbeiten

zu dem Biopolymer Chitosan sowie seiner Darstellung

als Filamentgarne für biomedizinische Anwendungen.

Seit Februar 2020 ist Frau Daniella Modler als

technische Mitarbeiterin am ITM tätig. Die gelernte

gestaltungstechnische Assistentin mit langjähriger

Agenturerfahrung im Werbe- und Medieninformatikbereich

absolvierte berufsbekleidend ein BA-Studium

der Medienproduktion/-informatik. Frau Modler

wird im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit am Institut

tätig sein.

Frau M. Sc. Bahareh Abtahi ist seit März 2020 als

wissenschaftliche Mitarbeiterin am ITM in der Forschungsgruppe

„Textilien für den Leichtbau“ tätig.

Nach ihrem Bachelor-Abschluss als Chemie-Textil-Ingenieurin

im Iran hat sie dort sieben Jahre in

nationalen und internationalen Projekten gearbeitet.

Durch ein DAAD Stipendium konnte sie nach

Deutschland kommen und an der TU Dresden stu-

120


dieren. Dort hat sie 2016 erfolgreich Ihren Masterabschluss

für Textil- und Konfektionstechnik abgelegt.

Nach einer Tätigkeit als „Junior Qualitätsmanagerin“

bei Lidl hat sie als Textil-Ingenieurin in einem Unternehmen

für Textilmaschinen und Zubehör in Kirchheim/Teck

in Handelsprojekten mit dem Iran gearbeitet.

Seit März 2020 ist Frau M. Sc. Ariane Kriltz als wissenschaftliche

Mitarbeiterin am ITM tätig. Sie studierte

bis 2014 am Karlsruhe Institute of Technology

(KIT) Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung‚

„Produktentwicklung und Konstruktion“. Ihre Masterarbeit

absolvierte sie am Institut für Produktentwicklung

und Konstruktion (IPEK) zum Thema „Entwicklung

eines realitätsnahen Studienaufbaus zur

Erforschung von Analyse-Synthese-Prozessen bei

Ingenieuren“. Sie arbeitete von 2015 bis 2017 als

Entwicklungsingenieurin bei tech-solute GmbH & Co.

KG. Von 2017 bis 2020 war sie bei Schaeffler Automotive

Buehl GmbH & Co. KG für die Konzeption und

Konstruktion von Prüfanlagen zuständig. Sie leitet

am ITM die Betreuung der Konzeptentwicklung und

der konstruktiven Umsetzung von Maschinenmodifikationen

und Versuchsständen und unterstützt

alle wissenschaftlichen Mitarbeiter*innen des ITM

bei der Durchführung von Forschungsprojekten und

Industrieaufträgen.

Herr Dipl.-Ing. Jakob Melzer ist seit März 2020 am

ITM als wissenschaftlicher Mitarbeiter tätig. Er studierte

an der TU Dresden Maschinenbau in der Studienrichtung

Allgemeiner und konstruktiver Maschinenbau.

Seine Diplomarbeit fertigte er am ITM in der

Forschungsgruppe „Flächenbildungstechnik“ an. Das

Thema der Arbeit war die „Konstruktiv-technologische

Entwicklung einer Kurzfaserpreforminganlage

zur Herstellung von Halbzeugen für faserverstärkte

Keramiken mit einer definierten Kurzfaserorientierung

in out-of-plane-Richtung“. Seine Aufgaben sind

die Konzeption und Erstellung von Konstruktionen

für Versuchsstände und Maschinenmodifikationen

im Rahmen von Forschungsprojekten des ITM und

von Industrieaufträgen.

• Ausgeschiedene Mitarbeiter*innen

2019 sind folgende Mitarbeiter*innen aus dem ITM

ausgeschieden:

• Frau Dr.-Ing. Nazanin Ansari

• Herr Dr.-Ing. Oliver Döbrich

• Frau Dr.-Ing. Monireh Fazeli Zoghalchali

• Herr Dipl.-Ing. Martin Hengstermann

• Herr Dr.-Ing. Matthias Hübner

• Herr Dipl.-Ing. Steffen Rittner

• Herr Dipl.-Ing. Martin von Zuben

Wir danken allen ehemaligen Mitarbeiterinnen und

Mitarbeitern für ihre geleistete Arbeit und wünschen

allen für ihre weitere berufliche und private Zukunft

alles Gute und weiterhin viel Erfolg.

• Gastwissenschaftler am ITM

An der Professur Montagetechnik für textile Produkte

waren im Zeitraum von Anfang Oktober 2019 bis

Ende März 2020 vier Doktoranden mit finanzieller

Unterstützung durch den DAAD tätig. Die drei Herren

Desalegn, Muktar und Dereje und Frau Tibifez Hailu

Nechno wurden von dem „Ethio-German Home

Grown PhD Scholarship Programm” zur Förderung

ausgewählt, um deren Doktorarbeiten in Deutschland

unter der fachlichen Betreuung von Prof. Kyosev

voranzutreiben. Das Programm wurde durch das

Ministry of Education (MoE) im Rahmen des Engineering

Education Capacity Building Programme (EECBP)

ausgeschrieben. Über die Dauer von drei Jahren können

äthiopische Promovenden jeweils sechs Monate

an einer deutschen Hochschule zu ihrer Dissertation

forschen. Die Einreichung und Verteidigung der

Promotion erfolgt zum Schluss an der äthiopischen

Heimatuniversität. Der DAAD und das MoE finanzieren

das Programm jeweils anteilig.

Herr Desalegn Beshaw Agile befindet sich schon

in seinem zweiten Jahr und hat seine Forschung in

dem Bereich der Mechanik von geflochtenen und

gezwirnten Nähfaden fortgesetzt. Er beschäftigt sich

mit Untersuchungen zum Biegeverhalten von Nähfadenmaterialien,

insbesondere der Biegung bei sehr

kleine Biegeradien, die auch beim Nähen entstehen.

Das Verhalten ist für den Stichbildungsprozess speziell

für das Nähen von sensiblen, nicht typischen Nähfadenmaterialien,

wie z. B. Multifilamentgarne ohne

Drehungen beim Einsatz für Medizinanwendungen,

wichtig. Durch das Spreizen der Einzelfilamente bei

der Biegung und der dadurch resultierenden unterschiedlichen

Schlingenbildung führen solche Materialien

zur Störungen beim Nähen und Sticken, was

die Qualität und die Produktionsgeschwindigkeit

beim Herstellungsprozess deutlich reduziert führt.

Herr Muktar Seid Hussen hat sich dem Prozess

des Ultraschallschweißen von textilen Membranen

gewidmet. Nach einer umfassenden Literaturrecherche

hat er ein breites experimentelles Untersuchungsprogramm

begonnen, wo er grundlegende

Gesetzmäßigkeiten für die Auswahl der Parameter

beim Schweißprozess ermittelt. Das Thema ist Teil

der fortlaufenden Forschung in der Professur Montagetechnik,

mit der sich Frau Dr. Kathrin Pietsch und

Herr Stefan Rothe u. a. im Rahmen des IGF-Projektes

„Entwicklung eines Verfahrens zur zerstörungsfreien

Prüfung der Qualität von textilen US-Schweißnähten

im Konfektionsprozess“ befassen. Hier soll in

Zusammenarbeit mit der Fraunhofer IKTS unter Leitung

von Dr. Thomas Herzog eine Möglichkeit für die

121

Jahresbericht 2019

zerstörungsfreie 100 %-ige Analyse der Qualität der

Ultraschweißnähte nach dem Schweißvorgang entwickelt

werden. Im IGF-Projekt werden vordergründig

fertige Nähte analysiert. Die wissenschaftlichen

Arbeiten von Herrn Muktar beinhalten die Erweiterung

des Versuchsplanes auf die Betrachtung der

Maschinenparameter und des Schweißprozesses

selbst, sodass damit die Rückschlüsse auf die Nahtqualität

signifikant erweitert werden können.

Herr Dereje Berihun Sitotaw hat sich im Rahmen

seines Forschungsaufenthaltes mit dem Thema 3D

Druck mit endlosverstärkten Materialien auf Textilien

und deren Einsatz für Funktionsbekleidung

beschäftigt. Unter anderem hat er die bereits laufenden

Voruntersuchungen zum möglichen Einsatz

für Stichschutzanwendungen an der Professur Montagetechnik

fortgesetzt und eine systematische Analyse

über den Einfluss der Lagenanordnung, Winkel

der einzelnen Lagen und Dicke der 3D Platten auf

den Stichwiderstand durchgeführt. Herr Sitotaw

wurde durch Herrn Dustin Ahrendt vom ITM fachlich

betreut, der sich im Rahmen seiner eigenen Promotion

mit der Integration von 3D bedruckten Textilien

für Funktionsbekleidung z. B. für den Einsatz in

der Orthopädie beschäftigt.

• Neue Ausstattung am Institut

Seit März 2019 verfügt das Textilphysikalische Prüflabor

des ITM über eine neue Zugprüfmaschine Z2.5

der Firma ZwickRoell GmbH & Co. KG. Die Neuanschaffung

erfolgte im Rahmen der Modernisierung

und Erweiterung des Textilphysikalischen Prüflabors.

Die Z2.5 hat einen Verfahrweg von 1320 mm und

ermöglicht nun das normgerechte Prüfen von hochelastischen

Materialien bis zum Bruch. Die Steuerung

ist mit einer Überdruckfunktion ausgestattet,

wodurch das Eindringen von Stäuben verhindert

wird. Dies verhindert defekte Bauteile, hervorgerufene

durch elektrisch leitende Stäube. Zur Bestimmung

unterschiedlicher Kraftniveaus wurden zwei

Kraftmessdosen mit maximalen Nennlasten von

100 N und 2,5 kN angeschafft. Mit dieser Zugprüfmaschine

können Prüfungen an Garnen und textilen

Flächen nun wieder mit neuester Technik durchgeführt

werden.

Frau Tibifez Hailu Nechno hat sich der Thematik

„Virtuelle 3D-Produktentwicklung“ gewidmet. Unter

der Anleitung von Frau Prof. Dr.-Ing. habil. Sybille

Krzywinski hat sie erstmals die moderne Software

für 2D/3D Schnitterstellung kennengelernt. Damit

konnte Frau Nechno mit einer Studie über numerische

Untersuchungen zum Einfluss der Materialeigenschaften

auf das Drapierverhalten bei der Bekleidung

beginnen.

Als Gastwissenschaftlerin weilte ebenso Frau B. Sc.

Katarzyna Cieśla von der TU Lodz, Polen im Rahmen

des Erasmus-Austauschprogramms an der Professur

Montagetechnik für textile Produkte. Während

ihres Aufenthaltes hat sie sich intensiv mit der

Entwicklung von Bekleidung für schwangeren Frauen

mit Hilfe moderner 3D CAD Software beschäftigt.

Hierbei hat sie Avatar(innen) in unterschiedlichen

Schwangerschaftsmonaten digital erstellt sowie im

Anschluss daran die Passform und die optische Darstellung

der entwickelten Kleidung bei der veränderten

Körpergeometrie analysiert.

Zugprüfmaschine Z2.5

Die labortechnische Grundausstattung der Forschungsgruppe

„Textilchemie und Textile Ausrüstung

/ Polymer- und Fasertechnologie“ ist um eine

Soxhlet-Extraktions-Apparatur Behrotest der Firma

Behr Labor-Technik zur Bestimmung des Schlichte-

und Rohfasergehaltes ergänzt worden. Die durch

die Extraktion gewonnenen Appreturen, Ausrüstungen

und Schlichten können durch weitere Analysen

charakterisiert werden. Des Weiteren lässt sich der

Rohfasergehalt durch die Apparatur bestimmen.

Seit Februar 2020 besitzt die Forschungsgruppe

„Textilausrüstung/Textilchemie“ eine Aufrüstung für

die DSA100 von der Firma Krüss zur Kontaktwinkel-

und Benetzungsmessung bei Temperaturen

122


Soxhlet-Extraktion-Apparatur DSA 100 Hei-VAP Core

bis 400 °C. Hiermit kann das Verhalten von Polymeren,

Schlichten und Beschichtungen unter Temperatureinfluss

beobachtet und analysiert werden. Des

Weiteren wurde das DSA100 um eine elektrisch verfahrbare

Spritzenhalterung und eine hochauflösende

Kamera erweitert. Durch die somit automatische

Dosierung können Prüfflüssigkeiten genau bemessen

werden, um auf diese Weise hochpräzise Messungen

durchzuführen.

Mit dem Rotationsverdampfer Hei-VAP Core des

Herstellers Heidolph Instruments GmbH & Co. KG hat

die Forschungsgruppe „Textilchemie und Textile Ausrüstung

/ Polymer- und Fasertechnologie“ die bestehende

Methodik zur Destillation, Aufkonzentrierung,

Kristallisation und Pulvertrocknung modernisiert.

Das Gerät, das beispielsweise für die Schlichteanalyse

oder Trennung flüssiger Stoffgemische in der Textilveredlung

eingesetzt werden kann, entspricht dem

neuesten Stand der Technik und bietet viel Bedienkomfort

bei einem hohen Maß an Sicherheit.

Die Forschungsgruppe „Multiaxialgelege und Textiles

Bauen“ hat eine Industrieroboteranlage der

Firma KUKA mit einer Traglast von 90 kg in Kombination

mit einer Lineareinheit zur Erforschung

und Umsetzung von komplexen, lastangepassten,

textilen Bewehrungsstrukturen zur Anwendung in

Carbonbetonbauteilen beschafft. Die erfolgreiche

Entwicklung einer anwendungsbezogenen Anlagentechnologie

ermöglicht die automatisierte, robotergestützte

sowie materialeffiziente Ablage von Verstärkungsrovings

für Bauanwendungen. Dabei wird

der vollständige Ablegepfad auf Basis eines intelligenten

Berechnungsalgorithmus unter Beachtung

der zu erwartenden mechanischen Belastungen

generiert und an den Industrieroboter zur automatisierten

Fertigung kommuniziert. Zur effizienten Insitu-Tränkung

der Verstärkungsrovings wurde ein

eigens entwickeltes Modul umgesetzt, das direkt

am Roboterkopf montiert ist. Die Konsolidierung

der lastangepassten, endkonturnahen Bewehrungsstruktur

erfolgt mittels eines konvektiven Großraum-

Industrieofens der Fa. Schröder. Der optimierte

Materialeinsatz bei reduziertem Konfektionierungsaufwand

durch die direkte, endkonturnahe Garnablage

führt zu einer signifikanten Kostenreduktion bei

der Herstellung von Carbonbeton-Fertigbauteilen.

Die erfolgreiche, zukunftsweisende Entwicklung dieser

Roboteranlage zur direkten Garnablage kennzeichnet

die weltweit besondere Stellung des ITM

bei der Erforschung von innovativen, textilbasierten

Maschinentechnologien. Wir danken dem BMBF

für die finanzielle Unterstützung zur Beschaffung

der Anlage.

Am 23. September 2019 besuchte der Beirat des C³-

Carbon Concrete Composite e.V. und Fachpublikum

das Betonwerk Oschatz. In diesem Rahmen wurden

die Arbeiten des Vorhabens V4.1 – Multiaxiale Garnablage

vorgestellt. Herr Prof. Dr. Chokri Cherif, Institutsdirektor

des ITM, stellte dem Beirat und dem

Fachpublikum mit einleitenden Worten die Technologie

der neuartigen Anlage zur direkten Garnablage

zur automatisierten Herstellung textiler Bewehrungen

vor.

Industrieroboteranlage der Firma KUKA zur direkten Garnablage zur Präsentation am 23. September 2019 in Oschatz

123

Jahresbericht 2019

• Institutsbesichtigungen am ITM

Auch 2019 empfing das ITM wieder viele nationale

und internationale Gäste von Firmen, Ministerien,

Verbänden, Schüler, Berufsschüler, Studierenden

und Absolventen zu Institutsbesichtigungen, worüber

an dieser Stelle auf eine kleine Auswahl exemplarisch

zurück geblickt wird.

Darüber hinaus nutzten unsere Forschungspartner

im Rahmen von Projekttreffen, Arbeitskreis- und

Beiratssitzungen (z. B. Arbeitskreissitzung der Deutschen

Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüftechnik,

Wissenschaftlicher Beiratssitzung des ITM) sowie

zahlreiche nationale und internationale Teilnehmer

bei Tagungen (z. B. Sampe Symposium 2019, Carbonbetontagung

2019, ADD-ITC 2019), die durch das

ITM maßgeblich in Dresden mitveranstaltet wurden,

unsere abwechslungsreichen Angebote zu individuellen

Institutsrundgängen.

Am 16. Mai 2019 fand in Dresden ein Seminargruppentreffen

statt. Unsere ehemaligen Studierenden

nahmen dieses zum Anlass ihre alte Wirkungsstätte

zu besichtigen, um sich einen umfassenden Überblick

über unsere vielfältigen Maschinentechniken

und Forschungsaktivitäten entlang der gesamten

textilen Prozesskette zu verschaffen. Die sehr interessierten

Rentner*innen zeigten ihre Begeisterung

von vielfältigen High-Tech Anwendungen, die am

ITM entwickelt werden.

Neben dem ITM stand auch eine Firmenbesichtigungung

bei Karl Mayer Technische Textilien GmbH

am Standort Chemnitz auf dem Programm. Auf der

Agenda beim ITM stand die Besichtigung der Textilmaschinenhalle

in Dresden-Dobritz, wo unsere

Wissenschaftler*innen die aktuellen Forschungsaktivitäten

und die damit vorhandene exzellent ausgestattete

Infrastruktur am Standort Dresden-Dobritz

des ITM präsentierten. Weiterhin konnte sich

die Delegation direkt bei der Vorführung der Multiaxial-Nähwirkmaschine

Malitronic ® von der engen

Forschungskooperation mit KARL MAYER auf dem

Gebiet der Technologie- und Produktentwicklung für

Textilbetonanwendungen überzeugen. Die Teilnehmer

erhielten einen umfassenden praxisbezogenen

Einblick in die verschiedenen Prozessstufen zur Fertigung

von Bewehrungsstrukturen für den Carbonbetonbau.

Am 19. September 2019 weilte eine katarische Delegation

mit 50 Teilnehmern an der TU Dresden. Die

Begrüßung, Empfang und die Vorstellung erfolgte

durch den Rektor der TU Dresden, Herrn Prof. Dr.

Hans Müller-Steinhagen. Weiterhin stellte Prof. Dr.

Chokri Cherif die vielfältigen Forschungskompetenzen

des ITM vor. Im Anschluss an die Präsentationen

übernahm Prof. Cherif die Delegation und besichtigte

mit ihnen gemeinsam die Textilmaschinenhalle des

ITM in Dresden-Dobritz. Er offerierte das hochmoderne

Carbonfaser-Technikum des RCCF - Research

Center Carbon Fibers, eine gemeinsame Forschungseinrichtung

des Instituts für Textilmaschinen und

Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) und des

Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der

TU Dresden sowie das Zellbiologielabor des ITM.

Am 17. Mail empfing das ITM eine hochrangige Delegation

aus China, die im Rahmen der Techtextil in

Deutschland weilten. Die Delegation setzte sich aus

namhaften Verbands- und Unternehmensvertretern

aus der chinesischen Textil- und Nonwovens-

Branche (u. a. China Nonwovens & Industrial Textiles

Association, CNITA; China National Textile and Apparel

Council, CNTAC; Sub-Council of Textile Industry,

CCPIT TEX) zusammen.

124


• ITM sportlich aktiv bei der 9. Rewe

Team Challenge

Am 29. Mai 2019 war es wieder soweit! Die Rewe

Team Challenge fand bereits zum 11. Mal in Dresden

statt und das ITM war wieder mit dabei.

• Informationen des Wissenschaftlichen

Beirates des Institutes für Textilmaschinen


Die 30. Jahressitzung des Wissenschaftlichen Beirates

des ITM fand am 25. April 2019 statt.

Die Läuferinnen und Läufer vom ITM vor dem Start

Gemeinsam mit 25.000 Läufern aus mehr als

1800 Unternehmen absolvierten 4 laufbegeisterte

Teams vom Institut für Textilmaschinen und Textile

Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) die 5 km durch

die Dresdner Altstadt mit Zieleinlauf in das Dresdner

Rudolf-Harbig-Stadion.

Die TU Dresden war dieses Jahr mit rund 650 Teilnehmerinnen

und Teilnehmern das Unternehmen

mit den meisten Anmeldungen.

Vorstand des Wissenschaftlichen Beirates: Prof. Dr. habil.

Chokri Cherif, Dr. Christian Heinrich Sandler,

Franz-Jürgen Kümpers, Prof. Dr. habil. Sybille Krzywinski

v.l.n.r. (Stand: 25. April 2019)

Bei der am Vorabend stattfindenden Auftaktveranstaltung

führten die Gäste im Restaurant Augustiner

an der Frauenkirche in der Dresdner Altstadt mit

Mitarbeitern des ITM intensive Gespräche zu Themen

aus Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und der

Textilbranche.

Die glücklichen Gewinnerinnen und Gewinner

Besonderer Dank gilt der TU Dresden sowie

dem Freundes- und Förderkreis des ITM der

TU Dresden e.V., die die Startgebühr für alle

Läuferinnen und Läufer übernommen haben.

Herr Professor Cherif dankte zu Beginn der 30. Jahressitzung

allen Mitgliedern für die Unterstützung

in der Forschung, insbesondere bei den IGF-Vorhaben,

und auch in der Lehrausbildung. Anschließend

informierte er ausführlich über aktuelle Arbeiten

des ITM in Forschung und Lehre. Besonders hebt

Herr Professor Cherif die realisierte Flächenerweiterung

um ca. 2.300 m² hervor. Diese Flächen beinhalten

neben Büroflächen, Labore für chemische und

analytische Untersuchungen auch Reinraumflächen

für die Erforschung von Bio- und Medizinprodukten

und Reinraumflächen für die Carbonfaserentwicklung.

Mit Fertigstellung der Anmietung ist das Carbonfaser-Technikum

am Research Center Carbon

Fibers (RCCF) eröffnet worden. Weiterhin geht Herr

Professor Cherif auf ausgewählte interdisziplinäre

Großvorhaben, wie Graduiertenkolleg GRK 2430:

125

Jahresbericht 2019

„Interaktive Faser-Elastomerverbunde“ und Exzellenzcluster

CeTI: „Zentrum für Taktiles Internet“ ein

und umreist die Aktivitäten des ITM in diesen Grundlagenprojekten.

Anschließend werden personelle Änderungen im

Wissenschaftlichen Beirat, basierend auf innerbetrieblichen

Veränderungen der Mitgliedsorganisationen

bekannt gegeben:

• Verband der Nord-Ostdeutschen Textil- und

Bekleidungsindustrie e.V.:

Verabschiedung: Herr Dr. Peter Werkstätter

(Ruhestand)

neue Ansprechpartnerin: Frau Anke Pfau

Im Namen des ITM und des Vorstandes des WB danken

Herr Professor Cherif und Herr Doktor Sandler

den Herrn Dr. Werkstätter für seine aktive Mitwirkung

im Wissenschaftlichen Beirat und somit für die

Unterstützung des ITM in der Forschung.

Es wurde festgehalten, dass neun Projektideen als

wichtig und bearbeitungswürdig einzustufen sind.

Die festgelegte Prioritätenliste der vorgestellten

Projekte für das Normalverfahren gibt bedeutende

Hinweise auf die Relevanz für KMU. Es können im

Jahr 2020 Forschungsanträge im Normalverfahren

im Umfang von ca. 2 Mio. EUR eingereicht werden.

Entsprechend der Regelungen beim Forschungskuratorium

Textil e.V. wird das ITM insgesamt drei Projekte

einreichen, die als branchenübergreifende und

interdisziplinäre Vorhaben eingestuft werden bzw.

CORNET-Vorhaben sind.

Im Anschluss an die 30. Sitzung des Wissenschaftlichen

Beirates hielten Herr Doktor Sandler und Herr

Professor Cherif eine kurze Ansprache und danken

bei einem Glas Sekt den Mitgliedern des WB,

die durch ihr aktives Mitwirken die Richtung für die

angewandte Forschung aufzeigen und somit zum

Erfolg der IGF-Forschung des ITM beitragen.

Frau Pfau ist als Referatsleiterin Forschung und Wissenschaft

im vti tätig. Ihre Amtszeit begann im Juli

2019. Eine persönliche Vorstellung ist zur nächsten

Sitzung vorgesehen.

Durch die Gewinnung neuer Mitgliedsunternehmen

erweitert sich der Wissenschaftliche Beirat des ITM

um:

• Fa. Gustav Gerster GmbH & Co. KG:

Ansprechpartner: Herr Marcus Janßen

Herr Janßen als neues Mitglied stellte sich den

anwesenden Mitgliedern des Wissenschaftlichen

Beirates kurz vor. Herr Janßen hat nach der Ausbildung

zum Industriekaufmann an der Fachhochschule

in Mönchengladbach studiert und sich in der

Faden- und Flächenerzeugung vertieft. Seit 1994

ist er bei der Firma Gustav Gerster GmbH & Co. KG

aktiv. Als Betriebsleiter ist er seit 1996 tätig und hat

2018 zusätzlich die Verantwortung des Entwicklungsbereichs

der Firma Gustav Gerster übernommen.

Somit ist er in zahlreichen Projektbegleitenden Ausschüssen

im Rahmen von Forschungsprojekten am

ITM aktiv.

Die neu vorgeschlagenen Mitglieder im Wissenschaftlichen

Beirat werden durch den anwesenden

Vorstand einstimmig bestätigt.

Mit Kurzvorträgen von wissenschaftlichen Mitarbeitern

wurden 12 Projektideen im Normalverfahren

mit Laufzeitbeginn ab dem Jahr 2021 den Mitgliedern

des Wissenschaftlichen Beirates vorgestellt.

Weiterhin wurden fünf branchenübergreifende Vorschläge

und 1 CORNET-Vorschlag präsentiert.

Anschließend wurden interessierten Mitgliedern des

WB die neuen Räumlichkeiten im Standort des ITM

in Dresden-Dobritz präsentiert. Gezeigt wurden das

Carbonfasertechnikum, die Reinräume für Biomedizintextilen

sowie das Technikum in der Textilmaschinenhalle

Dobritz.

Es wurden intensive fachliche Diskussionen geführt.

Die Mitglieder des Wissenschaftlichen Beirates

gaben wertvolle Hinweise für die Antragsausarbeitung,

was zur Aufwertung der vorhandenen Ideen

führt.

126


Allen Mitgliedern des Wissenschaftlichen

Beirates des ITM sei an dieser Stelle für ihr

Engagement und ihre unterstützenden Aktivitäten

hinsichtlich Forschung und Lehre

am ITM ganz herzlich gedankt.

(Autorin: Dr.-Ing. Christiane Freudenberg)

127

Jahresbericht 2019

• Informationen des Freundes- und

Förderkreises des ITM der

Technischen Universität Dresden e.V.

Die jährliche Mitgliederversammlung des Freundesund

Förderkreises des ITM der Technischen Universität

Dresden e. V. fand am 25. April 2019 in Dresden

statt. Der Verein hat zum heutigen Zeitpunkt 72 Mitglieder

(47 Personen, 25 Unternehmen/Institute).

ohne Einwände entgegengenommen. Somit konnte

der Vorstand für die Abrechnungsperiode entlastet

werden. Herr Dr. Jürgen Tröltzsch wurde einstimmig

als zweiter Revisor gewählt, da Herr Wegner aus privatem

Grund diese Funktion nicht weiter fortführen

wird. Ein herzliches Dankeschön wurde Herrn Wegner

für seine langjährige ehrenamtliche Tätigkeit als

Revisor ausgesprochen.

Für das Jahr 2019 sind inzwischen alle Beiträge

pünktlich eingegangen. Wir bedanken uns dafür

ganz herzlich bei unseren Mitgliedern. Aus Spendenmitteln

des Vereins konnten insbesondere Fachzeitschriften/Fachliteratur,

Mitgliedsbeiträge in Verbänden

und die Organisation von Veranstaltungen

finanziert sowie vielfältigen Aktionen zur Studentenwerbung

durchgeführt werden.

Vorstand des Freundes- und Förderkreises des ITM

der TU Dresden e.V.: Gert Bauer, Dr.-Ing. Dilbar Aibibu,

Prof. Dr.-Ing. habil. Chokri Cherif; v.l.n.r.

Die Geschäftsführerin des Vereins Frau Dr. Dilbar

Aibibu informierte die Mitglieder über die Aktivitäten

des Freundes- und Förderkreises bei wissenschaftlichen

Veranstaltungen/Weiterbildungen, Studentenexkursionen,

der Förderung der Aus- und Weiterbildung

von Studenten und jungen Wissenschaftlern

sowie bei der Öffentlichkeitsarbeit des Instituts auf

Messen und Tagungen. Anschließend erläuterte sie

die Jahresrechnung 2018 und den darauf begründeten

Rücklagenbeschluss des Vorstandes zur Verwendung

der Mittel im Jahre 2019. Der Revisionsbericht

der Rechnungsprüfer Dr.-Ing. Wolfgang Trümper

(ITM) und Dipl.-Ing. Alexander Wegner (KARL MAY-

ER Malimo Textilmaschinenfabrik GmbH) wurde

Allen Unternehmen und Personen, die den

Verein und damit das geförderte Institut für Textilmaschinen


in Forschung und wissenschaftlicher

Ausbildung durch Beiträge, Spenden und

Zuschüsse im Sinne des Vereinszwecks unterstützten,

spricht der Vorstand seinen Dank aus.

(Autorin: Dr.-Ing. Dilbar Aibibu)

Infos zur Mitgliedschaft

Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des ITM

hoffen sehr, dass wir Sie mit unserem Jahresrückblick

2019 von unseren vielseitigen Innovationsstärken,

die sich u. a. allein in 9 nationalen

und internationalen Auszeichnungen in 2019

widerspiegeln, überzeugt haben.

Zur Förderung unserer kontinuierlichen Aktivitäten

in der Forschung und insbesondere Lehre

(Ingenieurausbildung) freuen wir uns jederzeit

über neue Mitglieder in unserem Freundesund

Förderkreis des ITM der TU Dresden e. V.

Mit einer Mitgliedschaft leisten Sie einen wichtigen

Beitrag zur Stärkung unserer Hauptaufgaben

in der Lehre und Forschung am ITM. Die

Mitgliedsgebühren betragen:

Natürliche Personen

• Studenten, Aspiranten: 5 EUR

• Mitarbeiter und Absolventen der TU Dresden:

20 EUR

• Sonstige Personen: 25 EUR

Juristische Personen,

Personengemeinschaften, Firmen

• bis 500 Mitglieder: 150 EUR

• über 500 Mitglieder: 250 EUR

Bei Interesse an einer Mitgliedschaft können

Sie uns gern per Mail oder telefonisch (Kontaktdaten

siehe 3. Umschlagseite) kontaktieren.

128

pro Teilnehmer einen Euro gewonnen.

In Summe ergab das Einkaufsgutscheine

von REWE in Höhe von 650 Euro.

https://textination.de/de/textile-technology/news/79/20208?print=1

Presse

Diese übergab Dr. Andreas Handschuh,

Kanzler der TU Dresden, am 21. August

2019 gemeinsam mit Betriebsärztin Dr.

Astrid Friedmann-Ketzmerick und Stefan

Kluge vom Universitären Gesundheitsmanagement

der TUD (UGM) an

PRESSE (AUSZUG)

drei Kinderbetreuungseinrichtungen

des Studentenwerks Dresden.

Freuen konnten sich über 430 Euro

• Artikel zur Neubesetzung die der Kita Professur

SpielWerk mit ihren etwa 180 • Weitere Artikel über das ITM

Kindern, über 170 Euro die Kita Miniforscher

30. Jahrgang mit 70 Kindern und über 50 Euro

Dresdner Universitätsjournal 13 | 2019

„Montagetechnik“

Aus: https://www.lvz.de/Region/Oschatz/Roboter-zieht-Carbonfaeden-im-Betonwerk-Oschatz

die Kindertagespflege Campuszwerge,

Aus: https://textination.de/de/textile-technology/viewnews/20208 (06.08.2019)

die fünf Kinder betreut. Die Einrichtungen

des Studentenwerks Dresden profitierten

so von der Laufbegeisterung der

(13.03.2019)

Einkaufsgutscheine

Mitarbeiter

an Kitas

der

übergeben

TUD. Das UGM hatte

das riesige Teilnehmerfeld der Uni bei

der

Als

Team

Organisation

Challenge

mit

in

den

der

meisten

sächsischen

Teilnehmern

hatte die

Landeshauptstadt koordiniert.

TU Dresden bei der

UJ

❞

REWE Team Challenge am 29. Mai 2019

pro Teilnehmer

Weitere Informationen

einen Euro gewonnen.

zum

In Summe

Universitären

ergab das

Gesundheitsmanagement

Einkaufsgutscheine

von REWE

unter

in Höhe von 650 Euro.

Gutes Geld für den guten Zweck: Kanzler Dr. Andreas Handschuh übergibt einen der REhttps://tu-dresden.de/gesundheit

WE-Einkaufsgutscheine.

Foto: Michael Kretzschmar

r Montagetechnik – Textination

Aus: melliand Textilberichte (2019)03,

S. 166

Diese übergab Dr. Andreas Handschuh,

Kanzler der TU Dresden, am 21. August

2019 gemeinsam mit Betriebsärztin Dr.

Astrid Friedmann-Ketzmerick und Stefan

Kluge an vom die Universitären TUD berufen Gesund-

Neu

Fokus Forschung

heitsmanagement der TUD (UGM) an

drei Kinderbetreuungseinrichtungen

Prof. Dr. rer.

des Studentenwerks Dresden.

nat. Mirko HH

Freuen konnten sich

Schmidt,

über 430

W3-

Euro

die Kita SpielWerk mit

Professur

ihren etwa

für Anatomie

180

Die Rubrik »Fokus Forschung« informiert

regelmäßig über erfolgreich eintungswerkstofftechnik:

Textilmaschinen und Textile Hochleis-

Kindern, über 170 Euro die Kita

mit

Miniforscher

mit 70 Kindern

dem

Schwerpunkt

und über 50 Euro

geworbene Forschungsprojekte, die von • Einstufiges Stückmetallisierungsverfahren,

190 TEUR, Laufzeit 05/19 –

die Kindertagespflege

Neuroanatomie,

Campuszwerge,

der Industrie oder öffentlichen Zuwendungsgebern

(BMBF, DFG, SMWK usw.) 04/21

die fünf Kinder betreut.

Medizinische

Die Einrichtungen

des Studentenwerks

Fakultät

Dresden

Carl

profitierten

so von der Laufbegeisterung

Gustav

Carus, zum

finanziert werden.

• Thermische Formgebungswerkzeuge,

278,0 TEUR, Laufzeit 09/19 – 08/21

der

Neben den Projektleiter stellt UJ die

Mitarbeiter der TUD.

1.6.2019

Das UGM hatte

Forschungsthemen, den Geldgeber und

das riesige

Foto:

Teilnehmerfeld

privat

der Uni bei

das Drittmittelvolumen kurz vor. In Prof. Dr. Jörn Erler, Institut für Forstnutzung

und Forsttechnik, Moor-Seil-

der Team Challenge in der sächsischen

der vorliegenden Ausgabe sind die der

Landeshauptstadt koordiniert.

Prof. Dr. med.

UJ

Verwaltung angezeigten und von den kran, 177,5 TEUR, Laufzeit 09/19 – 08/21

Christian Thomas, öffentlichen Zuwendungsgebern begutachteten

und bestätigten Drittmittel-

Prof. Dr. Peer Haller, Institut für Stahl-

❞

Weitere Informationen

W3-Professur

zum

für

Universitären Gesundheitsmanagement

Dresdner unter Universitätsjournal

nische Fakultät

Urologie, Mediziprojekte

August 2019 aufgeführt. und Holzbau, DEHOBLOCK, 190 TEUR,

Aus: Gutes

Verantwortlich

Geld für den guten

für den

Zweck:

Inhalt

Kanzler

ist das

Dr. Andreas

Laufzeit

Handschuh

10/19 – 09/21

übergibt einen der RE-

(2019)13, https://tu-dresden.de/gesundheit

03.09.2019,

Carl

S.

Gustav

4

Carus, Sachgebiet

WE-Einkaufsgutscheine.

Forschungsförderung.

Foto: Michael Kretzschmar

zum 1.7.2019

Dr. Doris Jaros, Institut für Naturstofftechnik,

Sauermolke, 249,6 TEUR, Lauf-

BMBF-Förderung:

Prof. Dr. Frank Ellinger, Institut für zeit 08/19 – 01/22

Foto: Julia Fischer

Grundlagen der Elektrotechnik und

Neu an die TUD berufen

Elektronik, Fokus PLL-Synchronisation, Forschung

1 Mio. Landes-Förderung:

Prof.

Prof. Dr.

Dr.

Ing.-habil.

rer.

EUR, Laufzeit 07/19 – 06/22

Prof. Dr. Maik Gude, Institut für Leichtbau

und Kunststofftechnik, KL2019, 43,9

nat.

Yordan

Mirko

Kyosev,

HH

Schmidt,

W3-Professur

W3-

für Prof. Dr. Edeltraud Günther, Professur TEUR, Laufzeit 05/19 – 11/19

Professur

Montagetechnik

für Anatomie

mit dem miert

Betriebswirtschaftslehre,

Die Rubrik »Fokus Forschung«

insb. Betriebliche

09:24

infor-

Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik:

für textile Produkte,

Fakultät TEUR,

23.06.2020, Umweltökonomie,

regelmäßig über erfolgreich

KOSEL, 281,7

eingeworbene

Dr. Ulf Helbig, Institut für Wasserbau

Schwerpunkt

Laufzeit

Forschungsprojekte,

07/19 – 06/22

die von

und

• Einstufiges

Technische Hydromechanik,

Stückmetallisierungsverfahren,

VSDS,

Neuroanatomie,

Maschinenwesen,

der Industrie oder öffentlichen Zuwendungsgebern

(BMBF, DFG, SMWK usw.) 04/21

256,5 TEUR,

190

Laufzeit

TEUR,

06/19

Laufzeit

– 12/21

05/19 –

Medizinische

zum 1.8.2019

Dr. Axel Marquardt, Institut für Maschinenelemente

23.06.2020, Fakultät

Carl Gus-

09:24

finanziert werden.

und Maschinenkonstruktion,

Gwendolin

• Thermische

Kremer,

Formgebungswerkzeuge,

278,0

Kustodie, DearHumans,

Foto: @ de Fotograf

tav Carus, 23.06.2020, zum 09:24 Neben den

AGENT-3D_BeAM_4INDU_

Projektleiter stellt UJ die

20

TEUR,

TEUR, 07.08.2019, Laufzeit

Laufzeit

09/19

01/-12/19 11:14 – 08/21

Mönchengladbach

1.6.2019 23.06.2020, 09:24 TUD, 247,9 TEUR, Laufzeit 07/19 – 12/19

23.06.2020, 09:24 Forschungsthemen, den Geldgeber und

Foto: privat

das Drittmittelvolumen kurz vor. In

Prof.

Prof. Dr.

Dr.

Jörn

Christian

Erler,

Mayr,

Institut

Institut

für Forstnutzung

und

für

Prof. Dr. rer. nat.

der

Prof.

vorliegenden

Dr. Jörg R.

Ausgabe

Noennig,

sind

Institut

die der

für Grundlagen der

Forsttechnik,

Elektrotechnik

Moor-Seilkran,

177,5 TEUR,

und

Martin

Prof. Dr.

Keller-Ressel,

med.

Gebäudelehre

Verwaltung angezeigten

und Entwerfen,

und von

ZSDD,

den

Elektronik, LOTUS,

Laufzeit

390 TEUR,

09/19 –

Laufzeit

08/21

Christian

W2-Professur

Thomas,

299,9

öffentlichen

TEUR, Laufzeit

Zuwendungsgebern

08/19 – 07/22

begutachteten

und bestätigten Drittmittel-

Prof. Dr. Peer Haller, Institut für Stahl-

08/19 – 07/21

TU Dresden stärkt für die Stochastische Forschung

für Montagetechnik

Analyse

W3-Professur für

Urologie,

und

Medizinische

Fakultät Verantwortlich für den Inhalt ist das Laufzeit 10/19 – 09/21

Fiprojekte

Prof. Dr.

August

Jürgen

2019

Hoyer,

aufgeführt.

Institut für Klinische

Psychologie und Psychotherapie, sam mit Prof. Dr. Christoph Leyens, Prof.

und

Prof.

Holzbau,

Dr. Alexander

DEHOBLOCK,

Michaelis

190

gemein-

TEUR,

nanzmathema-

tik,

für textile Produkte.

Carl

Fakultät

Gustav Carus,

Mathematik,

ENHANCE,

Sachgebiet Forschungsförderung.

134,8 TEUR, Laufzeit 02/19 – Dr. Gianaurelio Cuniberti, Institut für

https://textination.de/de/

zum 1.7.2019

zum 09/20

Werkstoffwissenschaft,

Dr. Doris Jaros, Institut für

Prof.

Naturstofftechnik,

Dr. Maik

news/entry/tu-dresden-stae-

1.8.2019

BMBF-Förderung:

Gude, Institut

Sauermolke,

für Leichtbau

249,6 TEUR,

und Kunststofftechnik

Laufzeit

08/19 – 01/22

rkt-die-forschung-fuer-monta-

getechnik-fuer-textile-produkte

Foto: Julia Fischer

Grundlagen der Elektrotechnik und

Bundes-Förderung:

Prof. Dr. Frank Ellinger, Institut für

und Prof. Dr. Steffen Ihlenfeldt,

Institut für Mechatronischen

Foto: Robert Lohse

Prof. Dr. Clemens Felsmann, Institut

für

Elektronik,

Energietechnik,

PLL-Synchronisation,

BBFly, 945,9 TEUR,

1 Mio.

Maschinenbau,

Landes-Förderung:

Smart Production and

(02.08.2019) Prof.

Prof.

Dr.

Dr.

Ing.-habil.

rer. nat. Laufzeit

EUR, Laufzeit

06/17 –

07/19

05/22

– 06/22

Materials,

Prof. Dr. Maik

1,4 Mio.

Gude,

EUR,

Institut

Laufzeit

für Leichtbau

und Kunststofftechnik, KL2019, 43,9

07/19 –

Yordan

Michael

Kyosev,

Zech,

12/20

W3-Professur

W3-Heisenbergfür

Christian

Prof. Dr. Edeltraud

Garthaus,

Günther,

Institut für

Professur

Leichtbau

TEUR, Laufzeit 05/19 – 11/19

Montagetechnik

Professur für Physische

Betriebswirtschaftslehre,

und Kunststofftechnik,

insb.

TapeTec,

Betriebliche

Umweltökonomie,

Jun.-Prof. Dr. Iuliana Panchenko, Institut

für textile

Geographie

Produkte,

Aufstockung, 193,4 TEUR, Laufzeit

KOSEL,

08/19

281,7 Dr. Ulf

für

Helbig,

Aufbau-

Institut

und Verbindungstechnik

für Wasserbau

mit dem

Fakultät

Schwerpunkt

Paläoum-

Prof.

–

TEUR,

12/19

Laufzeit 07/19 – 06/22

und Technische

der Elektronik,

Hydromechanik,

gemeinsam

VSDS,

mit

Maschinenwesen,

256,5

Dr.

TEUR,

Jens

Laufzeit

Lienig,

06/19

Institut

– 12/21

für Feinwerktechnik

und Elektronik-Design,

zum

weltforschung,

1.8.2019

Prof.

Dr. Axel

Dr. Regine

Marquardt,

Gerike,

Institut

gemeinsam

für Maschinenelemente

mit

Fakultät Umweltwissenschaften,

Becker,

Prof. Dr. Tibor Petzold

und

und

Maschinenkonstruktion,

Prof. Dr. Udo Prof.

Gwendolin

Dr. Gerald

Kremer,

Gerlach,

Kustodie,

Institut

DearHumans,

20 TEUR, Laufzeit

für Festkörperelektronik,

Foto: @ de Fotograf

Institut

AGENT-3D_BeAM_4INDU_

für Verkehrsplanung

und Prof.

01/-12/19

Dr. Thomas

Mönchengladbach

zum 1.8.2019 und

TUD,

Straßenverkehr,

247,9 TEUR, Laufzeit

SiRou,

07/19

232

– 12/19

TEUR, Zerna, Zentrum für mikrotechnische

Foto: Kirsten Lassig

Laufzeit 1 von 07/19 1 1 von – 12/21

1

Produktion,

Prof. Dr. Christian

SimiKom,

Mayr,

473,2

Institut

TEUR,

für

Prof. Dr. rer. nat.

Prof.

Prof.

Dr.

Dr.

Maik

Jörg

Gude,

R. Noennig,

Institut

Institut

für Leichtbau

für

Laufzeit

Grundlagen

05/19 –

der

12/20

Elektrotechnik und

Martin

Prof. Dr.

Keller-Ressel,

med.

Gebäudelehre

und Kunststofftechnik,

und Entwerfen,

FURNIER,

ZSDD, Elektronik, LOTUS, 390 TEUR, Laufzeit

habil.

W2-Professur

Jens Faßl, 211

299,9

TEUR,

TEUR,

Laufzeit

Laufzeit

10/19

08/19

– 09/21

– 07/22

Stiftungs-Förderung:

08/19 – 07/21 129

für

W2-Professur

Stochastische

für

Prof. Dr. Stefan Kaskel, Institut für Anorganische

Analyse

Kardioanästhesiologie,

Medizi- Germanistik,

und Fi-

Prof.

Prof. Dr.

Dr.

Jürgen

Alexander

Hoyer,

Lasch,

Institut

Institut

für Klinische

Psychologie

für

Prof. Dr. Alexander

Chemie, Forschungskostenzuschuss,

Michaelis gemeinsam

mit Prof.

nanzmathema-

VERSO,

und

135,6

Psychotherapie,

TEUR, Lauf-

19,2 TEUR,

Dr. Christoph

Laufzeit

Leyens,

07/19 – 06/21

Prof.

online.net - Das Online-Nachrichten-Portal für Textil und Bekleidung

https://ftt-online.net/index.php?sh

Jahresbericht 2019

nnovationspreis 2019 in der Kategorie „Forschung/Wissenschaft“ |... https://textile-network.de/de/Business/AVK-Innovationspreis-2019-in-de...

ftt-online.net - Das Online-Nachrichten-Portal für Textil und Bekleidung

• AVK Innovationspreis 2019

https://ftt-online.net/index.php?show

Aus: https://textile-network.de/de/Business/AVK-Innovationspreis-

2019-in-der-Kategorie-Forschung-Wissenschaft (13.11.2019)

Aus: https://ftt-online.net/index.php?show=news&id=12514

(11.09.2019)

1

on 1

weitere Presseinfos:

1 von 1

Gemeinsame Entwicklung von Textil- und Kunststofftechnikern aus den Technischen Universitäten Dresden und

Clausthal mit dem AVK Innovationspreis 2019 in der Kategorie „Forschung/Wissenschaft“ geehrt

Gemeinsame Entwicklung von Textil- und Kunststofftechnikern aus den Technischen Universitäten Dresden und

Am 10. September 2019 wurden im Rahmen der Composite Europe 2019 in Stuttgart die AVK-Innovationspreise 2019

Clausthal mit dem AVK Innovationspreis verliehen. Wissenschaftlerinnen 2019 in der und Kategorie Wissenschaftler „Forschung/Wissenschaft“ des Institutes für Polymerwerkstoffe geehrt und Kunststofftechnik (PuK) der

TU Claustahl und des Institutes für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden

Am 10. September 2019 wurden erhielten im Rahmen für ihre gemeinsame der Composite „Entwicklung Europe eines 2019 simulationsgestützten in Stuttgart die Verfahrens AVK-Innovationspreise zur schnellen Imprägnierung 2019großer

und komplexer Strukturen auf Basis neuartiger textiler Halbzeuge mit integrierten temporären Strömungskanälen“ den

verliehen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Institutes für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik (PuK) der

AVK-Preis in der Kategorie „Forschung/Wissenschaft“.

TU Claustahl und des Institutes für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden

erhielten für ihre gemeinsame „Entwicklung Dr.-Ing. Dilmurat eines Abliz, Dr.-Ing. simulationsgestützten Amke Eggers, Prof. Dr.-Ing. Verfahrens Gerhard Ziegmann zur schnellen und Prof. Imprägnierung D.-Ing. Dieter Meiners großer vom PuK der

und komplexer Strukturen auf Basis TU Clausthal neuartiger sowie Dipl.-Ing. textiler David Halbzeuge Hoffmann, mit Dr.-Ing. integrierten Wolfgang Trümper temporären und Prof. Strömungskanälen“ Dr.-Ing. Chokri Cherif vom den ITM der TU

Dresden gehören zum Preisträgerteam und nahmen die in der Fachwelt hoch angesehene Auszeichnung dankend

AVK-Preis in der Kategorie „Forschung/Wissenschaft“.

entgegen.

Dr.-Ing. Dilmurat Abliz, Dr.-Ing. Amke Die Herstellung Eggers, großflächiger Prof. Dr.-Ing. Faserkunststoffverbund-Bauteile, Gerhard Ziegmann und z. B. Prof. von D.-Ing. Rotorflügeln Dieter an Windkraftanlagen, Meiners vom im PuK VARI- der

Infiltrationsverfahren ist aktuell mit einer hohen Zykluszeit, einem hohen Materialabfall und einem hohen manuellen

TU Clausthal sowie Dipl.-Ing. David Hoffmann, Dr.-Ing. Wolfgang Trümper und Prof. Dr.-Ing. Chokri Cherif vom ITM der TU

Arbeitsaufwand verbunden. Neben dem zeitintensiven Laminataufbau ist insbesondere der Infiltrationsprozess aufgrund der

Dresden gehören zum Preisträgerteam langen Fließwege und nahmen sehr langwierig. die in Dieser der Fachwelt wird maßgeblich hoch durch angesehene die Durchlässigkeit, Auszeichnung der sogenannten dankend Permeabilität, der

entgegen.

textilen Struktur beeinflusst. In der Praxis werden daher zur Beschleunigung Harzverteil- und Fließunterstützungssysteme

eingesetzt, die zu einem hohen Abfallaufkommen führen.

Die Herstellung großflächiger Faserkunststoffverbund-Bauteile, Mit der erfolgreichen prämierten Entwicklung z. B. eines von Verfahrens Rotorflügeln zur simulationsgestützten, an Windkraftanlagen, textiltechnischen im VARI- Integration

Infiltrationsverfahren ist aktuell temporärer mit einer Strömungskanäle hohen Zykluszeit, in textile einem Verstärkungshalbzeuge hohen Materialabfall ist eine und deutliche einem Erhöhung hohen der manuellen

Permeabilität und damit eine

Arbeitsaufwand verbunden. Neben Senkung dem der zeitintensiven Infiltrationszeiten Laminataufbau um ca. 50 % bei gleichen ist insbesondere mechanischen der Bauteileigenschaften Infiltrationsprozess erreichbar. aufgrund Bei Verwendung der

der neuartigen Halbzeuge sind für die Infiltration keine zusätzlichen Fließhilfen und komplexe Matrixzuführ- und

langen Fließwege sehr langwierig. Dieser wird maßgeblich durch die Durchlässigkeit, der sogenannten Permeabilität, der

Verteilsysteme mehr notwendig. Dadurch ist zusätzlich die Vor- und Nachbereitungszeit des Prozesses, sowie das

textilen Struktur beeinflusst. In Abfallaufkommen der Praxis werden deutlich daher reduziert. zur Somit Beschleunigung wird mit den Entwicklungen Harzverteil- eine und neue Fließunterstützungssysteme

ressourcenschonende und nachhaltige

eingesetzt, die zu einem hohen Methode Abfallaufkommen zur schnellen Fertigung führen. von Faserverbundbauteilen bereitgestellt.

Die gemeinsamen Arbeiten beider Institute erfolgte im Rahmen eines IGF-Vorhaben der Forschungsvereinigung Dechema

Mit der erfolgreichen prämierten Entwicklung eines Verfahrens zur simulationsgestützten, textiltechnischen Integration

e. V. und wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und

temporärer Strömungskanäle in -entwicklung textile Verstärkungshalbzeuge (IGF) vom Bundesministerium ist für eine Wirtschaft deutliche und Energie Erhöhung aufgrund der eines Permeabilität Beschlusses des und Deutschen damit eine

Senkung der Infiltrationszeiten um Bundestages ca. 50 gefördert. % bei gleichen Die Preisträger mechanischen danken den genannten Bauteileigenschaften Institutionen für erreichbar. die Bereitstellung Bei der Verwendung

finanziellen Mittel

sowie allen Firmen des projektbegleitenden Ausschusses für die fachliche Unterstützung.

der neuartigen Halbzeuge sind für die Infiltration keine zusätzlichen Fließhilfen und komplexe Matrixzuführ- und

Verteilsysteme mehr notwendig. Dadurch ist zusätzlich die Vor- und Nachbereitungszeit des Prozesses, sowie das

Abfallaufkommen deutlich reduziert. Bild: Motorhaube Somit wird als Beispiel mit den eines Entwicklungen großflächigen schnellinfiltrierten eine neue ressourcenschonende FKV-Demonstrators © ITM, und TU nachhaltige

Dresden, Mirko

Methode zur schnellen Fertigung Krizwon von Faserverbundbauteilen bereitgestellt.

Die gemeinsamen Arbeiten beider Institute erfolgte im Rahmen eines IGF-Vorhaben der 30. Forschungsvereinigung Jahrgang

Dechema

e. V. und wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und

-entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen

Bundestages gefördert. Die Preisträger danken den genannten Institutionen für die Bereitstellung der finanziellen Mittel

Aus: Dresdner Universitätsjournal

(2019)15, 01.10.2019, S. 6

sowie allen Firmen des projektbegleitenden Ausschusses für die fachliche Unterstützung.

AVK-Preis für ITM

Bild: Motorhaube als Beispiel eines großflächigen schnellinfiltrierten FKV-Demonstrators © ITM, TU Dresden, Mirko

Krizwon

ITM/PuK: AVK-Innovationspreis für gemeinsame Entwicklung. https://textination.de/de/textile-technology/viewnews/20462

2 (18.09.2019)

03.03.2020, 15:21

Entwicklung der Technischen Universitäten Dresden und Clausthal mit dem AVK Innovationspreis

2019 geehrt. https://textination.de/de/news/entry/entwicklung-der-technischen-universitaeten-dresdenund-clausthal-mit-dem-avk-innovationspreis-2019-geehrt

(11.09.2019)

AVK Innovationspreis 2019.

https://textile-network.de/de/Technische-Textilien/Textile-Flaechen/AVK-Innovationspreis-2019 (07.01.2020)

Am 10. September 2019 wurden im

Rahmen der Composite Europe 2019

in Stuttgart die AVK-Innovationspreise

2019 verliehen. Wissenschaftler

des Institutes für Polymerwerkstoffe

und Kunststofftechnik (PuK) der TU

Claustahl und des Institutes für Textilmaschinen


(ITM) der TU

Dresden erhielten für ihre gemeinsame

»Entwicklung eines simulationsgestützten

Verfahrens zur schnellen

Imprägnierung großer und komplexer

Strukturen auf Basis neuartiger textiler

Halbzeuge mit integrierten temporären

Strömungskanälen« den AVK-

Preis in der Kategorie »Forschung/

Wissenschaft«.

Dr.-Ing. Dilmurat Abliz, Amke Eggers,

Prof. Gerhard Ziegmann und Prof.

Dieter Meiners vom PuK der TU Clausthal

sowie David Hoffmann, Dr.-Ing.

Wolfgang Trümper und Prof. Chokri

Cherif vom ITM der TU Dresden gehören

zum Preisträgerteam und nahmen

die in der Fachwelt hoch angesehene

Auszeichnung entgegen.

Mit der prämierten Entwicklung

wird eine neue ressourcenschonende

und nachhaltige Methode zur schnellen

Fertigung von Faserverbundbauteilen

bereitgestellt.

Die gemeinsame Arbeit beider Institute

erfolgten im Rahmen eines IGF-

Vorhabens der Forschungsvereinigung

Dechema e. V. und wurde über die AiF

im Rahmen des Programms zur Förderung

der industriellen Gemeinschaftsforschung

und -entwicklung (IGF) vom

Bundesministerium für Wirtschaft

und Energie aufgrund eines Beschlusses

des Deutschen Bundestages gefördert.

Die Preisträger danken den

genannten Institutionen für die Bereitstellung

der finanziellen Mittel sowie

allen Firmen des projektbegleitenden

Ausschusses für die fachliche Unterstützung.

Annett Dörfel

Europäi

Besonderer Schw

Vom 9. bis 13. Septe

Jahrestagung der E

materialgesellschaf

ty for Biomaterials,

Kongresszentrum

und geleitet von Prof

(Zentrum für Transl

Gelenk- und Weich

und Prof. Stefan Ra

tätsCentrum für Or

fallchirurgie) von der

kultät der TUD tausc

Wissenschaftler übe

wicklungen und Tre

der Biomaterialien a

lien werden alle Wer

die in der Medizin e

und in direktem Kon

Geweben stehen. Da

Arten von Implanta

Nahtmaterialien, kü

pen und Blutgefäße,

Zemente für die Beh

chendefekten etc. – a

abbaubare Trägerma

genannte Tissue En

Erzeugung künstlic

halb des Körpers beze

Auf der Konferenz

materialien aller W

– Metalle, Polymere

Komposite – diskutie

Schwerpunkt lag au

patientenindividuel

den Methoden der A

(»3-D-Druck«). Man v

solchen maßgeschn

bessere Heilungser

komplizierten Fälle

Singapurs

Wie Umweltprü

130

Prof. Schnabel räumt ab

Im Anschluss an die Weltmeisterschaften

der Eliteschwimmer fand die WM

der Masterschwimmer gleichfalls in

Die Umweltprüfun

telpunkt einer Ver

Housing Developme

pur. Wolfgang Wend

den und dem IÖR folg

Presse

26 DER TAGESSPIEGEL WISSEN &FORSCHEN

• Weitere Artikel über das ITM

Aus: Der Tagesspiegel, 20.09.2019, S. 26

Die klimaschädliche Gier nach Zement

Kaum ein Neubau

kommt ohne Beton aus.

Doch die Herstellung

verursacht jährlich

Milliarden Tonnen CO 2

VonRalf Nestler

Beton hat schon lange ein schlechtes

Image. In jüngerer Zeit istnoch ein weiteresArgument

hinzugekommen: Er belastet

das Klima. Daher wird intensiv daran

geforscht, alternative Materialien wie

Holz zu verwenden –oder den Betonklimafreundlicher

zu machen.

Das eigentliche Problem ist der Zement.

Ein graues Pulver, das mit Wasser

vermengt ein gutes Bindemittel für Sand

und Kies ergibt. Härtet die Mischung

aus, ist sie so stabil, dass sie –etwa bei

Autobahnen – täglich Tausende Autos

trägt oder im Zusammenspiel mit Stahl

Hochhäuser und Brücken ermöglicht, die

jahrzehntelang stehen. Doch bei der Zementherstellung,

weltweit sind es gut

vier Milliarden Tonnen im Jahr, entsteht

viel Kohlendioxid: 2,8 Milliarden Tonnen,

rund acht Prozent der globalen

Treibhausgasemissionen. Das liegt vorallem

am Calciumoxid, das dafür benötigt

wird. Gewonnen wird esaus Kalkstein,

der im Wesentlichen aus Calciumkarbonat

(CaCO 3

) besteht.

Dieser wirdgebrannt,

wodurch

Alle 30Tage

CO 2

frei wird und

entsteht das ersehnte Calciumoxid

(CaO) übrig

ein neues

bleibt. Doch das ist

New York nur die eine Hälfte

City

der Emissionen. Bei

dem Prozess werden Klimakiller. Bei der Zementherstellung wirdmehr Kohlendioxid ausgestoßen als vomweltweiten Flugverkehr. Foto: Uwe Anspach/dpa

zusätzlich der Kalkstein und

weitereInhaltsstoffe

KLIMAVERTRÄGLICHE BAUSTOFFE D

gemahlen und auf

mehr als 1400 Grad Celsius erhitzt. Die

dabei entstehenden Zementklinker werden

erneut zerrieben und beispielsweise

mit Gips versetzt. Um diese hohen Temperaturen

zu erreichen, werden oft fossile

Rohstoffe verbrannt, was die Klimawirkung

verdoppelt.

Weltweit wirddaran geforscht, die Zementproduktionklimafreundlicherzumachen.

Einen neuen Ansatz stellen jetzt

WissenschaftlervomMassachusettsInstitute

of Technology(MIT) im Fachjournal

„PNAS“vor. AnstattdasCalciumkarbonat

zu erhitzen, geben sie es in eine Elektrolysezelle.

Dort wirdmittels Ökostrom Wasser

in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten

und „nebenbei“ zugefügtes Calciumkarbonat

in Calciumhydroxid umgewandelt.

Letzteres lässt sich für die Zementherstellung

nutzen, wobei aus der

Zelle zusätzlich Wasserstoff und ein Gemisch

aus Sauerstoff und Kohlendioxid

strömt. Diese Gase ließen sich für weitere

Prozessschrittenutzen, wasdie Effizienz

erhöhe,schreibt das Team um Leah Ellis.

ImgünstigstenFallekönnedieelektrochemische

Zementherstellung ausschließlich

mit Ökostrom betrieben werden.

Das Verfahren sei durchaus geeignet,

vom Labor- zum Industriemaßstab zu

wachsen, meint Dietmar Stephan, ProfessoramFachgebiet

Baustoffe undBauchemie

der TUBerlin. „Da es sich aber um

einen völlig neuen Ansatz handelt,

würde das Jahrzehnte dauern und damit

weder kurz- noch mittelfristig zur Entlastung

der CO 2

-Emissionen beitragen.“

Obendrein müsste hierfür zusätzlich Elektroenergie

aus erneuerbaren Quellen gewonnen

werden, dieimZugeder Energiewende

ohnehin stark gefordert sind, den

bestehendenBedarfzudecken.

KAMPF DEN KLIMAKILLERN Die Wissenschaft sucht nach Alternativen –auch für das e

Stahl ersetzen durch Carbon

Ein weiteres Manko: „Die Forscher gehen

voneinem reinen Ausgangsstoff aus,

den es in der Realität aber nur selten

gibt.“ Zwar ließen sich die Rohstoffe entsprechend

aufbereiten, doch das bedeute

zusätzlichen Aufwand und Kosten.

„Eine Patentlösung, die Zement

schnell und effektiv klimafreundlich

macht, wird es nicht geben“, sagt der

TU-Forscher. „Es werden vielmehr verschiedene

Schritte sein, die den Kohlendioxidausstoß

verringern helfen.“ Eine Option

besteht darin,den Anteil an Calcium

im Bindemittel–mithin die klimaschädliche

Umwandlungvon Calciumkarbonat –

zu verringern und etwa Gesteinsmehl,

Vulkanasche oder Flugasche aus der Kohleverbrennung

als Zusatzstoffe zu verwenden.

„Zumindest wenn sie gutverfügbar

sind“, schränkt Stephan ein. „Durch

das Zurückfahren der Kohleverstromung

in Deutschland fällt weniger Steinkohlen-Flugasche

an, sodass es schon jetzt zu

Engpässen kommt.“ Auch Reststoffe aus

der Kaolin- und Aluminiumproduktion

ließen sich nutzen, wie kürzlich Forscher

Beton wird oft mit Stahl versetzt,

um ihn belastbarer zu machen.

Doch auch die Stahlherstellung

ist mit hohemKohlendioxidausstoß

verbunden. Als

eine Alternative wird derzeit Carbon

erforscht, etwaander TU

Berlin. Andersals Stahlkorrodieren

Kohlenstofffasernnicht.

Und Carbonbewehrung ist bis

zu fünfmal fester als Stahlbewehrung.Inpuncto

Nachhaltigkeit

ist aber noch mehr möglich.

Normalerweise werden Carbonfasernaus

einem erdölbasierten

Rohstoff namens Polyacrylnitril

hergestellt. Forscher der

TU Dresden arbeiten an einem

Verfahren, um die Fasernaus

Lignin herzustellen. Dieser

Stoff verleiht etwaBäumen ihre

Stabilität und fällt in großen

Mengen bei der Papierherstellung

an. Daraus hergestellte

der Universität Halle um Herbert Pöllmann

gezeigt haben. Aber auch sie weisen

darauf hin: „Die industriellen Reststoffe

reichen nicht aus, um den globalen

Zementbedarfzudecken.“

Und der dürfte inden nächsten Jahren

noch deutlich steigen. Schätzungen zufolgewirdsich

bis 2060 die Zahl der Gebäude

verdoppeln. Im Schnittentsteht in

den kommenden vier Jahrzehnten alle 30

Tage einmalNew York City zusätzlich,haben

Forscher ausgerechnet.

Damit rückt eine zweite Option in den

Fokus: das Abtrennen und unterirdische

Einlagern von Kohlendioxid, „Carbon

Capture and Storage“ (CCS). Diese Idee

wurdevor allem bekannt als Möglichkeit,

Kohlekraftwerke klimafreundlicher zu

machen. Aus technologischer und geowissenschaftlicher

Perspektive ist sowohl

das Abtrennenals auch der unterirdische

Einschluss des Klimagases machbar.

Politisch gewollt ist es hierzulande

aber nicht. Ob sich die Stimmung ändert,

wenn die Klimaschutzverpflichtungen

härter werden und CCS nicht mehr mit

Carbonfasernkönnen in Gestalt

der bekannten Stäbe, textiler

Gitter oder als Geflecht für die

Betonbewehrung genutzt werden,

sagt Iris Kruppkevon der

TU Dresden. „Damit ist es viel

einfacher,organischeFormen

aus Beton zu schaffen, wasfür

die Gestaltung reizvoll ist.“

Zum anderen muss eine textile

Bewehrung nicht so dick überdeckt

werden wie Stahl, sodass

weniger Beton erforderlich

ist, waszusätzlich Rohstoffe

spart und damit auch

den Kohlendioxidausstoß, der

mit der Betonherstellung verbunden

ist, reduziert. „Wenn

wir Carbonfasern auf Ligninbasiseinsetzen,

wäre die Umweltbilanz

noch besser.“Eine

breite Anwendung sei innerhalb

von zehn Jahren möglich, meint

Kruppke.

nes

den unerwünschten fossilen Energieträgern

in Zusammenhang gebracht wird,

wird sich zeigen. Die Zementindustrie

forscht jedenfalls längst daran, per CCS

„sauberer“ zu werden. Nach Ansicht der

EU muss die Mehrzahl der Zementfabrikenauf

dem Kontinent damit ausgerüstet

werden, um die Klimaziele zu erreichen.

Im EU-Projekt „Leilac“ (Low Emissions

IntensityLime And Cement) werden

derzeit Verfahren zum Abtrennen des

CO 2

entwickelt. Im Sommer gelang es in

einer VersuchsanlageinBelgien, Kohlendioxid

mit einem Reinheitsgrad von

mehr als 95 Prozent aus dem Prozess abzuscheiden.

Parallel dazu wirddie unterirdische

Lagerung vorbereitet. So hat am

5. September Heidelberg-Cement mit

dem norwegischen Energiekonzern Equinor

eine Absichtserklärung unterzeichnet.

Demnachsoll ab 2023Kohlendioxid

aus dem Zementwerk Brevik in leere Ölund

Gasfelder unter der Nordsee gebracht

und dort dauerhaft gespeichert

werden –immerhin rund 400000 Tonnen

proJahr.

CO 2

-St

Forscher zeigen

akzeptieren –

Wenn es darum geht, das e

ten zu ändern, lässt die Beg

Klimaschutz bei vielen Me

nach: Mehr Geld für Sprit

hinblättern für Flugreisen?

Fleischprodukte verzichte

die Zustimmung fürKlimasc

men durchaus stärkenlässt –

sönlichen finanziellen Einb

eine aktuelle Studie im F

enceAdvances“.ZweiForsc

nössisch-Technischen Hoc

rich (ETH) untersuchten, w

auf die Einführungeiner CO

gieren. Das zentrale Ergeb

steuerung kann den Bürg

haftgemacht werden.

Eine CO 2

-Steuer giltals w

Mittel, um den CO 2

-Ausst

und sich dem Erreichen der

zielezunähern. WerKohlen

ziert, mussnach dem Model

legten Preis dafür bezahlen

person beim Heizen oder Ta

wie die Industrie. „Die zugr

Idee einer Kohlenstoffsteu

bestechend und in der a

Welt anerkannt“, so die

schaftler Liam Beiser-McG

masBernauer.„DieBesteue

lenstoff erhöht den Preis fo

stoffe,wodurch deren Verb

damit verbundenen Emissio

Dennoch gäbe es bisher n

Ländern Besteuerungsmaß

Kohlendioxid. „Die meiste

ben anscheinend sehr wen

neue Steuern, die ihreSteue

würden.“ Beiser-McGrath

befragten mehr als 7000

Deutschland und in den US

Zur nä

lie

Der Begriff der „Flugscha

schenverbreitet: Es ist nicht

politisch, für ein Meeting vo

Paris zu fliegen, sondern

gend. Dass diese Strecke e

grammCO 2

ausstößt,wissen

jenigen, die seit Langem d

Wissenschaftlerinnenund W

ler. Doch die Wissenscha

durchaus in eine Zwickm

lich agiert sie internation

und Konferenzen bringen M

sammen,die ansonsten in g

cher Distanz zueinanderarb

So gibt der Pressesprech

Universität Berlin, Goran K

an der FU im Jahr 2017 in

Dienstreisen erfasst wurde

Hälfte davonmit dem Flugz

meilen an den Unis einzud

ierte wie berichtet Martina

schäftsführerin des Zentru

nik und Gesellschaft an de

eine Petition. Indieser ver

Professoren und wissenscha

beiterdazu, bei Strecken un

metern auf das Flugzeug zu

Unterzeichnet haben das

Wissenschaftlerinnen und W

ler vonneun Universitätenu

schulen: Neben TU, FU

boldt-Universität kommen

tenetwaauch vonden Unis

dam und von der Berliner

schule. Die jüngsten Ergeb

dass sich die meisten bish

beteiligen: Dort sind es kna

der Belegschaft. An der T

Prozent, an der FU acht Pro

Schäfer stellt die Zahlen a

E

NACHRICHTEN

DFG ahndet wissenschaftliches

Fehlverhalten von Hirnforschern

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft

(DFG)hatamDonnerstagMaßnahmenge-

F

Das Gesicht des Denisovaners

Israelische Forscher rekonstruieren das Aussehen der Urmenschen-Art

131

Bayern w

Eine Milliarde

Jahresbericht 2019

• Weitere Artikel über das ITM

Aus: Sächsische Zeitung, 16.09.2019, S. 18

VDMA: Auszeichnung für 6 Nachwuchsingenieure – Textination

VDMA: Auszeichnung für 6 Nachwuchsingenieure – Textination



Aus: https://textination.de/de/textile-technology/viewnews/20967 (11.12.2019)

weitere Presseinfos:

Ausgezeichneter Carbonbeton.

Dresdner Universitätsjournal (2019)03, 12.02.2019, S. 4

Dresdner Forscher wollen Autos aus Bäumen bauen.

https://www.wirtschaft-in-sachsen.de/news/dresdnerforscher-wollen-autos-aus-baeumen-bauen-gid-3847

(16.09.2019)

VDMA: awards for young talents in engineering.

https://textination.de/en/textile-technology/viewnews/20977

(12.12.2019)

132

Herausgeber:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing. Chokri Cherif

Redaktion, Layout, Satz:

Annett Dörfel, Daniella Modler, Jara Marder

Postanschrift:

TU Dresden

Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik

01062 Dresden

Besucheranschrift:

Hohe Straße 6

01069 Dresden

Telefon: (0351) 463 39300

Telefax: (0351) 463 39301

E-Mail: i.textilmaschinen@tu-dresden.de

https://tu-dresden.de/mw/itm

Redaktionsschluss: 31.03.2020

Bildnachweise: wie gekennzeichnet; Bildmaterial ohne Angabe: ©ITM

Druck: addprint ® AG

ISSN 2365-1539

! !

POSTPONED

from 2020 to 2021

Stuttgart, November 09 – 10, 2021

Target groups: Managers and experts

Specific range of topics: Materials, Chemistry, Finishing & Functionalization

and Machines, Processes & Composites

Plenary and keynote sessions and special symposia on

• Textile mechanical engineering ideas – quo vadis?

• Flexibilization towards lot size 1 and small series

• Industry 4.0

• New products through machine innovations

• Resource and energy efficiency

• Opportunities with new materials:

High-performance fibers and fiber composites

• Carbon fibers, ceramic fibers, bio-based fibers

• Fiber modifications, secondary spinning, recycling strategies,

process technologies

• Shaped fiber compounds, polymer matrix materials

• Insight into new advanced materials – simulation and testing systems

• Competitive advantages and sustainability:

Functionalization, new finishings

• Sustainable coating and finishing chemicals

• Coating, laminating

• Environment-friendly processes

• Textile printing

• New challenges: Medical textiles /medical technologies

• Sensory and actuatory medical devices

• Personalized medicine

• New biomaterials, drug delivery

• Resorbable polymeric implants for the support of regenerative processes

• New applications, new markets

• Textile building, architecture

• Mobility

• Energy

• Environment

• Transfer Session “From Idea to Practice”

• Presentation of innovations (e.g. products, technologies, processes) transferred

into the industry from research co-operations, especially by IGF/ZIM

Contact 2021:

Sabine Keller

Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)

add-itc-2021@ditf.de, Tel.: +49 711 9340 505

Further Information:

www.aachen-dresden-denkendorf.de/itc

ANNOUNCEMENT 2021 – Partner Countries: Portugal and Spain

Jahresbericht 2019 des Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden

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