Fünf bewilligte Projekte der AG Textile Technologien in 2021

„Wie bekommen wir unsere Städte wieder grüner und wie können uns Textilien bei der Züchtung von Zellen unterstützen?“ Mit dieser und anderen spannenden Fragen beschäftigt sich die Arbeitsgruppe (AG) Textile Technologien der FH Bielefeld. Angesiedelt ist die zurzeit sechzehn-köpfige Gruppe im Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Mathematik (IuM). Prof. Dr. Dr. Andrea Ehrmann, Lehrende im Fachbereich IuM, und ihr Team können sich jetzt über die fünfte Bewilligung eines Forschungsprojekts in diesem Jahr freuen. „Es ist ein gutes Gefühl zu sehen, dass sich der Einsatz trotz coronabedingt erschwerter Umstände gelohnt hat, und es freut mich sehr für die jungen Nachwuchswissenschaftler, die sich in diesen Projekten engagieren“, so Ehrmann. 

Forschungsschwerpunkte der AG sind neben dem Elektrospinnen und dem facettenreichen Einsatz von Smart Textiles beispielweise auch die Nutzung textiler Substrate für die vertikale Landwirtschaft. Darüber hinaus entwickelt die Gruppe innovative Umsetzungen im 3D-Druck sowie Klebelösungen auf Textilien. Ebenso zählt die Konstruktion und Optimierung von Textilprüfgeräten zur Expertise der Gruppe. 

Die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des „Zentralen Innovationsprogramms für den Mittelstand“ (kurz: ZIM) geförderten Projekte StereoTex, SolarFlex, CellActive, TUAM und HaekelMasch haben allesamt eine Laufzeit bis 2023. „Das Fördervolumen beträgt dabei insgesamt mehr als 1 Millionen Euro. Es freut uns im Fachbereich sehr, dass die Projektanträge zu diesen spannenden Forschungsthemen bewilligt wurden. Wir gratulieren der Arbeitsgruppe zu ihren Erfolgen“, sagt IuM-Forschungsreferentin Dr. Kirsten Bergmann. 

Die ersten bewilligten Projekte laufen seit Februar dieses Jahres. „HaekelMasch“ wird von Jan Lukas Storck geleitet. Ziel ist die Entwicklung einer Häkelmaschine, um das Flachhäkeln zu automatisieren. Traditionell werden gehäkelte textile Produkte von Hand gefertigt, da die Handbewegung bisher nicht von einer Maschine nachgestellt werden kann. An der FH Bielefeld wurde nach einem Patent ein Demonstrationsobjekt mit 4 Achsen entwickelt. Dieser Prototyp wurde seitens der FH bereits im Oktober 2018 als größte Häkelmaschine der Welt vorgestellt. Im jetzigen Folgeprojekt soll der Prototyp überarbeitet und die Taktzeit der Maschine im Vergleich zum langsamen Demonstrationsmodell deutlich erhöht werden. Die anvisierte Geschwindigkeitssteigerung soll dabei wesentlich höher sein als das Handhäkeln. „Realistisch ist eine 10-fach schnellere Bearbeitung“, verrät der Projektleiter. 

Gemeinsam mit zwei Firmenpartnern geht diese Entwicklung nun voran. „Für die Konzeption einer solchen Häkelmaschine benötigen wir Mechatronik auf höchstem Niveau; eine rein mechanische Lösung, wie bei konventionellen Textilmaschinen, ist in diesem Fall nicht ausreichend. Die konkrete Umsetzung ist dank unserer Kooperationspartner wieder ein Stückchen näher gerückt. Die Vorteile einer automatisierten Produktion von gehäkelten Textilien liegen auf der Hand. Uns als Wissenschaftlern geht es aber auch um technische Anwendungsfelder gehäkelter Textilien, zum Beispiel im Composite-Bereich, die erst mit einer reproduzierbaren maschinellen Herstellung erschlossen werden können“, erklärt Storck.

Ebenfalls im Februar dieses Jahres startete das Projekt „TUAM“ zur Erforschung und Entwicklung von Mikroalgen und Moosen zwecks Stadtbegründung und Verbesserung des Innenraumklimas. „Hierbei handelt es sich um ein Nachfolgeprojekt des Vertical Farming“, berichtet Storck. „Der sperrige Name „Erforschung und Entwicklung einer Kultivierung von Mikroalgen und Moosen auf textilen Substraten außerhalb eines Bioreaktors zur Stadtbegrünung und Verbesserung des Innenraumklimas“ sorgte dafür, dass das Projekt intern den Namen TUAM („Textilien als Unterlagen für Algen und Moose“) bekam, der sich jetzt witzigerweise eingebürgert hat“, verrät der Projektleiter schmunzelnd. Die Erschließung neuartiger Kultivierungskonzepte für Anwendungen in der Fassaden- oder Innenraumbegrünung steht hier im Vordergrund. „Auf diese Weise wollen wir zur Stadtbegrünung beitragen und die Verbesserung des Mikroklimas mit dem Auffangen großer Regenmengen – Stichwort: Sponge City – kombinieren“, so Storck weiter. Es gibt Unternehmen, die bereits planen, Algen auf Fassaden anzubringen. Dabei sei das Zusammenspiel aus Algen und Moosen entscheidend, denn die Moose können die Algen mitbefeuchten, erklärt Storck im weiteren Gespräch. Eine besondere Herausforderung stelle dabei die notwendige dauerhafte Befeuchtung dar. Darüber hinaus greife diese Feuchtigkeit wiederum die Fassaden an. In diesem Zusammenhang müsse auf die richtige Kombination von textilen Trägermaterialien gesetzt werden, um die nötigen Voraussetzungen wie Alterungsbeständigkeit, Anti-Schimmel-Eigenschaften und mechanische Tragfähigkeit auch im nassen Zustand zu erfüllen. „Gemeinsam mit unserem Kooperationspartner arbeiten wir auch an einer Lösung für ein automatisches Bewässerungssystem“, verrät Storck abschließend.

Seit Frühjahr dieses Jahres arbeitet Projektleiter Marius Dotter an SolarFlex. Hierbei geht es um die Entwicklung einer neuartigen vollständig textilintegrierten Solarzelle. Grundidee des Projekts sei es, die bekannte Farbstoffsolarzelle auf Textilien zu bringen. Dotter dazu: „Wir achten bei dem Verfahren darauf, dass ausschließlich mit ungiftigen Komponenten gearbeitet wird, was auch für das Recycling eine große Rolle spielt. Um die verschiedenen Schichten auf das Textil bringen zu können, nutzen wir das sogenannte Elektrospinnen.“ Dieses Verfahren ist dank moderner Technik einfach skalierbar, so dass perspektivisch im industriellen Maßstab gearbeitet werden könne. Denkbar sei dann die Produktion von Planen, Markisen, Schirmen und anderen größeren Textilien. „Diese kostengünstige und ungiftige Weise der Stromerzeugung lässt sich einfach in unterschiedlichste textile Produkte integrieren. Schattenspender und Energieerzeuger in einem“, lautet die zuversichtliche Prognose des Projektleiters.

Das Projekt CellActive wird von Daria Wehlage geleitet. Grundgedanke des im April gestarteten Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Oberflächenfunktionalisierung von Zellkultur-Scaffolds mittels Plasma- und UV-Behandlung. „In einfachen Worten bedeutet das, dass wir Zellen auf textilen Oberflächen züchten möchten. Unser großes Ziel ist es, irgendwann Organe, Knochenzellen und Nervenfasern nachbilden zu können. Da das Nanovlies sehr fein ist, aber nicht jedes Nanovlies chemisch für das Zellwachstum geeignet ist, müssen wir diese verändern, woran wir gemeinsam mit unserem Kooperationspartner arbeiten“, erklärt Wehlage. 

Als letztes der fünf Projekte ging StereoTex unter der Leitung von Timo Grothe an den Start. Der Fokus liegt auf der Entwicklung eines porösen Harzes in der Kombination mit Textil und Drucker. Was genau versteckt sich hinter diesem Projekt? „Wir wollen individuell anpassbare stichhemmende Verbundwerkstoffe herstellen. Das heißt konkret Schutzkleidung für die Polizei, Sicherheitsunternehmen, Bus- und Taxifahrer oder andere potentiell gefährdete Berufsgruppen“, verrät Grothe. Zusätzlich sollen die Harz-Textil-Verbundstoffe erstmals atmungsaktiv sein und eine Langzeitstabilität von 10 Jahren aufweisen. „Wir arbeiten gemeinsam mit unserem Firmenpartner daran, diese körpernahen Anwendungen zum Stichschutz für Textilien zu optimieren. Das dazu verwendete Verfahren ist neu und wurde in dieser Form bisher nicht umgesetzt. Dabei werden Textilien mit dem stereolithographischen additiven Fertigungsverfahren (SLA) und unter Zuhilfenahme von UV-Licht oder Laserstrahlung ausgehärtet und anschließend gedruckt. Ich bin sehr erleichtert, dass die Interaktion zwischen dem Harz und dem Textil so gut funktioniert und bisher keine Schwierigkeiten auftauchen“, so Grothe. 

Professorin Ehrmann schließt: „Es wurden bereits tolle Erfolge erzielt, die uns motivieren, weiter zu forschen. Natürlich wächst mit der Anzahl unserer Projekte auch der Raumbedarf, den wir bisher in der einen oder anderen Weise und mit Unterstützung der Kollegen kreativ lösen konnten. Mit jedem neuen Projekt wird das jedoch schwieriger, weshalb wir an einer Lösung für diese Problematik arbeiten müssen. Wir freuen uns über ideenreiche Unterstützung!“ (th)