Geringere Kosten durch zukünftig ultradünne Carbonfasern und Fortschritt in der Alttextilsortierung durch NIR- (Nahinfrarot) Sensoren

11.12.2023
Annika Datko und Peter D. Dornier/Peter D. Dornier, Flávio André Marter Diniz und Prof. Dr. Thomas Gries Urheberrecht: © ITM/TU Dresden

Annika Datko und Peter D. Dornier/Peter D. Dornier, Flávio André Marter Diniz und Prof. Dr. Thomas Gries, Quelle: ITM/TU Dresden

 

Zwei ITA-Studierende erhalten Walter Reiners-Stiftungspreise 2023

Das Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen kann sich in 2023 über zwei Preisträger freuen:

Der ITA-Masterabsolvent Student Flávio André Marter Diniz entwickelte in seiner Masterarbeit 2 bis 3 Mal dünnere polyethylenbasierte Carbonfasern als üblich und zeigte auf, wie durch den Einsatz von PE-basierten Precursoren der Carbonfaserpreis zukünftig um 50 Prozent gesenkt werden kann. Für seine Masterarbeit „Untersuchung des Stabilisierungs- und Carbonisierungsprozesses für die Herstellung von ultra-dünnen polyethylenbasierten Carbonfasern“ wurde er mit dem Förderpreis für die beste Diplom/Masterarbeit des deutschen Textilmaschinenbaues und einem Preisgeld von 3.500 Euro ausgezeichnet

Die ITA-Bachelor-Absolventin Annika Datko zeigte in ihrer Bachelor-Arbeit, wie Alttextilien durch Nahinfrarot (NIR)-Sensortechnik nach Faserzusammensetzung sortiert werden können und im Labormaßstab einen durchschnittlichen mittleren Fehler von nur 4 Prozent aufweisen. Die Sortierung nach Faserzusammensetzung, um nachfolgend ein Faser-zu-Faserrecycling durchzuführen, ist die nachhaltigste Möglichkeit, aus (Alt-)Textilfasern neue Fasern für neue Produkte herzustellen. Für ihre Arbeit „Experimentelle Analyse der Sortierbarkeit polyesterhaltiger Alttextilien mittels Nahinfrarotspektroskopie im Labor- und Industriemaßstab“ erhielt Frau Datko den mit 3.000 Euro dotierten Förderpreis für die beste Bachelorarbeit des Deutschen Textilmaschinenbaues.

Der Vorstandsvorsitzender der Walter Reiners-Stiftung, Peter D. Dornier, überreichte die Preise anlässlich der Aachen-Dresden-Denkendort International Textile Conference in Dresden am 30. November 2023.

Neuer Herstellansatz für kostengünstigere Carbonfasern

Carbonfasern werden aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften häufig in Wachstumsbereichen wie Windkraftanlagen und Drucktanks eingesetzt. Leider sind sie durch hohe Herstellkosten sehr teuer und dazu nicht ausreichend verfügbar. Flávio André Marter Diniz erarbeitete in seiner Masterarbeit einen neuen und kostengünstigen Herstellprozess, indem er durch einen Polyethylen-Präkursor kostengünstige Carbonfasern produzierte. Weitere Vorteile: die Carbonfasern haben eine hervorragende Oberflächenqualität ohne erkennbare strukturelle Defizite. Dazu konnte Herr Marter Diniz den heute zeitlich aufwändigen Sulfonierungsprozess um 25 Prozent senken.

Diese großen Vorteile ebnen den Weg zu einer höheren Anwendungsbreite von Carbonfasern in Schlüsselbranchen wie Windkraft, Automotive und Luft- und Raumfahrt.

Neue Methode zum Faser-zu-Faserrecycling bei Alttextilien kann Textilrecycling revolutionieren

Die Sortierung von Alttextilien erfolgt derzeit fast ausschließlich manuell. Für ein Faser-zu-Faserrecycling – die derzeit nachhaltigste Textilrecyclingmöglichkeit – ist es wichtig, die Textilien nach Faserzusammensetzung zu sortieren. Das ist manuell, also durch Fühlen, besonders bei Fasermischungen nicht zuverlässig möglich. Neu ist Annika Datkos Ansatz, NIR für die Sortierung von Alttextilien zu nutzen. Die NIR-Sensortechnik ist beim Recycling von Kunststoffabfällen bereits Stand der Technik, steckt beim Textilsortieren aber noch in den Kinderschuhen.

Wie funktioniert das genau: Die Textilprobe wird mit NIR-Licht bestrahlt. Anhand der Wellenlängen des zurückgeworfenen und vom Detektor aufgenommenen Lichtes wird ein materialspezifisches Spektrum erstellt, das einem Fingerabdruck ähnelt. In der Bachelorarbeit verglich Annika Datko diese Spektren oder Fingerabdrücke von Textilien mit verschiedenen Faseranteilen. Sie konnte nachweisen, dass die Unterscheidung verschiedener Faserzusammensetzungen durch NIR möglich ist und im Labormaßstab einen sehr geringen durchschnittlichen mittleren Fehler von nur 4 Prozent aufweisen.

„Diese Methode weist den Weg, den Bergen von Alttextilien nachhaltig Herr zu werden“, freut sich ITA Institutsleiter Professor Dr. Thomas Gries. „Wir sind sehr stolz, dass gleich zwei unserer Studierenden mit dem renommierten Walter Reiners-Preis geehrt wurden. Jede Prämierung unterstreicht die Qualität unserer Ausbildung. Herzlichen Glückwunsch an unsere beiden diesjährigen Ausgezeichneten!“

Der Verband der Maschinen- und Anlagenbauer VDMA Fachverband Textilmaschinen engagiert sich durch seine Walter Reiners-Stiftung aktiv für den Ingenieurnachwuchs. Jedes Jahr verleiht die Stiftung des Deutschen Textilmaschinenbaues Förder- und Nachhaltigkeitspreise in den Kategorien Bachelor sowie Diplom bzw. Master. Für die Nachhaltigkeitspreise kommen akademische Arbeiten in Betracht, in denen Lösungen für ressourcenschonende Produkte und Technologien entwickelt werden.