Hochtechnologie aus lauter Fäden

Bei technischen Textilien ist die deutsche Industrie noch voll da. Vom Sicherheitsgurt bis zu Rotorblättern der Windräder sind gewebte, gestrickte und gewirkte Materialien gefragt

Von Thomas Isenburg

Längst lassen die meisten deutschen Textilhersteller in Asien produzieren, wo die Umwelt- und Sozialstandards niedrig sind. Eine Ausnahme bilden technische Textilien, Stoffe also, die für technische Anwendungen produziert werden. Der Löwenanteil der Produktion - 23 Prozent - landet im Fahrzeugbau. Das Spektrum reicht dabei vom Reifencord über Klappverdecke von Cabrios, Sitzbezüge und Sicherheitsgurte bis hin zu den Faserverstärkungen von Kunststoffteilen. Auf Platz zwei der Anwendungen folgen die industrielle Filtrationen mit speziellen Filtergeweben sowie der Transportsektor mit Förderbändern, Seilen und Trageschlaufen. Auf Platz drei mit 15 Prozent der Sport. Dazu gehören Zeltplanen, Rucksäcke, Schlafsäcke, Segeltuch sowie Leichtbaumaterialien.

Weiteres Wachstum hängt auch in diesem Bereich an der Innovation. Das interdisziplinäre Forschungsprojekt futureTEX soll hier neue Anwendungsfelder öffnen. An diesem Projekt sind neben mittelständischen Betrieben der Branche verschiedene Forschungseinrichtungen, vor allem in Sachsen, beteiligt. Dabei werden auch Einsatzbereiche erschlossen, bei denen man nicht spontan an Textilien denken würde: Ersatzlösungen für Baustahlmatten beispielsweise. Anderswo geht man noch weiter: So dienen bei einem Projekt der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich räumliche Gestricke als Schalung für einen ungewöhnlichen Bau aus Faserbeton. Und am Karlsruhe Institut für Technologie wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem spezielle Gewebematten mit dem Putz auf Mauerwerk aufgebracht werden, um das Gebäude sicherer gegen Erdbeben zu machen.

Darüber hinaus gibt es eine ganze Reihe von neuen Forschungsgebieten. Eines dieser Forschungsfelder ist die Bionik. Bei ihr geht es darum, die Prinzipien und Wirkmechanismen der Natur für technische Anwendungen zu nutzen. Hier helfen Fasern und Textilien bei der Transformation aus der Natur in die Technik.

Ein interessantes Forschungsgebiet ist die Energietechnik. Hier werden textile Strukturen mit integrierter organischer Photovoltaik zu einer prominenten Anwendung entwickelt. Chinesische Wissenschaftler präsentierten in der Fachzeitschrift »Angewandte Chemie« (DOI: 10.1002/ange.201404973) neuartige faserförmige Solarzellen, die zu einem Gewebe verarbeitet werden können, das dann den Strom für kleinere elektronische Geräte liefert. Die flexiblen koaxialen Zellen basieren auf einem Perowskit-Material sowie Kohlenstoffnanoröhrchen und erreichen mit 3,3 Prozent zwar noch nicht die Energieumwandlungseffizienz großer Solarzellen, sind aber günstig in der Herstellung. Das Team um Huisheng Peng von der Fudan University in Schanghai hatte bereits 2014 erstmals Perowskit-Solarzellen in Form flexibler Fasern entwickelt, die sich zu elektronischen Textilien verweben lassen. Das Herstellungsverfahren ist dabei vergleichsweise einfach und kostengünstig, da der Schichtaufbau durch Lösungsverfahren erfolgt. In Form von Textilien können Solarzellen mobile und flexible Aufgaben wahrnehmen. Eine Forschergruppe von der University of Maryland (USA) verbindet 3D-Druck und Weberei, um einen Stoff herzustellen, der klimatisierende Kleidung ohne externe Energieversorgung ermöglicht.

Wissenschaftler vom Dresdner Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden wiederum entwickelten für die Transplantationsmedizin ein Verfahren, um 3D-Strukturen aus biokompatiblen Fasern als Träger für lebende Zellen einzusetzen. Dabei entsteht eine vlies-ähnliche Struktur, die computergesteuert so geformt wird, dass sie bereits die korrekte Form für das darauf zu züchtende Gewebeimplantat hat.

Mit der Wirktechnik lassen sich ebenfalls komplexe dreidimensionale Strukturen erzeugen, etwa die Faserverstärkung von Flugzeugbauteilen oder Rotorblättern von Windrädern.

Mit den Auswirkungen auf den Menschen beschäftigt sich das Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen. Denn auch wenn die zugrundeliegenden technischen Verfahren zum Teil uralt sind (siehe unten), die Produktionstechnik ist es nicht. Etablierte Prozesse werden durch die Informationstechnologien verändert. Das ist häufig für ältere Mitarbeiter eine Hürde, und gerade von den über 50-Jährigen gibt es viele. Eine Untersuchung des Berufsforschungs- und Beratungsinstituts für interdisziplinäre Technikgestaltung Bochum bei elf Unternehmen der Branche ergab, dass zwischen 24,6 und 48,5 Prozent der Beschäftigten dort über 50 waren. Für den Unternehmenserfolg bei Transformationen in Richtung Industrie 4.0 ist relevant, dass alle Mitarbeiter berücksichtigt und beteiligt werden. Im DFG-Forschungsprojekt WiSoTex4.0 will man Handlungsempfehlungen für Unternehmen und Verbände erstellen.

Die Produktion von Textilien war bislang sehr traditionell geprägt. Infolge der Globalisierung ist die klassische Textilproduktion zum größten Teil aus Deutschland verschwunden. Es bleibt nur der innovative Weg zu den technischen und »smarten« Textilen. Allerdings mischt hier längst auch China auf höchstem Niveau mit.