3D-Textilien: Dünn, flexibel und sehr belastbar

Von: Berthold Strauch
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Diplom-Ingenieur Yves-Simon Gl
Diplom-Ingenieur Yves-Simon Gloy mit Bauteilen aus 3D-Flechtmaschinen: Sie finden im Automobilbau Anwendung. Foto: Berthold Strauch

Aachen. Bei herkömmlicher Kleidung sprechen Experten von 2D-Textilien. Wenn die dritte Dimension hinzukommt, geht es um ein weites Feld von Anwendungen vom Gesundheitswesen über die Baubranche und Energie bis zur Mobilität.

Diese 3D-Textilien standen im Mittelpunkt einer Fachkonferenz an der RWTH. Aus aller Welt kamen rund 110 Branchenspezialisten nach Aachen, wo erstmals nach China, Großbritannien und den USA das Institut für Textiltechnik (ITA) unter Leitung von Professor Thomas Gries mit Partnern für die Ausrichtung sorgte.

Entsprechende Forschung rund um den Bau hochkomplexer Textilmaschinen konzentriert sich am ITA und auch in der Region. Deutschland sei auf diesem Feld Weltmarktführer, sagt Yves-Simon Gloy, am ITA für Produktionstechnologien verantwortlich.

Mit altbekannten Stoffen haben die Fertigungselemente hochmoderner 3D-Textilien kaum noch etwas zu tun. Allenfalls die Herstellungstechnik ähnelt in ihren Ansätzen den bekannten Webverfahren. In einem komplexen Prozess verlassen die dreidimensionalen Teile fertig zur weiteren Anwendungen die Maschinen. Da wird zum Beispiel mit Carbon- oder Glasfasern gearbeitet, mit Aramit, das etwa für schusssichere Westen von Polizisten Verwendung findet.

Individuell angepasste Kniebänder

Auch die Luft- und Raumfahrt greift zunehmend zu 3D-Textilien, zum Beispiel bei Bauteilen für Turbinentriebwerke, die leicht sind, aber über die notwendige Festigkeit verfügen. Hier pflegt das ITA enge Kooperationen mit Partnern aus der Industrie, betreibt Auftragsforschung, wickelt gemeinsame Programme ab, um das Know-how noch weiter zu verbessern.

Ebenso die Medizintechnik setzt zunehmend auf die Vorzüge von 3D-Technologie. So können aus Textilfasern zum Beispiel individuell angepasste Kniebänder hergestellt werden, wenn Sportler Probleme mit ihren natürlichen Bändern haben. Ebenso sind komplizierte Schlauchsysteme mit vielen Verzweigungen als Gefäßersatz „einbaufertig” webbar. Die Experten sprechen von einem „wachsenden Markt” bei 3D-Textilien. Prof. Gries sieht aktuell einen Anteil von gerade mal bis zu zehn Prozent aller hergestellten Textilien.

Zusammenarbeit steht auch innerhalb der Aachener Eliteuniversität auf der Tagesordnung. So werden etwa Entwicklungen gemeinsam mit dem RWTH-Institut für Kraftfahrzeuge (IKA) vorangetrieben. Hier geht es um den Einbau von Textilien in eine Motorhaube, um bei Unfällen mit Personen das Verletzungsrisiko beim Aufprall zu reduzieren. In etwa drei bis fünf Jahren, schätzt Diplom-Ingenieur Gloy, könnten solche Sicherheitskonzepte Einzug in die Serienfertigung halten.

Im Bauwesen gibt es schon viele interessante Beispiele, wo 3D-Textilien Stahlmatten im Betonbau ersetzen können. Auch am ITA-Institutsgebäude ist diese Technologie bereits zur Anwendung gekommen. Hier können dünnere Materialien eingesetzt werden, was ebenso bei Brücken deutlich filigranere Konstruktionen und damit mehr Gestaltungsspielräume möglich macht.

Das ITA zählt 80 wissenschaftliche Mitarbeiter und 40 Servicekräfte, vom Maschinenführer bis zum Laboranten, zudem rund 125 studentische Hilfskräfte. Das Jahresbudget des Instituts beträgt 14 Millionen Euro.
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