FH Bielefeld
University of
Applied Sciences

Geförderte Projekte in der AG Textile Technologien

 

  • Digitale Therapieerfolgsbestimmung im Bereich der Kompressionstherapie (Therafolg) – BMBF 2018-2021
    Lymphatische und venöse Erkrankungen gehören zu den am weitesten verbreiteten Krankheiten. Diese Krankheiten werden aber zum Großteil nicht behandelt, und wenn doch, dann häufig nur ineffektiv. Das liegt in erster Linie an einer unzureichenden Erfolgsbestimmung der Therapie. Das Ziel dieses Vorhabens besteht daher in der Entwicklung eines Expertensystems, das mittels einer textilen Bioimpedanz-Sensorik die Möglichkeit bietet, den Erfolg von Kompressionstherapien zu messen und dadurch für Patienten, Ärzte und Hilfsmittelhersteller sicht- und nutzbar zu machen. Auf diese Weise werden der Behandlungserfolg sowie die Akzeptanz der Kompressionstherapie erhöht. Somit werden zukünftig mehr behandlungsbedürftige Patienten eine angemessene Therapie erfahren.

  • Vertikale Landwirtschaft – BMWi 2018-2020
    Die vertikale Landwirtschaft hat das Ziel, innerhalb von Ballungszentren ganzjährig pflanzliche oder tierische Produkte der Landwirtschaft in mehrstöckigen Gebäude, sog. Farmscrapers, zu erzeugen. Hierdurch werden Transportwege verkürzt, Energie gespart bzw. erzeugt und Anbauflächen gespart. Ziel des Projektes ist es, für den Anbau verschiedener Nutzpflanzen auf engstem Raum textile Substrate auf Basis beschichteter Gestricke und Nanovliese zu entwickeln, die die Nährstoffaufnahme und das Pflanzenwachstum verbessern und somit eine optimale Raumausnutzung ermöglichen. Von Algen über Moose bis hin zu Obst- und Gemüsepflanzen sollen für die jeweiligen Nutzpflanzenarten anforderungsspezifische Lösungen gefunden werden. Ein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der Kombination von synthetischen Polymeren mit Biopolymeren wie Polysacchariden und Proteinen, die ein effizientes Wachstum von Biomasse auf textilen Substraten ermöglicht.

  • Stabilisierung und Carbonisierung von biopolymer-modifizierten Polyacrylnitril-Nanofaservliesen (bioPAN-SC) - HiF 2018-2019
    Elektrospinnen ist eine Technologie, mit deren Hilfe Nanofasern aus diversen Polymeren hergestellt und in Form von Wirrvliesen abgelegt werden können. Faserdurchmesser und Morphologie des Vlieses hängen nicht nur vom Material, sondern auch von den Spinn- und Lösungsparametern ab. Besonders das „Green Electrospinning“ ohne schädliche Lösemittel ist hier interessant. Neben wasserlöslichen Polymeren kann auf diese Weise auch Polyacrylnitril (PAN) versponnen werden, das in DMSO (Dimethylsulfoxid) löslich ist, einem nur schwach giftigen Lösemittel. In dem beantragten Projekt sollen die bisherigen Erfahrungen mit PAN und diversen Biopolymeren kombiniert werden. Die Grundidee besteht darin, PAN/Biopolymer-Blends zu verspinnen und durch anschließendes Herauswaschen oder -brennen der wasserlöslichen Bestandteile die Morphologie der PAN-Fasern zu modifizieren. Anschließend sollen die PAN-Vliese durch langsames Erwärmen stabilisiert und schließlich durch weiteres Erhitzen carbonisiert werden. Die so gewonnenen Carbon-Nanofasern können beispielsweise genutzt werden, um 3D-Druck-Polymere zu verstärken, aber auch als Elektrodenmaterial in Solarzellen oder Batterien oder in anderen Anwendungen, in denen hohe Leitfähigkeiten bei geringem Materialeinsatz notwendig sind.

  • Entwicklung der 3D-Drucker-basierten tredico-Technologie zum Druck von biobasierten Composites als Werkstoff – Start-up-Hochschul-Ausgründungen 2018-2019
    Der demographische Wandel führt zu einem ansteigenden Bedarf an Orthesen u. a. medizinischen Hilfsmitteln. Die Geschäftsidee von tredico besteht darin, individuell angepasste Orthesen mittels eines Multifunktions-3D-Druckers herzustellen. Die tredico-Technologie besteht in der Herstellung eines pilzmyzelgestützten Composites, das mit Verstärkungsfasern und wahlweise dilatanter Flüssigkeit zu einer Sandwichstruktur modelliert werden kann. Diese Sandwichstruktur leichter, stabiler, flexibler, witterungsbeständiger, atmungsaktiver und günstiger als bisher auf dem Markt vorhandene synthetische Materialien. Durch das pilzmyzelstabilisierte Filament ist der Werkstoff zudem 100%ig biologisch abbaubar.

  • Adaptive Computing with Electrospun Nanofiber Networks (in cooperation with Prof. Dr. Tomasz Blachowicz, Silesian University of Technology) – VolkswagenStiftung 2018-2019
    Can novel physical computer architecture and functionalities be used to enhance the calculation speed of advanced mathematical problems? Similar to quantum computers which are expected to solve a defined class of mathematical problems on very short time-scales, we search for a novel adaptive philosophy of computation technology to calculate different problems similar to the human brain and thus in a much more flexible and efficient way than common technology. Thus, artificial nanofiber networks with new electronic, magnetic, mechanical and other properties will be prepared by electrospinning and tested in experiment and intense simulation with respect to their abilities to work as bio-inspired cognitive computing units.

  • Entwicklung einer Technologie für textile Oberflächen zur Elektrizitätserzeugung durch organische Photovoltaik (SolTex) – DBU 2017-2019
    Farbstoffsolarzellen stellen inzwischen eine interessante Alternative zu siliziumbasierten Solarzellen dar. Auch wenn ihre Wirkungsgrade – abgesehen von reinen Laborergebnissen – noch deutlich niedriger als die herkömmlicher Solarzellen liegen, lassen sie sich jedoch ohne Reinraumbedingungen und aus relativ preiswerten, ungiftigen Materialien herstellen. Dies legt die Nutzung von Farbstoffsolarzellen auf textilen Flächen nahe, wie beispielsweise in textiler Architektur, d. h. textilen Dachkonstruktionen oder Zelten. Solche großen Flächen erlauben trotz des niedrigen Wirkungsgrades die Gewinnung von ausreichend Energie, um beispielsweise ein Mobiltelefon oder eine Lampe aufzuladen. Interessant sind diese Aspekte besonders für Rettungsinseln, Zelte und andere mobile Dachkonstruktionen, die sowohl im Outdoor-Bereich als auch nach Naturkatastrophen in abgelegenen Regionen oder vergleichbaren Situationen eingesetzt werden, in denen keine sonstige Stromversorgung gewährleistet ist. In dem geplanten Projekt sollen daher textilbasierte Farbstoffsolarzellen zur autarken Stromversorgung entwickelt werden.

  • Häkelmaschine – WIPANO 2017-2018
    Das Ziel des beantragten Projektes besteht in der Weiterentwicklung einer zum Patent angemeldeten Häkelmaschine.Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines automatisierten Funktionsmusters, das einerseits die grundsätzliche Umsetzbarkeit des zum Patent angemeldeten maschinellen Häkelverfahrens zeigt und andererseits den ersten Schritt einer Maschinenentwicklung mit industrieller Unterstützung bis zur Marktreife darstellt.

  • Nanofaservliese als Substrate für künstliche Fotorezeptoren zur Entwicklung von Retinaimplantaten (NanoFoRe²) – HiF 2017-2018
    Mittels des Elektrospinn-Verfahrens können Nanofaservliese aus verschiedensten Polymeren und mit unterschiedlichen Faserdurchmessern hergestellt werden. Während die grundlegende Technologie bereits lange bekannt ist, werden heutzutage sowohl die maschinenbauliche Seite weiterentwickelt als auch neue Polymere und ihre Stabilisierung nach dem Spinnprozess erforscht.
    Aufbauend auf den bisherigen Erfahrungen der AG „Textile Technologien“ im Green Electrospinning mit unterschiedlichsten (Bio-)Polymeren werden in dem beantragten Projekt biokompatible Materialien untersucht werden, die sich als Substrate für künstliche Fotorezeptoren zur Entwicklung von Retinaimplantaten eignen. Die Herausforderung besteht darin, Nanofaservliese zu entwickeln, die einerseits wasserfest sind, andererseits auch Chloroform widerstehen (das in der bisherigen Forschung zu künstlichen Fotorezeptoren auf Glassubstraten eingesetzt wird und voraussichtlich nicht sofort ersetzt werden kann) und nicht zuletzt eine optimierte Basis für die Integration bzw. Adhäsion der künstlichen Fotorezeptoren bietet. Wenn es gelingt, diese Anforderungen zu erfüllen, stellen die feinen, leichten, stabilen Nanofaservliese mit in weiten Bereichen einstellbaren physikalischen und chemischen Eigenschaften ein ideales Substrat für die spätere Implantation in das Auge dar.

  • Biopolymer-Textilien mit integrierten bzw. adhärenten Mikroalgen zur Produktion von Biomasse und Naturstoffen im Vertical Farming (BioTex) – Starke Forschung Chemie.NRW 2017-2018
    In dem Projekt sollen Verbundsysteme aus Biopolymeren und biologischen Bestandteilen (z. B. Mikroalgen, Moose und Flechten, aber auch größere pflanzliche Organismen) entwickelt werden, die die Idee des „Vertical Farming“ bzw. der Nutzbarmachung von Brachen verfolgen. Aufgrund des zunehmenden Bedarfes einer wachsenden Weltbevölkerung nach Nahrung und Energie ist es wichtig, die Idee des „Vertical Farming“ voranzutreiben.
    In dem geplanten Verbundprojekt sollen hierzu verschiedene textile Strukturen genutzt werden, u. a. elektrogesponnene Biopolymer-Nanofaservliese mit großer innerer Oberfläche, aber auch herkömmlich gesponnene Biopolymer-Monofilamente. Die häufig wasserlöslichen Strukturen sollen bis zu einem bestimmten Grad vernetzt werden, so dass sie dauerhaft oder für einen definierten Zeitraum wasserfest werden. Pflanzen bzw. deren Sporen sollen einerseits direkt mitversponnen und andererseits auf den Textilien angesiedelt werden.

 

  • AFM zur Untersuchung funktionaler Schichten in Farbstoffsolarzellen, biologischen und elektronischen Materialien – FH Basis 2016
    Ein AFM dient der hochauflösenden Darstellung von Oberflächen mit bis zu atomarer Genauigkeit. Es misst die Kräfte zwischen einem Cantilever mit einer extrem feinen Spitze (Größenordnung 10 nm Durchmesser oder weniger) und der zu untersuchenden Oberfläche. Dadurch kann es nicht nur die Topographie darstellen, sondern auch beispielsweise magnetische Domänen, Oberflächenenergien, elastische Eigenschaften der Oberfläche etc. Mit dem beantragten AFM werden sowohl biologische Proben untersucht werden als auch die verschiedenen funktionalen Schichten in den zur Zeit entwickelten textilbasierten Farbstoff-Solarzellen sowie verschiedenste weitere Proben.

  • 3D-Druck – DFG-Vertretungsmodul, 2016-2017
    Der 3D-Druck entwickelt sich heutzutage von der ursprünglichen Anwendung im Rapid Prototyping immer mehr hin zur additiven Fertigung von realen Bauteilen. Im Vergleich zu spritzgegossenen Elementen sind die mechanischen Eigenschaften der 3D-gedruckten Gegenstände jedoch häufig verbesserungsbedürftig. Dies gilt insbesondere für kostengünstige FDM(Fused-Deposition-Modeling)-Drucker, die es auch kleineren Firmen ermöglichen, die Vorteile des 3D-Drucks ohne größere Investitionen zu nutzen. Um diesem Problem entgegenzuwirken, kann der 3D-Druck mit integrierten Textilien, beispielsweise in Form von Fasern, Garnen oder Geweben kombiniert werden, ähnlich faserverstärkten Verbundwerkstoffen, oder auch mit metallischen Objekten (Drähten, Folien). Die Möglichkeiten und Auswirkungen solcher Materialkombinationen werden im Rahmen des Projektes untersucht.

  • Elektro-Spinning-Nanofasern für textile Farbstoffsolarzellen u. a. funktionale Oberflächen – FH Basis 2015
    Beim Elektro-Spinning-Verfahren wird ein elektrisches Potential genutzt, um sehr feine Fasern (typische Durchmesser zwischen 100 nm und einigen Mikrometern) aus einer Lösung oder einem geschmolzenen Precursor zu ziehen und in Form eines Vlieses auf einer Gegenelektrode abzulegen, ohne dass dabei hohe Temperaturen oder chemische Prozesse notwendig sind. Das Elektro-Spinning ist daher auch für große, komplexe Moleküle geeignet und dadurch ideal für die Entwicklung neuer Materialien. Mithilfe dieses Projektes wurde eine Elektro-Spinning-Anlage „NanospiderTM NS Lab“ der Firma Elmarco beschafft, die nun insbesondere zum Verspinnen von Biopolymeren aus wasserbasierten Lösungen genutzt wird.

  • Entwicklung einer textilen Farbstoffsolarzelle – Qualifikationsprogramm der FH Bielefeld, 2016-2018
    Die Farbstoffsolarzelle wurde 1992 von Michael Grätzel patentiert und ist seither auch unter dem Namen Grätzel-Zelle bekannt geworden. Zur Absorption von Licht verwendet sie kein Halbleitermaterial, wie herkömmliche Solarzellen, sondern organische Farbstoffe (Chlorophyll etc.). Grätzel-Zellen können – im Gegensatz zu siliziumbasierten Solarzellen – auch in Textilien integriert werden. Das Projekt dient zur Entwicklung und Optimierung solcher textilbasierter Farbstoffsolarzellen.