FH Bielefeld
University of
Applied Sciences

Geförderte Projekte in der AG Textile Technologien

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  • Entwicklung eines porösen Harzes zur additiven Fertigung eines stichhemmenden Composites auf technischen Textilien mittels stereolithographischen (SLA) Verfahrens (StereoTex) – ZIM 2021-2023
    Ziel des Projektes „StereoTex“ ist die erstmalige Entwicklung eines porösen Harzes mit einer hohen Volumenporosität, das in einem stereolithographischen additiven Fertigungsverfahren (SLA) zur Herstellung von z. B. individuell anpassbaren stichhemmenden Composites hergestellt werden soll. Zusätzlich sollen die Harz-Textil-Verbundstoffe erstmals atmungsaktiv sein und eine Langzeitstabilität von 10 Jahren aufweisen. Der Fokus des Projekts liegt auf der Entwicklung des Harzes und der in Kombination mit Textil und Drucker erreichten Stichhemmung der Composites für den Einsatz bei Polizei und Sicherheitsunternehmen sowie für Bus- und Taxifahrer, Mitarbeiter in der Agentur für Arbeit und andere potentiell gefährdete Berufsgruppen.

  • Entwicklung einer neuartigen vollständig textilintegrierten Solarzelle basierend auf ausschließlich ungiftigen Komponenten zur Anwendung in mobilen und statischen Stand-alone-Photovoltaik-Installationen (SolarFlex) – ZIM 2021-2023
    Ziel des Kooperationsprojektes ist es, eine neuartige, erstmals vollständig textilintegrierte und ungiftige Naturfarbstoff-Solarzelle zu entwickeln. Dabei soll sowohl die textile Haptik der verwendeten Gewebe gewahrt als auch eine hohe Beständigkeit von bis zu 10 Jahren ermöglicht werden. Das textile Trägermaterial mit einem Flächengewicht von ca. 250 g/m2 soll dafür mithilfe leitfähiger Garne und/oder Polymere auf eine Leitfähigkeit von bis zu 1·105 S/m gebracht werden und mit einem auf einem Anthocyan-Farbstoff basierenden, in einer Elektrospinnanlage hergestellten Licht-Absorber kombiniert werden. Zusammen mit einem Iod-Kaliumiodid-haltigen Gel-Elektrolyten werden alle Bestandteile in die Zelle integriert und zu großflächigen textilen Solarzellschaltungen mit einer Fläche von 20 cm x 30 cm verarbeitet. Mit der angestrebten Performance können mit einem Quadratmeter Photovoltaik-Textil an einem durchschnittlichen Tag in Deutschland drei Smartphone-Akkumulatoren geladen werden. Anwendung soll die neuartige textile Farbstoff-Solarzelle in statischen Anwendungen, wie Sonnenschirmen, Markisen und textilen Architekturen, aber auch in mobilen Outdoor-Produkten wie Zelten finden.

  • Erforschung und Entwicklung einer Kultivierung von Mikroalgen und Moosen auf textilen Substraten außerhalb eines Bioreaktors zur Stadtbegrünung und Verbesserung des Innenraumklimas – ZIM 2021-2023
    Das Projekt dient der Kultivierung von Mikroalgen und Moosen auf textilen Substraten außerhalb von Bioreaktorsystemen, um neuartige Kultivierungskonzepte für Anwendungen in der Fassaden- oder Innenraumbegrünung zu erschließen. Textile Substrate dienen als Adhäsionsfläche, um eine platzsparende, vertikale Kultivierung zu ermöglichen. Auf diese Weise sollen Stadtbegrünung, Verbesserung des Mikroklimas und Auffangen großer Regenmengen ("Sponge City") kombiniert werden. Notwendige Voraussetzungen seitens der hierfür zu entwickelnden Gestricke sind Alterungsbeständigkeit, Anti-Schimmel-Eigenschaften, mechanische Tragfähigkeit auch in nassem Zustand und Ermöglichung einer guten Adhäsion von Mikroalgen und Moosen. Zum Monitoring der Wachstumsbedingungen werden Feuchtigkeits-, Temperatur und Leitfähigkeitssensoren zur Messung der Nährstoffkonzentration integriert, um neben der passiven Bewässerung mittels Kapillarkraft auch eine aktive Variante zu ermöglichen, die insbesondere in Innenräumen zum Tragen kommen soll. Weitere besondere Herausforderungen stellen die initiale Inokulation der Moose und die dauerhafte Befeuchtung der Algen dar.

  • Erforschung der Bewegungsabläufe beim maschinellen Häkeln und der materialspezifischen Eigenschaften der Nadel und Stoffe (HäkelMasch) – ZIM 2021-2023
    Ziel des Projekts 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, aus dem im Laufe des Projektes ein Prototyp erstellt werden soll. Das bedeutet insbesondere, dass die Taktzeiten der Maschine im Vergleich zum langsamen Demonstrationsmodell deutlich erhöht werden, um einen wesentlich Geschwindigkeitssteigerung gegenüber dem Handhäkeln darstellen zu können.

  • Erforschung der verbesserten Zelladhäsion adhärenter Zellen und der gerichteten Differenzierung von Stammzellen an Nanovliesen und additiv gefertigten Scaffolds, die durch die neuartige Plasma/UV-Behandlung hydrophiliert werden (CellActive) – ZIM 2021-2023
    Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens und einer Anlage zur Oberflächenfunktionalisierung von Zellkultur-Scaffolds mittels Plasma-Immersions-Ionenimplantation und UV-Behandlung, bei dem die Hydrophilierung der Oberfläche min. 24 h anhält und mit dem eine Steigerung der Zelladhäsion von +20 % auf min. zwei Scaffold-Geometrien und min. zwei Materialien erreicht wird. Dabei soll die zu entwickelnde Anlage erstmals gleichzeitig Plasma- und UV-Behandlung verschiedener Oberflächengeometrien und -materialien in einer universellen Behandlungskammer ermöglichen, um adhärentes Zellwachstum eukaryotischer Zellen wie CHO-DP12 (Hamster), 3T3 (Maus), HT1080 (Mensch) sowie von Stammzellen (Ausdifferenzieren zu Knochen-/Nervenzellen) auf Nanovliesen und additiv gefertigten Scaffolds zu ermöglichen. Dazu wird die FH Bielefeld verschiedene nanoporöse Scaffolds entwickeln, deren physikalische und chemische Eigenschaften vor und nach Plasma/UV-Behandlung untersuchen und den Zusammenhang mit Zelladhäsion und Stammzelldifferenzieren erforschen. Die IOT Innovative Oberflächen GmbH entwickelt die multifunktionale Anlage zur Plasma/UV-Behandlung incl. HF-Sputterfunktion.

  • Validierung, Optimierung und Upscaling elektrogesponnener Farbstoffsolarzellen aus Nanovliesen (nanoDSSC) – progres.NRW 2020
    Farbstoffsolarzellen können im Gegensatz zu herkömmlichen anorganischen Solarzellen auch aus ungiftigen und gut verfügbaren Materialien hergestellt werden. Die Möglichkeit, sie auf Textilien und andere flexible Substrate zu übertragen, wird gerade in vielen Arbeitsgruppen erforscht. Unserer Forschungsgruppe gelang kürzlich die Entwicklung der ersten rein elektrogesponnenen Solarzelle (S. Kohn et al., Catalysts 9, 975 (2019)). Im Projekt „nanoDSSC“ soll der jetzige Prozess vereinfacht und optimiert werden, um ein Upscaling in den industriellen Maßstab zu ermöglichen.

  • Mikroorganismen zur biologischen Dekontaminierung (mikroBioDek) – BMBF 2019-2020
    In diesem Projekt wird ein EU-Antrag vorbereitet, bei dem es um die Sanierung der Umwelt mithilfe von Mikroorganismen gehen soll, insbesondere um die Reinigung von Abwässern aus der Textilindustrie, die mit einer Kombination aus mechanischer und biologischer Techniken dekontaminiert werden sollen.

  • Entwicklung eines intelligenten Curtain-Lüfter-Sensor-Systems zur Optimierung des thermischen Komforts von Rindern (iCurs) – Landwirtschaftliche Rentenbank 2019-2022
    Das Ziel ist die Entwicklung eines intelligenten Curtain-Lüfter-Sensor-Systems für die Milchviehhaltung, welches mit einer neuen Systemsteuer- und Regeleinheit unter Einbeziehung eines Stallsensornetzwerks gesteuert wird. So können die einzelnen Funktionsbereiche der Tiere sowie die Mikroklimazonen innerhalb der Stallumgebung gezielt optimiert werden Durch eine neue in den Curtain integrierte Beleuchtungstechnologie kann zudem die Signalisierung und Synchronisierung des Tierverhaltens unterstützt werden. Die Verwendung einer kostengünstigen Sensorik schafft ferner Anreize für eine Überwachung der Schadgase auch über die gesetzlichen Anforderungen hinaus. Zudem soll ein neuartiges Ortungssystem die Lokalisierung der Tiere sowie die Aufzeichnung deren Bewegungsverhaltens ermöglichen und die Detektion des Landwirts als weitere Regelgröße für das Stallklima berücksichtigen, sodass ein zusätzlicher Mehrwert im Sinne einer Einzelarbeitsplatzabsicherung erzielt wird. Um ein hohes Maß an Nutzerakzeptanz und Anwenderfreundlichkeit zu generieren, soll die Sensorik kabellos und wartungsarm über einen Funkstandard realisiert werden. Per Mobile-App soll dem Landwirt die einfache und verständliche Möglichkeit zur Parametrierung und Überwachung des Systems gegeben werden.

  • Stabilisierte Metall-Carbon-Composites (MeCC) – WIPANO 2019-2021
    Das Ziel des Projektes besteht in der Weiterentwicklung von zum Patent angemeldeten stabilisierten Metall-Carbon-Composites. Diese wurden bisher in einigen Versuchen hergestellt. So wurde prinzipiell gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert. Eine intensivere Untersuchung des Einflusses der Herstellungsparameter auf die Morphologie und die mechanischen Eigenschaften der Composites soll im Rahmen des beantragten Projektes erfolgen. Insbesondere die erwartete Verbesserung der mechanischen Eigenschaften kann beispielsweise im Maschinenbau genutzt werden, um hochfeste Alternativen für besonders belastete Bauteile herzustellen, und soll im Rahmen des beantragten Projekts belegt werden.

  • Pilzmyzel-Nanovlies-Composites als neues Filtermaterial (MyNaCo) – HiF 2019-2020

    Nanofaservliese werden zu verschiedensten Zwecken verwendet, u. a. als sehr feine wiederverwendbare Filter für medizinische oder biotechnologische Zwecke, aber auch in der Lebensmittel- oder Textilindustrie. Mit dem Vorteil der feinen Poren ist jedoch der Nachteil verbunden, dass Nanovliese einer zu filternden Flüssigkeit einen extrem hohen Widerstand entgegensetzen, der die Durchströmung eines solchen Filters nahezu vollständig verhindert. Dies lässt sich nur vermeiden, wenn es sehr dünn ist und entsprechend niedrige mechanische Festigkeiten aufweist. Noch schwieriger ist die Situation, wenn carbonisierte Nanovliese genutzt werden sollen, die aufgrund ihrer veränderten chemischen Struktur sehr spröde sind. Eine mögliche Lösung besteht in der Herstellung eines Composites aus einem Polyacrylnitril-Nanofaservlies – möglicherweise carbonisiert – und einem darauf gewachsenen Pilzmyzel. Pilzmyzel besteht in vielen Fällen zum Teil aus Chitin, einem sehr festen Material. Es kann in einer definierten Form wachsen und anschließend abgetötet werden, um in dieser Form zu verhärten. Auf diese Weise kann es ein stabiles Gerüst für ein eingebettetes Nanovlies bilden. Bisherige Versuche haben gezeigt, dass Austernpilzmyzel gut auf PAN-Nanofaservliesen wächst und sich aufgrund der Feinheit der Myzelfasern auch mit den Vliesen mechanisch verbindet. Gleichzeitig bildet das Pilzmyzel, das größere Poren aufweist als das Nanovlies, einen mechanischen Vorfilter und schützt so das Nanovlies nicht nur vor mechanischen Schäden, sondern auch vor der Ausbildung eines hier unerwünschten Filterkuchens, der den Wasserwiderstand weiter erhöhen würde.

  • Erweiterung des Rasterkraftmikroskops um ein variables Magnetfeld – Stiftung Ingenieurausbildung 2019

    Ein Rasterkraftmikroskop (AFM) kann beispielsweise genutzt werden, um hochauflösende Aufnahmen verschiedenster Oberflächen zu machen, angefangen von den Atomen eines Silizium-Wafers bis hin zu Zellen und anderen biologischen Proben, die in Nährflüssigkeiten (und damit lebend) untersucht werden können. Eine große Herausforderung stellt die Untersuchung magnetischer Proben dar, für die neben speziellen Cantilevern insbesondere ein variables externes Magnetfeld notwendig ist. Dadurch können beispielsweise nanostrukturierte magnetische Proben oder magnetische Nanovliese untersucht werden. In dem Projekt wird daher ein Elektromagnet mit speziell konstruierten Polschuhen an das vorhandene AFM angebaut, um die Veränderung der Magnetisierung einer Probe in Abhängigkeit vom äußeren Magnetfeld beobachten zu können.

  • 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.