Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University

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1 Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University Fiber based solutions for society needs RWTH, Peter Winandy

2 Die RWTH Aachen University Integrierte Technische Universität

3 RWTH, Peter Winandy Die RWTH in Zahlen Ca Studierende in 115 Studiengängen Ca. 900 Mio. Haushaltsvolumen 260 Institute mit 533 Professuren Ca. 350 Mio. Drittmittel Ca Mitarbeiter (davon 65 % Wissenschaftler) Stand: 1. August

4 Fachbereiche der RWTH Aachen University Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften Architektur Bauingenieurwesen Maschinenwesen RWTH, Peter Winandy Bergbau, Hüttenwesen, Geowissenschaften Elektrotechnik, Informationstechnik Philosophie Wirtschaftswissenschaften RWTH, Peter Winandy Medizin Das ITA hat Kooperationsprojekte mit Lehrstühlen und Instituten aus allen Fachbereichen der RWTH. RWTH, Peter Winandy 4

5 Schwerpunkte der interdisziplinären Forschung an der RWTH Produktionstechnik Mobilität und Transport, Automobiltechnik Informations- und Kommunikationstechnik Materialwissenschaften Energie- und Verfahrenstechnik Medizin und Medizintechnik Computational Science RWTH, Peter Winandy Das ITA ist mit seinen Forschungsprojekten an allen Schwerpunkt-Themen der RWTH beteiligt. RWTH, Peter Winandy 5

6 Das ITA-Netzwerk am Forschungsstandort Aachen Kooperationen des ITA in Aachen mit: Instituten/Lehrstühlen der RWTH An-Instituten der RWTH Fraunhofer-Instituten in Aachen Industriellen Netzwerken u. Verbänden Stadt Aachen, IHK, Fachhochschule Aachen Das ITA fungiert für seine Partner und Kunden als Netzwerk- und Ansprechpartner für den gesamten Forschungsstandort Aachen. 6

7 RWTH Aachen Campus Eine neue Form der Kooperation zwischen Industrie und Universität Größter Technologiecampus Europas Niederlassungen von Hightech- Unternehmen in 15 themenbezogenen Clustern Austausch von Forschungsergebnissen, Personal, weiteren Ressourcen Ca. 2 Mrd. Investitionen bis 2020 Ca Arbeitsplätze in Forschung u. Entwicklung RWTH, Peter Winandy 7

8 Lage: in der Euregio im Zentrum Europas 8

9 Motivation Faserbasierte Werkstoffe 10 % aller Werkstoffe sind faserbasiert.

10 Textile Strukturen Skalierung von der Faser zum Bauteil Maß der Komplexität Garn Fläche Verbund Bauteil Faser Skalierung bez. der geometrischen Maße (Größenordnungen) Gezielte Wahl der Fasermaterialien u. Konstruktion von Garnen, Flächen, Bauteilen Adaption der textilen Prozesskette und Auswahl spezifischer Prozessparameter Textilien: Multiskalige Gestaltbarkeit über alle Prozessstufen! 10

11 Maßgeschneiderte Werkstoffe maßgeschneiderte Produkte Mögliche Eigenschaften von Fasern u. Textilien: Eigenschaftsprofile Weich u. flexibel fest u. steif: Leicht schwer: Durchlässig dicht: Abbaubar dauerhaft: Leiter Isolator: Beispiele Sportbekleidung Multiaxiale Gelege für Composites Hygienevlies Teppich Gardine LKW-Plane Medizinisches Implantat Betonbewehrung Leuchttextilien Feuerschutzbekleidung Es gibt keine andere Werkstoffklasse, die eine vergleichbare Bandbreite der möglichen Eigenschaftsprofile erlaubt. Textiltechnik ist Enabling Technology 11

12 Positionierung des ITA Dienstleister für Forschung und Bildung

13 Unser strategischer Ansatz 13

14 Unser Anspruch: Ganzheitliche Dienstleistung 14

15 Leitthemen des ITA: Unsere Leitthemen sind unsere Schnittstellen zu: Gesellschaftlichen Bedürfnissen und globalen Megatrends der neuen Hightech-Strategie der Bundesregierung der EU-Forschungspolitik 15

16 Die ITA-Leitthemen Mobilität Bauen u. Wohnen Gesundheit Energie u. Umwelt Information u. Kommunikation Produktion Werkstoffe Qualifizierung 16

17 Leitthema Mobilität Strukturanwendungen, Interieur, Transmission, Sicherheit Leichtbau Automatisierte Produktion Maßgeschneiderte Verstärkungs-Strukturen 17

18 Leitthema Bauen u. Wohnen Textilbeton Lichtbeton Funktionsintegration Innenraum-Gestaltung und Design Geotextilien 18

19 RWTH, Peter Winandy Leitthema Gesundheit Textile Implantate Tissue Engineering und Biologisierung von Implantaten Medical Smart Textiles: Wearable Electronics for Health Moderne Wundversorgung Krankenhaustextilien und Hygieneartikel 19

20 Leitthema Energie u. Umwelt Energiewandlung Ressourceneffizienz Erneuerbare Energien Recycling Biobasierte Werkstoffe 20

21 Leitthema Information u. Kommunikation Signal- und Informationsübertragung Sensorik und Aktorik Wearables, Health Monitoring Ambient assisted living Energy harvesting 21

22 Leitthema Produktion Maschinenbau Prozess- und Produktentwicklung Qualitätssicherung/Messtechnik Selbstoptimierende Maschinen Mensch-Maschine-Schnittstellen Industrie

23 Leitthema Werkstoffe Werkstoff-Adaptierung und -Funktionalisierung Maßgeschneiderte Verarbeitungs- und Produkteigenschaften Multiskalen: molekular makroskopisch, Faser Bauteil Analytik und Prüfwesen 23

24 RWTH, Peter Winandy Leitthema Qualifizierung Akademische Lehre und gewerbliche Ausbildung Berufliche Weiterbildung Know how-transfer Aufbau beruflicher Kompetenzen Technikgestaltung 24

25 Der ITA-Verbund Forschung und Lehre: ITA als Institut der RWTH Lehrstuhl Textilmaschinenbau Brückenprofessur Tissue Engineering Wissen vermitteln und Kompetenzen aufbauen Innovationen generieren Menschen entwickeln Öffentliche/ Teilöffentliche Drittmittel-Forschung Akademische Lehre und gewerbliche Ausbildung Weiterbildung 25

26 Technologietransfer ITA Technologietransfer GmbH im ITA-Verbund ITA GmbH ist der Vertragspartner für Industrieprojekte Vertrieb und vertragliche Abwicklung Aufbereitung regionaler/internationaler Märkte Prototypen-Realisierung Patentverwertung Ausgründungen und Niederlassungen Forschung Industrie 26

27 Der ITA-Verbund Schlüsselpartner und Ausgründungen AME-TE: Brückenprofessur Tissue- Engineering an der RWTH ITA Augsburg ggmbh an der Universität Augsburg AMIBM: Aachen-Maastrich-Institute for Biobased Materials; Uni Maastricht (NL) ITA-TR: Niederlassungen in der Türkei (u.a. ITA Bursa) TFI: Institut für Bodensysteme an der RWTH Aachen University e.v. Dream2Lab2Fab: Kooperation mit Südkorea für ein gemeinsames Institut Smart Textiles 27

28 Globale Vernetzung für die Produkte von morgen Weltweit aktiv mit Schwerpunkt-Regionen 28

29 ITA Zahlen, Daten, Fakten

30 RWTH, Peter Winandy Der ITA-Verbund in Zahlen Personal 110 Wissenschaftliche Angestellte 65 Mitarbeiter/innen in den Serviceabteilungen 200 Studentische Hilfskräfte 50 Studierende Vertiefung/Jahr 30

31 Der ITA-Verbund in Zahlen Budget: ca. 15 Millionen Euro Planmittel ca. 5 % Öffentlich Grundlagenprojekte ca. 30 % Direkte Industrieforschung ca. 30 % Streng vertraulich Verbundprojekte Industrie/ Institut ca. 35 % Teilöffentlich 31

32 Infrastruktur Maschinen, Labore, Gebäude Voll ausgestattetes Technikum mit ca. 250 Textilmaschinen und Prüfständen über alle textilen Prozessstufen von der Spinnerei bis zum Fügen Textil- und Polymerlabore Werkstätten für Mechanik, Elektro/Elektronik und Software Gebäude: INNOTEX mit insgesamt m² (Technikum und Büros) Spinnturm : 1000 m² über 4 Etagen (Schmelzspinn-Technikum) Center für High Performance Fiber Materials CFM: 1000 m² (insbes. C-Faser- Herstellung) Zwei weitere Büroetagen im Aachener Westen Verschiedene Räumlichkeiten (Büro und Technika) in den weiteren Niederlassungen (im Ausbau) 32

33 Unser Team Unser Mission Statement Wir entwickeln Menschen an relevanten Innovationsthemen. Mit strukturierten Methoden und Kreativität gestalten wir innovative und wirtschaftliche Lösungen. 33

34 Univ.-Prof. Prof. h.c. (MGU) Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Thomas Gries Institutsdirektor Dr.-Ing. Bernhard Schmenk Leiter Unternehmensentwicklung und Kommunikation Unsere Partner: ITA TechnologieTransfer GmbH, Aachen Institut für Textiltechnik Augsburg ggmbh, Augsburg ITA Teknoloji Transfer Ltd. Sti., Bursa (Türkei)

35 Anhang Ausstattung und Kompetenzen

36 Anhang: Ausstattung und Kompetenzfelder Maschinenausstattung Garnerzeugung/Strukturierung Spinntechnikum: Schmelz- und Lösungsspinnen in Skalierungen von 10 g 100 kg Polymer Carbonfaser-Technikum: Precursor, Stabilisierung, Carbonisierung Hochtemperatur- und Biko-Anlagen, Elektrospinnen (Lösung u. Schmelze) Glas-/Basaltspinnanlage Stapelfasergarn-Herstellung inkl. Vorbereitung: Öffner, Strecke u. Nitschel, Karde u. Krempel, Flyer, Spulen und Reinigen Ringspinnen, Rotorspinnen, Sonderverfahren Strukturierung Texturierung (Falschdraht-, Luft-, Stauchkammer-Texturierung) Hybridgarn-Verfahren (Verwirbelung, OE-Friktion) und Verstreckung 36

37 Anhang: Ausstattung und Kompetenzfelder Maschinenausstattung Flächenherstellung Weberei Verschiedene Greifer- und Luftdüsenmaschinen inkl. Breitweberei Schmalweberei inkl. Jacquard Multiaxial-Gewebe (Open Reed Weave) Musterketten-Schärmaschine Maschenwaren Diverse Rundstrickmaschinen inkl. Jacquard Diverse Wirk- und Raschelmaschinen inkl. Jacquard und Abstandsgewirke Vlies / Nonwovens: Krempel mit Querleger Airlaid, Airlay mit Siebband-Ablage (kontinuierlich und diskontinuierlich) Spinnvlies mit Siebband-Ablage (Lab-Scale); Elektrospinnen (siehe Spinntechnikum) 37

38 Anhang: Ausstattung und Kompetenzfelder Maschinenausstattung Verstärkungstextilien Verstärkungstextilien (2D-Textilien) Verwirkte bi- und multiaxiale Gelege Stickerei, Taylored Fiber Placement (2,5D-Textilien) ITA-Preformcenter (3D-Textilien) Diverse Werkzeuge für Handling, Binderauftrag, Nähen bzw. Tuften, QS Cutterautomat und Ultraschall-Zuschnitt Flechterei (3D-Textilien) Rotationsflechten u. 3D-Flechten für FVK Hexagonal- und Kleinflechtmaschinen für medizinische Anwendungen Beschichtung Verschiedene Beschichtungsanlagen inkl. In-situ-Polymerisierung 38

39 Anhang: Ausstattung und Kompetenzfelder Maschinenausstattung Fügen und Sonstige Fügeprozesse/Konfektionierung Diverse Nähanlagen Schweißanlagen (Ultraschall, thermisch) Sonstige Tribologieprüfstände Spreizprüfstand Autoklav Formfertigung für die FVW-Herstellung 39

40 Anhang: Ausstattung und Kompetenzfelder Messtechnik Optische Messverfahren: Digitale Fotografie und digitale Bildbearbeitung Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) Particle Image Velocimetry (PIV) Faserorientierung, 3D-Verformung: Argus, Aramis, Apodius-Messsysteme Highspeed-Kamera Thermografie-Kamera Online-Messtechnik: Mess-Sensorik für Fadenzugkräfte, Faserdurchmesser, Filamentbrüche etc. Entsprechende Hard- und Software zur hochfrequenten Echtzeit-Aufnahme von Online- Sensorik und Prozessparametern sowie mathematische Verarbeitung inkl. Visualisierung 40

41 Anhang: Ausstattung und Kompetenzfelder Labore Klimatisierte Textilprüflabore (Textil- bzw. Kunststoffklima): Standards der Faser-, Garn- u. Flächenprüfung Automatisierte Einzelfaserprüfung Zug-Druck-Biegeprüfung bis 10 t, Temperierkammer und Videoextensiometer Digitale Licht-Mikroskopie inkl. Probenvorbereitung und Ultramikrotom REM, Micro-CT, TEM (in Kooperation mit dem GFE der RWTH) Polymerlabor: DSC-TGA, DMA, FT-IR, Gas-Pyknometer, Rheometrie, Karl-Fischer-Titration Sonstige Labor-Arbeitsplätze: Laminierung für FVK Mineralische Matrices (Beton) 41

42 Anhang: Ausstattung und Kompetenzfelder Werkstätten Mechanische Werkstatt Spanende Bearbeitung inkl. 5-Achs-CNC-Fräse Schweißverfahren 3D-Druck Konstruktion Elektronische Werkstatt Software- und Netzwerk-Abteilung 42

43 Anhang: Ausstattung und Kompetenzfelder Software Modellierung, Simulation, Numerik, Auswertung: CFD Computational Fluid Dynamics FEM Finite Elemente Method und DEM (Discrete Element Modell) Neuronale Netze Textil-Modellierungen Wisetex und GeoDict (aus CT-Scans) MathLab Konstruktion Autodesk Inventor Design u. Digitale Bildbearbeitung InDesign u. Photoshop CorelDraw u. Office-Software 43