RWTH, Peter Winandy. ITA Group - Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University. Fiber based solutions for society needs

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

2 ITA Group Mission Statement und Motivation

3 Mission Statement der ITA Group Ein führender Dienstleister für Forschung und Qualifizierung Mit strukturierten Methoden und Kreativität gestalten wir innovative und wirtschaftliche Lösungen. Wir entwickeln Menschen an relevanten Innovationsthemen. 3

4 Motivation Faserbasierte Werkstoffe: Anwendungsbreite Gestaltungsmöglichkeiten Vielfältige Werkstoffe und Werkstoff-Kombinationen Komplexe Prozessketten Funktionalisierung Enabler für Schlüsseltechnologien 4

5 Maß der Komplexität Textile Strukturen Skalierung von der Faser zum Bauteil Bauteil Verbund Fläche Garn 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! 5

6 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 6

7 ITA Group Positionierung

8 Unser strategischer Ansatz 8

9 Unser Anspruch: Ganzheitliche Dienstleistung 9

10 ITA Group weltweit vernetzt! Weltweit aktiv mit Schwerpunkt-Regionen 10

11 Die ITA-Leitthemen adressieren: Mobilität Gesellschaftliche Bedürfnisse und globale Megatrends Bauen u. Wohnen Hightech-Strategie der Bundesregierung EU-Forschungsprogrammatik Gesundheit Energie u. Umwelt Information u. Kommunikation Produktion Werkstoffe Qualifizierung 11

12 Leitthema Mobilität Strukturanwendungen, Interieur, Transmission, Sicherheit Leichtbau Automatisierte Produktion Maßgeschneiderte Verstärkungs-Strukturen 12

13 Leitthema Bauen u. Wohnen Textilbeton Lichtbeton Funktionsintegration Innenraum-Gestaltung und Design Geotextilien 13

14 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 14

15 Leitthema Energie u. Umwelt Energiewandlung Ressourceneffizienz Erneuerbare Energien Recycling Biobasierte Werkstoffe 15

16 Leitthema Information u. Kommunikation Signal- und Informationsübertragung Sensorik und Aktorik Wearables, Health Monitoring Ambient assisted living Energy harvesting 16

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

18 Leitthema Werkstoffe Werkstoff-Adaptierung und -Funktionalisierung Maßgeschneiderte Verarbeitungs- und Produkteigenschaften Multiskalen: molekular makroskopisch, Faser Bauteil Analytik und Prüfwesen 18

19 RWTH, Peter Winandy Leitthema Qualifizierung Akademische Lehre und gewerbliche Ausbildung Berufliche Weiterbildung Know how-transfer Aufbau beruflicher Kompetenzen Technikgestaltung 19

20 ITA Group Struktur

21 Die ITA Group Die ITA Group versteht sich als ein international agierender Forschungs- und Ausbildungsdienstleister mit 350 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern für faserbasierte Hochleistungswerkstoffe, textile Halbzeuge und deren Fertigungsverfahren. Das Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University ist als universitäre Forschungs- und Lehreinrichtung der Kern der ITA Group. Das ITA ist gleichzeitig Lehrstuhl Textilmaschinenbau, Fakultät Maschinenbau der RWTH Aachen University Der Lehrstuhl wird geleitet von Univ.-Prof. Prof. h.c. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Thomas Gries, dem Direktor des Instituts für Textiltechnik 21

22 Technologie- und Knowhow-Transfer in der ITA Group ITA Technologietransfer GmbH Forschung Industrie Vertragspartner für Industrieprojekte Vertrieb und vertragliche Abwicklung Aufbereitung regionaler/internationaler Märkte Prototypen-Realisierung Patentverwertung Die ITA Technologietransfer GmbH in Aachen fungiert als Technologietransfer- Einrichtung und verantwortet die direkten Industrieprojekte. Der ITA Inkubator als Tochter der ITA GmbH ist das Technologiezentrum der ITA der ITA Group für Unternehmensgründungen. Folgende weitere drei Tochtergesellschaften gibt es: 22

23 Töchter der ITA Technologietransfer GmbH 1. ITA Academy: Die ITA Academy fungiert als Bildungsdienstleister mit den folgenden beiden Säulen: Digitale Lernfabrik im Digital Capacity Center (mit McKinsey Comp.) Textile Training: (offen ausgeschriebene Basis-Schulungen und kundenspezifische Trainings) 2. ITA Augsburg: Das Institut für Textiltechnik Augsburg ggmbh (ITA Augsburg) ist eine textile Forschungseinrichtung in Bayern und wird geleitet von Prof. Dr. Stefan Schlichter. Sie entwickelt das Recycling von Sekundärrohstoffen der Composite Industrie und thermoplastische tape-basierte Composite-Systeme 3. APS GmbH: Die APS GmbH erstellt Forschung und Entwicklung in den Bereichen Robotik, Sensorik und IKT. Sie bietet Remote Training (Distance Learning in der Mensch-Maschinen- Interaktion) 23

24 Weitere Mitglieder der ITA Group ITA Istanbul A. S.: Die ITA Istanbul A. S. ist ein textiles Forschungs- und Entwicklungszentrum in Partnerschaft mit den führenden türkischen Industrieverbänden und der Marmara Universität Istanbul Smart Textronics Center (früher Dream2Lab2Fab): Das Smart Textronics Center entwickelt im Rahmen einer bilaterale Kooperation von Südkorea und Deutschland wirtschaftliche Produktionstechnologien für die Herstellung von Smart Textiles für klein- und mittelständische Unternehmen 24

25 Zentrale Kooperationspartner AMIBM Aachen-Maastricht Institute for Biobased Materials in Maastricht (NL): Kooperation im Bereich biobasierter Polymere für medizinische und technische Anwendungen. TFI Institut für Bodensysteme e.v.: Schlüsselpartner am Forschungsstandort Aachen in der Forschung, Prüfung und Zertifizierung von Boden- und Wandsystemen und weiteren Bauprodukten BioTex Biohybrid & Medical Textiles am Institut für Angewandte Medizintechnik (AME): Enge Zusammenarbeit im Bereich Medizintextilien innerhalb experimentieller Validierung und präklinischer Testung von Medizinprodukten mit der Forschergruppe BioTex Biohybrid & Medical Textiles unter Leitung von Prof. Dr. Stefan Jockenhövel 25

26 ITA Group Zahlen Daten Fakten

27 RWTH, Peter Winandy Die ITA Group in Zahlen Personal 110 Wissenschaftliche Angestellte 65 Mitarbeiter/innen in den Serviceabteilungen 200 Studentische Hilfskräfte 50 Studierende Vertiefung/Jahr 27

28 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 28

29 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) 29

30 Kontakt Univ.-Prof. Prof. h.c. (MGU) Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Thomas Gries Institutsdirektor Dr.-Ing. Bernhard Schmenk Leiter Unternehmensentwicklung und Kommunikation 30

31 Die RWTH Aachen University Integrierte Technische Universität

32 RWTH, Peter Winandy Die RWTH in Zahlen Ca Studierende in 154 Studiengängen Ca. 900 Mio. Haushaltsvolumen 260 Institute mit 540 Professuren Ca. 326 Mio. Drittmittel Ca Mitarbeiter (davon 65 % Wissenschaftler) Stand: Mai

33 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 33

34 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 34

35 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. 35

36 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 36

37 Lage: in der Euregio im Zentrum Europas 37

38 Anhang Ausstattung und Kompetenzen

39 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 39

40 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: Dilo Kompaktlinie (C-Faser geeignet) Krempel mit Querleger Airlaid, Airlay mit Siebband-Ablage (kontinuierlich und diskontinuierlich) Spinnvlies mit Siebband-Ablage (Lab-Scale); Elektrospinnen (siehe Spinntechnikum) 40

41 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 41

42 Anhang: Ausstattung und Kompetenzfelder Maschinenausstattung Fügen und Sonstige Fügeprozesse/Konfektionierung Diverse Nähanlagen Schweißanlagen (Ultraschall, thermisch) Sonstige Spritzguss-Presse für Organoblech-Herstellung Tribologieprüfstände Spreizprüfstand Autoklav Multi-Achs-Formfertigung für die FVW-Herstellung 42

43 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 43

44 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) 44

45 Anhang: Ausstattung und Kompetenzfelder Werkstätten Mechanische Werkstatt Spanende Bearbeitung inkl. 5-Achs-CNC-Fräse Schweißverfahren 3D-Druck Konstruktion Elektronische Werkstatt Software- und Netzwerk-Abteilung 45

46 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 46