Technische Textilien Digitaler Zwilling für die laserbasierte Funktionalisierung 

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Die Textilindustrie benötigt neue Ansätze, die den Einsatz schädlicher Chemikalien reduzieren und gleichzeitig hohe Leistungsanforderungen erfüllen. Mit der ersten funktionalen Version seines digitalen Zwillings erreicht das BioFibreLoop-Projekt einen wichtigen Meilenstein für die Entwicklung sicherer und nachhaltigerer Textilien.

Das EU-Projekt BioFibreLoop legt den Fokus auf technische Textilien, wie Outdoor- oder  Arbeitsbekleidung und möchte die Textilbranche in Europa nachhaltiger machen. Aus biobasierten Materialien (Biokunststoffen) sollen recyclebare Textilien mit bioinspirierter Funktionalisierung hergestellt werden.

Im Projekt soll eine innovative, biomimetische, laserbasierte Funktionalisierungstechnologie entwickelt werden. Das soll nicht nur einen vollständigen Verzicht auf gefährliche Chemikalien ermöglichen, sondern auch eine fast abfallfreie Kreislaufwirtschaft. 

Hierfür wird als Ausgangsstoff auf recyclebare biobasierte Materialien aus erneuerbaren Quellen (Lignin, Cellulose, Polymilchsäure) zurückgegriffen. Unter der Sicherstellung einer nachhaltigen und sicheren Produktion verleiht die Funktionalisierungsmethode Stoffen und Kleidungsstücken die gewünschten intelligenten Funktionseigenschaften: Hydrophobie, Ölabweisung, Selbstreinigung und antibakterielle Aktivität.

Hauptpreisträger des Biopolymer Innovation Award 2025

Welches Kunstleder recyclingfähig und bioabbaubar ist

Die Funktionalisierung sowie das Recycling der biobasierten Materialien werden an drei industriellen Demonstrationen in Österreich, Tschechien und Deutschland entwickelt. Am Ende des Projekts wird ein patentiertes zirkuläres, nachhaltiges und sicheres Verfahren zur Herstellung von recycelbaren Funktionstextilien validiert und in großem Maßstab demonstriert werden. Mit der Fertigstellung der ersten funktionalen Version seines digitalen Zwillings (Digital Twin) erreicht das Projekt einen wichtigen Meilenstein.

Was macht der digitale Zwilling?

Der digitale Zwilling ist ein virtuelles Modellierungswerkzeug, das sich in seiner ersten Version auf den Prägeprozess konzentriert. Dabei werden ausgewählte biomimetische Strukturen mithilfe einer Metallwalze, in die diese Strukturen eingraviert sind, unter Einwirkung von Wärme und Druck in die Beschichtung des Textils eingeprägt. 

Der digitale Zwilling kann bereits heute unterschiedliche Prozessbedingungen, darunter Materialeigenschaften sowie Parameter wie Temperatur und Druck, simulieren und analysieren, wie sich diese auf die spätere Textiloberfläche auswirken. So kann beispielsweise bewertet werden, wie präzise ein gewünschtes Oberflächenmuster reproduziert wird, welche Kontaktzeit zwischen Walze und Textil erforderlich ist, wie viel thermische und mechanische Energie benötigt wird und wie die resultierende Oberfläche das Benetzungsverhalten beeinflusst.

Dadurch können die Projektpartner den Zusammenhang zwischen Materialeigenschaften, Prozessparametern und den Eigenschaften der funktionalisierten Textilien besser verstehen. Da experimentelle Tests oft zeit-, material- und ressourcenintensiv sind, ermöglicht der digitale Zwilling, verschiedene Szenarien zunächst virtuell zu untersuchen und vielversprechende Prozessbedingungen zu identifizieren, bevor diese im nächsten Schritt experimentell validiert werden. Das kann Entwicklungszeiten verkürzen, aufwendige Trial-and-Error-Tests reduzieren und so die Entwicklung insgesamt nachhaltiger gestalten.

Flexibles digitales Modell

„Mit dieser ersten Version des digitalen Zwillings haben wir ein flexibles digitales Modell geschaffen, das Prozessbedingungen mit den Eigenschaften der resultierenden Textiloberfläche verknüpft. Damit verfügt das Projekt über eine solide Grundlage, um experimentelle Daten für die Optimierung, Validierung und zukünftige Reproduzierbarkeit von Prozessen und Ergebnissen zu nutzen“, erklärt Francisco Daniel García Romero von IDENER.AI. Das Unternehmen aus Sevilla hat die Entwicklung des digitalen Zwillings geleitet. 

Die Textilindustrie benötigt neue Ansätze, die den Einsatz schädlicher Chemikalien reduzieren und gleichzeitig hohe Leistungsanforderungen erfüllen. Digitale Werkzeuge wie der digitale Zwilling von BioFibreLoop können diesen Wandel unterstützen, indem sie die Entwicklung von Prozessen effizienter, transparenter und stärker datenbasiert gestalten.

„Der digitale Zwilling kann den Prägeprozess mit unterschiedlichen Prozessparametern simulieren. Dadurch können wir verschiedene Szenarien virtuell testen und die optimalen Produktionsparameter ermitteln, ohne aufwendige und ressourcenintensive Versuchsreihen durchführen zu müssen, erklärt IDENER.AI-Mitarbeiterin Victoria Caballero. Das sei ein wichtiger Schritt, um die BioFibreLoop-Prozesse effizienter und nachhaltiger zu gestalten.

Digitalisierte und nachhaltigere Textilproduktion

Das finale industrielle Virtual-Replication-Tool wird auf den Ergebnissen dieser ersten Version aufbauen. In der nächsten Projektphase soll das Modell für die Prozessoptimierung mithilfe von Methoden des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz (KI) weiterentwickelt werden. Zudem wird es anhand zusätzlicher experimenteller und sensorbasierter Daten validiert, um die Genauigkeit zu verbessern und die Modellvorhersagen mit dem tatsächlichen Prozessverhalten abzugleichen.

Mit seiner ersten funktionalen Version macht BioFibreLoop einen wichtigen Schritt hin zu einer stärker digitalisierten und nachhaltigeren Textilproduktion. Der digitale Zwilling kann helfen, Entwicklungszeiten zu verkürzen, Kosten und Materialien einzusparen und fundiertere Entscheidungen zu ermöglichen. Damit trägt er auch dazu bei, innovative, sicherere und stärker kreislauforientierte Textiltechnologien künftig besser skalieren zu können.