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Gelobt und zugenäht

VON BURKHARD STRASSMANN

Textile Kunststoffe im Flugzeug-, Fahrzeug- und Anlagenbau bescheren der Uralt-Technik des Nähens neuen Auftrieb.

Gelobt und zugenäht© s11 - Photocase.com
»Wir nähen uns ein Flugzeug!« Ein Satz wie aus dem Volkshochschulprogramm. Doch so reden tatsächlich gestandene und des Humors unverdächtige Maschinenbauer an deutschen Hochschulen. Dabei ist nicht etwa die Rede von selbst gebauten »Schwalben«, die während langweiliger Vorlesungen durchs Audimax segeln, sondern von gewaltigen Leichtbau-Fliegern wie der Boeing 787, dem »Dreamliner«. Bei denen bestehen nämlich große Rumpfteile aus Textil: leichtem, hochfestem CFK - einem Kunststoff, in den verstärkende Kohlefasern eingebettet sind. Und entsprechend wird das Material auch verarbeitet und »gefügt«, also dauerhaft verbunden. Da werden Fasern verwebt und geflochten, da wird gestrickt, gehäkelt, gewirkt und gestickt - und eben genäht.

Auf einmal sehen die relativ modernen Verfahren zur Stahlherstellung und die dazugehörigen Fügeverfahren wie Nieten und Schrauben reichlich alt aus - denn plötzlich ist alles Textil. Ob es um Elektroautos geht, bei denen jedes eingesparte Kilogramm eine Reichweitenverbesserung bringt, oder um Strom sparende »Eisen«bahnen aus faserverstärktem Kunststoff; ob die Entwicklungsziele Verkehrsflugzeuge mit besserer Umweltbilanz sind, leichtere, die Lager schonende Windräder oder superschnelle Rennräder: Die Avantgarde der Leichtbau-Technologie besinnt sich auf die Zehntausende von Jahren alten Werkzeuge und Methoden der Textiltechnik. Lange Jahre galt die Textilindustrie hierzulande als antiquiert. Nach dem Krieg gingen allein in Deutschland mehr als 400 000 Textilarbeitsplätze verloren - T-Shirts und Jeans kommen seither aus Asien. Mit dem Leichtbau-Trend aber gewinnen die sogenannten »technischen Textilien« enorm an Bedeutung. Und die verbliebenen Reste der europäischen Textilbranche wittern Morgenluft.

Aachen, ITA, Institut für Textiltechnik der RWTH. Volker Niebel ist Spezialist für smarte Textilien und Fügetechnologien. »Selbst unser Haus ist aus Textilien gebaut«, sagt er und deutet auf die Wände des Instituts. Die nicht tragenden Wände des Neubaus bestehen aus zwei dünnen Schichten Textilbeton, zwischen denen dicke Dämmung steckt. Beton mit eingelegten Textilmatten ist seit einigen Jahren am Bau zugelassen. Mit einem gewissen Stolz führt Niebel weitere technische Produkte vor, denen man den textilen Ursprung nur bedingt ansieht: Filter für die Papierherstellung; künstliche Haut; implantierbare Stents, also Gefäßstützen, aus dem Formgedächtnismaterial Nickel-Titan. Doch so fantastisch die neuen textilen Materialien auch sind, man kann sie erst nutzen, wenn man sie verbinden, also fügen kann. Textiles Fügen aber ist von alters her meist Nähen. Auch im »Fügetechnischen Bereich« des Aachener Instituts kommt man darum an einem Apparat nicht vorbei, der auf einer Empore thront und wie Gesslers Hut Respekt erheischt - an der klassischen Nähmaschine, die im Prinzip seit über 200 Jahren auf unveränderte Weise funktioniert. Eine Nadel perforiert die zu fügenden Stofflagen, schiebt eine Schlaufe hindurch, von unten verschlingt ein Greifer den Ober- mit dem Unterfaden. »80 bis 90 Prozent allen textilen Fügens geschehen immer noch durch Nähen«, sagt Niebel. Aus Sicht des Maschinenbauers bewältigt die Nähmaschine eine erstaunlich komplexe Aufgabe: »Biegeschlaffes, flexibles Material auf einem anderem biegeschlaffen, flexiblen Material anzubringen ist für den Maschinenbauer der Albtraum schlechthin!«

Dabei ist das größte Problem nicht einmal, irgendwie eine dauerhafte Verbindung hinzukriegen. Es knirscht besonders dann, wenn Nähen außerhalb der klassischen Textilindustrie, jenseits von Jeans und T-Shirt, zum Thema wird. Etwa in der Automobilindustrie, die zunehmend auf technische Textilien setzt. Autodächer, Karosserieteile, Teile der Inneneinrichtung, Verkleidungen, ja sogar Schalter und Bedienelemente will man heute aus technischen Textilien herstellen. Mercedes hat seinem SLR McLaren eine komplett aus CFK gefertigte crashdämpfende Frontstruktur verpasst. Dabei will und muss sich der Autobauer auf absolut zuverlässige Präzisionsfertigung verlassen, die sich in einem Qualitätssicherungsverfahren dokumentieren lässt. Weite Bereiche der Textilindustrie sind zwar heute hochgradig organisiert und automatisiert, doch die letzten Schritte bis zum fertigen textilen Produkt - das Zuschneiden und Fügen, also die Konfektion - verweigern sich der Automatisierung. Dem textilen Fügen haftet von jeher etwas Ungefähres an. Unmengen an Personal sind nötig, um Fehler und Ungenauigkeiten über den Daumen peilend zu kompensieren.

Spezialisten wie Niebel erforschen darum alternative Fügemethoden. Etabliert und relativ verbreitet ist heute auch beim Automobilbau das Kleben. Bei BMW, Porsche und Co. sind ganze Karosserieteile miteinander verklebt. Auf 130 bis 150 Meter Klebnaht kommen die Luxusmodelle von BMW und Mercedes schon. BMW plant für 2013 einen Großstadt-Kleinwagen mit einer Karosserie komplett aus kohlefaserverstärktem Kunststoff. Zusammengeklebt werden auch Boote, Bahnwaggons, Hallendächer. Filter und Airbags sind ebenfalls Kandidaten - die Nähmaschine perforiert und schwächt das zu fügende Material. Im schlimmsten Fall entsteht an der Naht, auch wenn der Nähfaden stabil ist, ungewollt eine Sollbruchstelle. Und je nachdem, was gefiltert werden soll, versucht man Perforationen im Filterstoff zu vermeiden. Kleben setzt sich zunehmend auch in der konventionellen Textilindustrie durch. Balingen bei Stuttgart, Firma New Textile Technologies (NTT). Ein Familienbetrieb von zahllosen in der Region, die bis zum Niedergang der deutschen Textilindustrie Wirkware produzierten, maschinell erstellte, elastische Stoffe etwa für Trikotagen und Stretchware. Heute versucht sich NTT gegen übermächtige Wettbewerber aus Asien mit innovativen Fügetechniken zu profilieren. NTT entwickelt in der Hauptsache an Produkte angepasste Herstellungsverfahren. Im Auftrag großer Dessouslabel und Sportbekleidungshersteller. Oder auf eigene Rechnung, um dann im Ausland selbst oder in Lizenz fertigen zu lassen.

Firmenchef Hans Bauer legt exklusive Damenunterwäsche auf den Tisch. »Das Trägermaterial ist sehr dünne Wirkware«, sagt Bauer, »alle Nähte sind geklebt.« Solche Nähte tragen kaum auf, haben kein - eventuell scheuerndes - Nähgarn und sind fast ebenso elastisch wie der Stoff selbst. Kleben geht flott und ist automatisierbar. Kleiner Nachteil: der Preis (BH ab 50 Euro aufwärts). Darum wird immer zuerst da geklebt, wo die Kundschaft nicht ganz so preissensibel ist - bei wasserdichten Funktionstextilien etwa oder bei Sportbekleidung. Auch bei Wundverbänden und im orthopädischen Bereich (Prothetik, Stützverbände) sind Klebnähte üblich. Schon heute sind Klebnähte so weit verbreitet, dass, wer ausdrücklich die Naht bezeichnen will, die durch Nadel und Faden entsteht, von einer »Nähnaht« sprechen muss. Eine hauseigene Entwicklung hat NTT in der BH und Strumpfhosenproduktion vor zehn Jahren als Alternative zum Kleben eingeführt: das Schweißen. Grundsätzlich kommen vor allem sogenannte Thermoplaste dafür in Betracht, Kunststoffe, die sich mittels Erhitzen verformen lassen. Jenseits der Schmelztemperatur, je nach Material irgendwo zwischen 250 und 500 Grad Celsius, kann man sie miteinander verschweißen. Die Hitze liefern Heißluftgebläse oder Heizkeile, welche die zu verschweißenden Flächen anschmelzen. Wird das Verfahren beim großflächigen Abdichten von Deponien, Deichen oder Dächern angewandt, benutzt man bohrmaschinengroße Handgeräte.

Kleinere Bahnen können an fest installierten Stationen verschweißt werden. NTT nutzt eine Ultraschall-Einrichtung, um das Material auf Schweißtemperatur zu bringen, zu schneiden und zu fügen. Das Ergebnis: eine fast unsichtbare Naht, wie sie bei Hochpreis- Strumpfhosen erwünscht ist. Auch am Aachener ITA gilt das Interesse dem zunehmend verbreiteten Verschweißen von textilen Materialien. Volker Niebel sitzt an einer Promotion zum Thema. Gerade das Ultraschall-Schweißen ermöglicht schnelles, sicheres und präzises Arbeiten; die exakte Reproduzierbarkeit der Schweißnähte prädestiniert diese Fügetechnik für industrielle Prozesse. Doch die eigentliche Leidenschaft des Textiltechnikers gilt einem noch exklusiveren Schweißverfahren: Der Aachener experimentiert mit einem Laser der (stärksten) Klasse 4. Laserschweißanlagen konzentrieren unvergleichlich exakt Energie in winzigen, genau definierten Bereichen. Nahtbreiten von einem Millimeter sind möglich, Nähte sind kaum mehr wahrzunehmen. »Es gibt nichts Besseres«, sagt Niebel. Wegen der Sicherheitsprobleme und der hohen Kosten - allein für den Laser liegen sie im fünfstelligen Bereich - hat sich das Verfahren bislang nicht durchgesetzt. Aber: »Es ist einfach sexy!«

Trotz solch schicker Fügetechniken - die Zeit von Nadel und Faden ist noch lange nicht vorbei. Gerade im Leichtbau mit Faserverbundstoffen werden sogenannte textile Preforms immer wichtiger, dreidimensional vorgeformte Textilfaserstrukturen, die konfektioniert und danach mit Kunstharz ausgegossen werden. Am ITA hat man versuchsweise ein leichtes Hardtop-Autoverdeck aus Schaumstoff und Karbon gebaut. Durch notwendige Versteifungen wurde das Cabriodach zu einem komplizierten Fertigbauteil mit vielen Ecken und Kanten, in denen gleichwohl bei der Konfektion genäht werden sollte. Normale Nähmaschinen mit Ober- und Unterfaden würden beim »3-D-Nähen« scheitern. Dafür gibt es Zweinadelmaschinen mit Einseitennähkopf, die - robotergesteuert - solche Preforms vollautomatisch herstellen können. Von der Erfahrung mit dem Einseitennähen kann auch der lokale Fußballklub Alemannia Aachen profitieren. Die Bahnen eines Kunstrasens werden gemeinhin verklebt. Doch genähte Bahnen wären wesentlich haltbarer. Nun kann man sich konventionelle Nähmaschinen zur Handhabung riesiger Kunstrasenbahnen im Fußballstadion schwer vorstellen. Auch hier wird die Fügefrage neu beantwortet, mit neuen Einseitennähköpfen - und alten Nähnadeln.

Aus DIE ZEIT :: 30.06.2011

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