Ziel der Entwicklung

Innerhalb der Veredlung von Bekleidung und Heimtextilien steht neben einer nachhaltigen Fertigung vermehrt der Aspekt der personalisierten Produktion und somit die gezielte Designaufbringung auf Textilien im Fokus der Marktbetrachtung. Der Textilmarkt wird als schnelllebige und komplexe Branche bezeichnet, welche Flexibilität voraussetzt, um den ständig neuen Herausforderungen erfolgreich zu begegnen. Durch den Einsatz digitaler Technologien können innovative Fertigungsprozesse entwickelt werden, die Lösungsansätze für die neuen Marktanforderungen darstellen können. Dieses FuE-Vorhaben befasst sich mit der gezielten Anwendung von digital ansteuerbarer UV-Laserstrahlung zur Belichtung und Färbung vorbehandelter Textilflächen.

Vorteile und Lösungen

Innerhalb des Vorhabens wurde die Belichtung von mit einer Emulsion aus Kaliumhexacyanidoferrat(III) und Ammoniumeisen(III)-citrat vorbehandelten Textilien mittels UV-Laserstrahlung sowie ein Verfahren zur digital örtlichen Färbung von textilen Oberflächenbereichen untersucht. Dabei sollte ein bisher manueller Prozess der Vorbehandlung des Textils mit einer lichtempfindlichen Schicht sowie der Belichtung in kleinen Abmaßen so skaliert werden, dass ein rapportfreier Rolle-zu-Halbprodukt-Prozess entsteht. Ein weiteres Ziel war es, die Entwicklung der lichtempfindlichen Beschichtung des Textils weiterzuentwickeln. Das Prototyping bezieht sich auf die Herstellung einzelner Muster beziehungsweise auf Konzepte mit Hilfe individuell ansteuerbarer Lasertechnik. Die Projektergebnisse legen den Grundstein, um eine UV-Laserbehandlung als geschlossenen Arbeitsprozess einsetzen zu können und somit eine rapportfreie und individuelle Dessignierung auf Textilien zu ermöglichen.

Zielgruppe und Zielmarkt

Das Verfahren bezieht sich auf individuell ansteuerbare Fertigungsprozesse, die es ermöglichen, auf spezielle Kundenwünsche einzugehen und unmittelbar zu reagieren. Darauf aufbauend ist die Herstellung funktionstüchtiger Einzelstücke im Sinne einer bedarfsgerechten („on-demand“) sowie einer individuellen („customized“) Fertigung. Die in Deutschland stark mittelständisch geprägten Textilunternehmen müssen zeitnah auf spezielle Kundenwünsche eingehen können. Lokal angesiedelte digitale Fertigungsanlagen, in diesem Fall eine UV-Laseranlage, sind im Regelfall kostengünstig. Im speziellen Fall der UV-Laserbelichtung können präzise Belichtungsergebnisse auf einer großen Auswahl an Materialien hergestellt werden. Das Verfahren kann nicht nur auf reinem Textil angewendet werden, sondern auch in Kombination mit darauf aufbauenden natürlichen Materialien wie Holz, Keramik und mineralischen Stoffen. Hier bietet die UV-Laserbehandlung nicht nur ein anwendbares Designtool. In kombinierter Anwendung mit zwei Laserquellen unterschiedlicher Wellenlänge können bis dato separat behandelte Arbeitsschritte in einer Anlage zusammengeführt werden. In Zusammenwirkung mit dem in der Anlage nutzbaren CO2 Laser wird somit das sofortige Ausschneiden der Schnittteile ermöglicht. Ein weitaus definierter Markt bezieht sich auf die rapportfreie Belichtung von textilen Tapeten zur Wandgestaltung. Hier eröffnet das UV-Laserbelichtungsverfahren innovative Möglichkeiten in Hinblick auf die quasi endlose und rapportfreie Strukturierung. Es können optische Effekte, wie zum Beispiel der Moiréeffekt, oder Designverläufe als eine in der Art noch nicht da gewesene Methode auf textilen Materialien aufgebracht werden. Die wachsende Nachfrage bei Wandtapeten liegt hierbei zunehmend auch auf deren funktionalen Eigenschaften, wie Lautstärkedämmung, Schalltransport oder integrierte elektrische Systeme. Diese Funktionsintegrationen auf großen Flächen werden durch digitale Fertigungsmethoden, wie zum Beispiel dem 3D-Druck, erst möglich gemacht. Der Einsatz von Lasertechnologie würde den digitalen Werkzeugkasten hierbei ergänzen. Darüber hinaus ist keine Anwendung bekannt, welche eine trockene rapportfreie Belichtung des Textils als Bearbeitungsschritt gewährleisten kann. Innerhalb einer Pressemeldung des Deutschen Tapeten-Institutes vom 19. Februar 2017 wird die Marktbilanz für 2017 für den inländischen und ausländischen Gesamtumsatz wie folgt angegeben. „Die deutsche Tapetenindustrie musste 2017 Umsatzrückgänge sowohl auf dem deutschen Markt als auch im Ausland hinnehmen. Insgesamt gingen die Mengen zwar weniger als noch 2016 zurück, nämlich um rund 4 % auf 65 Mio. Rollen. Die Gesamtumsätze reduzierten sich ebenfalls um rund 4 % auf ca. 290 Mio. €. Im Inland fiel der Absatz allerdings um rund 9 % auf ca. 25 Mio. Rollen. Die Inlandsumsätze sanken gleichermaßen um rund 9 % auf 110 Mio. €, wobei der Schwerpunkt des Umsatzrückgangs in der ersten Jahreshälfte zu verzeichnen war.“
Der letzte betrachtete Marktbereich umfasst das Segment der Jeansfertigung. Zu den bereits oben genannten Vorzügen der UV-Laserbelichtung und somit Erzeugung von definierten Designmustern kommt der Aspekt hinzu, dass der CO2-Laser bereits ein fester Bestandteil der Produktionskette zur gezielten Zerstörung einer Jeans und dessen Farbstoff ist und somit den großen Sprung der Neuintegration in die Produktionskette nicht mehr leisten muss. Das Ver-fahren zur Erzeugung des „Used-Look“ durch das Abtragen von Gewebeschichten durch CO2-Laserstrahlung basiert auf einer definierten Zerstörung der Garnoberfläche innerhalb der Gewebeschicht. Hierbei wird der Farbstoff auf der Garnoberfläche gezielt sublimiert. Dieses subtraktive Verfahren kann durch die hier vorgestellte UV-Laserbelichtung erweitert werden. Der in diesem Forschungsantrag vorgestellte UV-Laser ist bis zum jetzigen Zeitpunkt ein noch nicht eingesetztes Fertigungswerkzeug für die Jeansproduktion und bietet zusätzlich Vorzüge in der Designaufbringung. Der Jeansmarkt ist ein konstanter Markt, welcher im oberen Preissegment seinen Fokus auf die Nachhaltigkeit der Produktion legt und diese als wichtiges Verkaufsargument anwendet. Eine ökologische Nachhaltigkeit rückt immer mehr in den Fokus einer immer größer werdenden Kundschaft. Stretch- und Super-Stretch-Qualitäten gelten immer noch als verlässliche Stückzahlenbringer, was aus einer Studie aus der Textilwirtschaft zu Auftragszahlen im Bereich der Menswear Herbst 2019 hervorgeht. Denim mit Super-Stretch wird hierbei auf Platz 2 geführt mit 45 % Bereichsanteil, unverändert zu 47 % gekauft. Generell aber sucht dieser Bereich immer nach hochaktuellen Innovationen, was durch Kombination mit Hi-Tech-Anwendungen fokussiert werden kann.