Liebe Leserinnen und Leser,
herzlich willkommen zur aktuellen Ausgabe unseres STFI-Newsletters. Unter dem Motto „Shifting the limits“ führt die Techtextil vom 23. bis 26. April 2024 die Textilbranche nach Frankfurt am Main. Als Forschungsdienstleister der Textilbranche loten wir täglich für unsere Kunden die Grenzen von Materialien und Prozessen aus und verschieben sie. In Frankfurt am Main präsentieren wir faszinierende textile Hightech-Produkte und Lösungen von morgen. Unsere Highlights aus aktuellen Forschungsergebnissen und Innovationen geben Einblicke in die Digitalisierung der Textilproduktion, zeigen Anwendungen für 3D-Druck und Smart Technical Textiles und liefern neben Beispielen für besonders nachhaltig konstruierte Produkte auch innovative Ansätze für Schutz- und Medizintextilien. Stimmen Sie sich mit uns auf die Leistungsschau der Textilbranche ein. Sie finden uns übrigens in Halle 11.1, Stand E40.
Viel Spaß beim Lesen!
Ihr STFI
Interview Kreislaufwirtschaft
– Im Gespräch mit Johannes Leis vom STFI –
Textilien sind heute allgegenwärtig und aus unserem Alltag nicht wegzudenken. Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit erfahren dabei zunehmende Bedeutung für die gesamte Textilindustrie. Nicht zuletzt die 2022 erschienene EU-Strategie für nachhaltige und kreislauffähige Textilien verdeutlicht, dass diese Themen mittlerweile auch im Fokus der Politik und Gesellschaft stehen und zukünftig verstärkt gefördert werden sollen. Das STFI blickt auf langjährige Kompetenz im Textilrecycling zurück. STFI-Recycling-Experte Johannes Leis beantwortet sechs Fragen, wohin die Reise für die Kreislaufwirtschaft und textile Nachhaltigkeit gehen muss.
Was sind die größten Herausforderungen der textilen Kreislaufwirtschaft?
Wir befinden uns noch am Anfang des Weges hin zu einer textilen Kreislaufwirtschaft, dementsprechend sind die Herausforderungen vielfältig. Das betrifft die Forschung zu Materialien und Aufbereitungs- sowie Verarbeitungstechnologien, das Produktdesign, Nutzung und Pflege von Produkten, Geschäftsmodelle und auch die Politik, welche Anreize für eine Kreislaufwirtschaft schaffen sollte. Es wird uns alle brauchen, um hier entscheidend voranzukommen. Aktuell haben wir im Bereich der textilen Konsumgüter eine Kreislaufquote von ein bis zwei Prozent, der Weg ist also noch ein sehr weiter. Gleichzeitig haben sich bereits viele aufgemacht und begonnen in die richtige Richtung zu gehen. Das zeigen vielfältige Entwicklungen in den Bereichen der Sammlung, Sortierung und dem Aufbereiten von textilen Abfällen. Bei den Unternehmen kommen die Ideen einer Kreislaufwirtschaft immer mehr an und auch in der Politik wird aktuell einiges angeschoben, um die Voraussetzungen zu schaffen.
Was sind die aktuellen Forschungs- und Entwicklungstrends der textilen Kreislaufwirtschaft?
Oft wird eine Kreislaufwirtschaft vor allem mit dem Recycling von Produkten verbunden. In diesem Bereich sind auch tatsächlich viele Entwicklungen auf dem Weg oder in den letzten Jahren schon in ersten Anlagen am Markt angekommen. Das betrifft die Sortierung textiler Abfälle nach Material, das chemische Recycling von Polyester, Baumwolle oder Polyamid, das mechanische Recycling für verspinnbare Fasern und letztlich auch die Verarbeitung von recycelten Fasern, deren Eigenschaften sich oftmals von Primärfasern unterscheiden.
Eine Kreislaufwirtschaft ist jedoch auch viel mehr als „nur“ das Recycling. Die lange Nutzung, das Reparieren oder Weiternutzen von Produkten sind ebenfalls extrem wichtige Faktoren um Materialien im Kreislauf zu halten. Dementsprechend sind natürlich auch in diesen Bereichen viele Entwicklungen auf dem Weg. Das betrifft z. B. die Vermeidung von Abfällen und das Sparen von Ressourcen, das Design für Produkte die reparier- und recycelbar gestaltet sein sollen, deren Komponenten trennbar verbunden werden und modular aufgebaut sind. Und nicht zuletzt Geschäftsmodelle, die diese Transformation hin zu einer Kreislaufwirtschaft auch wirtschaftlich attraktiv gestalten müssen.
Auf welche Erfolge blickt das STFI bisher zurück?
Die genannten Schwerpunkte einer textilen Kreislaufwirtschaft sind seit Institutsgründung Teil der Arbeiten am STFI. Damit meine ich auch, aber explizit nicht ausschließlich, das Recycling von Textilprodukten. Als industrienahe Forschungseinrichtung haben wir uns in den letzten gut 30 Jahren mit vielfältigen Themen und Problemstellungen befasst, um Unternehmen auf ihrem Weg zu unterstützen.
Wir glauben an Kooperation und daran, dass viele Herausforderungen gemeinsam zu bewältigen sind. Dementsprechend haben wir uns ein großes Netzwerk an nationalen und internationalen Partnern aufgebaut, seien das Unternehmen, Forschungseinrichtungen, Verbände oder Vereine und viele mehr. Wir bringen uns in Normungsarbeit ein, bieten Workshops an und sind Teil vieler nationaler und internationaler Netzwerke und Gremien. Ich denke, einer unserer größten Erfolge ist die enge Zusammenarbeit mit all diesen Organen der Textilbranche.
Welche Maßnahmen im Textilrecycling haben den größten Effekt?
Eine Kreislaufwirtschaft ist viel mehr als das Recycling und so vielfältig wie textile Produkte geschaffen sind, so vielfältig werden am Ende auch die Lösungen für eine textile Kreislaufwirtschaft aussehen müssen, daran glaube ich fest. In vielen Fällen wird man abwägen müssen, welche Maßnahme in dem konkreten Fall die beste ist. Das Mischen von Materialien beispielsweise ist aus Sicht des Recyclings oft hinderlich, gleichzeitig kann es bezogen auf die Langlebigkeit und Funktionalität der Produkte auch gute Gründe für die Mischung geben. Hier ist eine pauschale Antwort schwierig.
Nach konkreten Maßnahmen für eine gute Rezyklierbarkeit gefragt, sind da sicherlich Mono-Materialität, lösbare Verbindungstechnologien, so wenig nicht-textile Komponenten wie möglich und die Verwendung hochwertiger Materialien zu nennen. Nicht alle Materialien sind gleich gut für das Recycling geeignet.
Wo muss die Branche dringend ran?
Wie gesagt, sind viele der Herausforderungen erkannt und Lösungsansätze zumindest in den Startlöchern oder schon auf den Weg gebracht. In meinen Augen müssen wir über den Ressourcenverbrauch sprechen, der ist natürlich eng mit den Geschäftsmodellen verknüpft. Aktuell landen drei von vier Textilien aus dem Konsumgüterbereich auf Mülldeponien oder werden verbrannt. Dann wird es schwer das System nachhaltig zu gestalten. Wir Forschende müssen Lösungen in verschiedenen Bereichen der Materialien oder Technologien anbieten, damit Funktionalitäten und Rezyklierbarkeit noch besser verbunden werden können. Der Preisdruck für viele Unternehmen ist gewaltig. Hier ist die Politik gefordert, gute Ansätze zu belohnen, damit diese Lösungen dann auch den Weg in den Markt finden. Und nicht zuletzt sind wir Konsumierenden gefordert, uns ebenfalls entsprechend zu verhalten: Produkte bewusst und lange zu nutzen, sie entsprechend zu pflegen und am Ende des Produktlebenszyklus fachgerecht zu entsorgen. Kreislaufwirtschaft muss eine Kultur sein – sie betrifft uns alle!
Wie kann ein Unternehmen nachhaltiger in Sachen Kreislaufwirtschaft werden?
Man sollte sich von der Vielzahl an Herausforderungen und auch noch einigen Unklarheiten zukünftige Entwicklungen betreffend nicht erschlagen lassen. Wenn Sie in diesen Bereichen etwas tun möchten, kommen Sie gern auf uns zu. Jederzeit über unsere Kontaktdaten oder – falls Sie dort sind – auch gern auf der Techtextil 2024. Das STFI hat seinen Stand in der Halle 11.1, Stand E40.
Formbare Holzoberflächen mit integrierten, berührungslosen Sensoren für den Möbel- und Innenausbau
Höhenverstellbare Schreibtische für die individuelle Arbeitsposition oder für wechselnde Nutzer in Gemeinschaftsarbeitsplätzen liegen voll im Trend. Die Integration von Funktionen im Möbel- und Innenausbau erfährt mit geänderten Arbeitsbedingungen eine zunehmende Bedeutung. Einher geht dies mit einem höheren Bedarf an Oberflächenhygiene. Drei mittelständische Industrieunternehmen und zwei Forschungseinrichtungen aus Sachsen entwickeln derzeit hochwertige formbare Echtholzoberflächen mit integrierten berührungslosen Steuerelementen.
Zunächst werden aus naturfaserbasierten Vliesstoffen Smart Technical Textiles (STT) als Halbzeug hergestellt, indem kapazitive Näherungssensoren aus elektrisch leitfähigen Garnen und LEDs als Aktoren auf das Trägermaterial durch Sticken appliziert werden. Im nächsten Schritt erfolgt das Fügen zu einem Textil-Holz-Verbundbauteil. Die STT werden gemeinsam mit einem Holzfurnier als Oberfläche und einer Sperrholz-, Span- oder MDF-Platte als Untergrund zu einem Verbundbauteil verpresst. Durch Variation des Fügeprozesses kann bestimmt werden, ob das Verbundbauteil als ebener Plattenwerkstoff oder 3D-umgeformtes (gekrümmtes) Element ausgeformt wird. Die neuartigen FOHOS-Verbundbauteile sind für die Herstellung ansprechender Möbelstücke, Verkleidungselemente für den Innenausbau oder dem Einsatz im Innenraum von Kfz-Fahrzeugen geeignet.
Auf der Techtextil zeigen wir einen Demonstrator in Form eines höhenverstellbaren Tisches. Dieser verfügt über ansprechende Beleuchtungen, einer induktiven Fläche für das Aufladen eines Smartphones und kann dabei in seiner Höhe und Beleuchtung über die, in die Oberfläche integrierten berührungslosen Sensoren, gesteuert werden. Das Forschungsprojekt wird im Rahmen des Förderprogramms „Nachwachsende Rohstoffe“ umgesetzt.
Ihr Ansprechpartner
Dipl.-Ing. (FH) Franz Klötzer
Technische Web- und Maschenwaren
+49 371 5274-281
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Molotowcocktailschutz für Spezialeinsatzkräfte
Spezialeinsatzkräfte sind auf Schutzkleidung angewiesen, die vor vielfältigen Gefahren schützen. Meist schränkt eine höhere Schutzwirkung den Tragekomfort ein. Forscher des STFI und des ITA Aachen haben daher gemeinsam ein hitzebeständiges Gewebe entwickelt, das vor Angriffen mit Molotowcocktails schützt und dabei gleichzeitig einen hohen Tragekomfort gewährt.
Im Resultat zeichnet sich die entwickelte Schutzkleidung durch eine optimierte Faserzusammensetzung sowie durch eine spezielle Garn- und Gewebekonstruktion aus. Darüber hinaus wurde die Funktionalisierung des Gewebes angepasst. Es ist gelungen, den Hitzeschrumpf in den Garnen selbst sowie im Gewebe noch stärker zu begrenzen. Da im Zuge der Entwicklung auch Wert auf eine massenprodukttaugliche Garnkonstruktion gelegt wurde, liegen die innovativen Ansätze der Entwicklung insbesondere in der Materialzusammensetzung des verwendeten Fasergemisches. Gleichzeitig wurde der Tragekomfort bei ausreichender Schutzwirkung durch eine innovative Gewebebindung erhöht. Ein Kriterium für den Tragekomfort ist unter anderem die Atmungsaktivität, gemessen an der Luftpermeabilität des Anzugs. Es wurde eine beständige Ausrüstungsrezeptur entwickelt, um ein optimales Ablaufverhalten enthaltener Brandbeschleuniger von der Kleidung zu erhalten.
Im Verlauf des Projektes wurde zudem erfolgreich eine Prüfmethodik, basierend auf dem „TNO – W 9999 – Molotov cocktail test“, für kleine Prüflinge entwickelt. Mithilfe der entwickelten Prüfmethodik wird das Brennverhalten der Schutztextilien unter Einbeziehung von anhaftenden Substanzen und hitzeverstärkenden Brandbeschleunigern geprüft. Darüber hinaus kann die Leistungsfähigkeit der entwickelten Gewebe bewertet werden. Die Schutzkleidung wird zur Techtextil 2024 beim STFI zum Anfassen ausgestellt.
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Gedrucktes Beheizungssystem für die E-Mobilität erhöht Fahrzeugreichweite
Wie lässt sich die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöhen? Gewicht und Energie zu sparen sowie Effizienzsteigerungen sind mögliche Ansatzpunkte. Ein neues Konzept für die Sitz- und Innenraumheizung für die Elektromobilität betrachtet die direkte Beheizung des Innenraumes durch gedruckte Heizelemente. Eine direkte Beheizung des Fahrzeuginnenraums erhöht die Heizleistung und bietet durch die Energieeinsparung und erhöhte Effizienz einen entscheidenden Vorteil gegenüber konvektiven Beheizungssystemen.
Das neue System besteht aus gedruckten Flächen- und Punktheizleitern, die individuell ansteuerbar und selektiv regelbar sind. Diese Heizleiterstrukturen werden mittels Inkjet- und Lasertechnologie auf textilen Substraten und Leichtbauteilen aufgebracht. Die Forschungsarbeiten umfassen neben dem digitalen Inkjetdruck auf geeignete textile Trägermaterialien auch die Entwicklung der selektiven Ansteuerung der Heizleitersysteme. Darüber hinaus sind die Prozesse für die industrielle Produktion zu skalieren. Abschließend ist die Integration und Validierung der Heizleitersysteme in ausgewählten Testfahrzeugen vorgesehen. Auf der Techtextil 2024 zeigt das STFI erste Muster verschiedener Vliesstoffe, welche mit Heizleiterstrukturen mittels Inkjetdruck ausgerüstet wurden.
Das Projekt wird im Rahmen des Förderprogramms „Technologietransfer-Programm Leichtbau“ des BMWK bearbeitet. Das STFI hat sich für dieses Forschungsprojekt mit den Partnern Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS, der Professur Sportgerätetechnik der Technischen Universität Chemnitz, C-marx GmbH und ARI Motors GmbH zusammengeschlossen. Die Firmen Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH und Zschimmer & Schwarz Mohsdorf GmbH & Co. KG sind als assoziierter Partner an der Entwicklung beteiligt.
Ihr Ansprechpartner
Tobias Richter, M. Sc.
Funktionalisierung I Verbundwerkstoffe
+49 371 5274-285
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Weitere Informationen
Messen
23. - 26.04.2024
Techtextil in Frankfurt am Main
05.06.2024
Textilien für die Zukunft in Hof
13.06.2024
Innovationstag Mittelstand des BMWK
Schulungen
28.05.2024
Workshop Visuelle Farbabmusterung
24. - 25.09.2024
Seminar Persönliche Schutzausrüstung
22. - 23.10.2024
Seminar Vliesstoffe
Tagungen
25.04.2024
Fachtagung Mittelstand Digital
14.05.2024
Akademiefrühstück
11. - 13.09.2024
63. Dornbirn Global Fiber Congress
Forschung
Smarter Scanhandschuh für intelligente Produktionsassistenz
Unsere Arbeitswelt unterliegt aktuell einem enormen Wandel. Assistenzsysteme unterstützen Arbeiter vermehrt bei komplexen Vorgängen. STFI-Experten für intelligente Produktionssysteme haben ein Assistenzsystem entwickelt, das mittels Scanhandschuh Produktionsmitarbeitern beim Aufstecken von Spulen zum Beispiel auf ein Spulengatter einer Webmaschine assistiert. Fehler im Rüstprozess können so minimiert werden.
Wie genau funktioniert dieser smarte Handschuh? Das System ist so gestaltet, dass es sich gut den Arbeitsprozess integriert, in dem man freihändig das Bestücken des Spulengatters durch Scan- und Anweisungsfunktionen assistiert. Zum Gesamtsystem gehört ein Scanhandschuh mit einem energiesparenden E-Ink-Display sowie ein Tablet mit integrierter Assistenzanwendung, welche mittels eines hoch flexiblen Low-Code-Programmiersystems entwickelt wurde. Bevor das Gesamtsystem nutzbar ist, sind die Spulen und die Aufsteckplätze mit einem QR-Markern zu kennzeichnen. Diese Marker beinhalten alle Informationen, um den Aufsteckprozess zu assistieren. So geben die Spulen mittels den Markern an, auf welchem Steckplatz sie positioniert werden müssen. Der Nutzer scannt beim Rüstprozess die jeweilige Spule und bekommt sowohl auf dem Handschuhdisplay, als auch auf dem Tablet genau angezeigt, was zu tun ist. So wird der Hinweis gegeben, dass nach dem Aufstecken, bspw. der Spulensteckplatz zu scannen ist, um den Arbeitsgang abzuschließen. Das Assistenzsystem kontrolliert permanent, ob der Arbeitsgang richtig ausgeführt wurde und gibt entsprechend haptisches und visuelles Feedback. Durch die sofortige Kontrolle des Rüstprozesses kommt es in der Folge zu weniger Ausschuss und entsprechend zu weniger Produktionsabfall.
Das Assistenzsystem kann sehr gut auf andere Anwendung adaptiert werden, denn durch den modellgearteten Aufbau des Programms können Änderungen sehr schnell eingepflegt werden. Einblick in weitere Anwendungsmöglichkeiten, wie bspw. für Prozessassistenz, Auftragssteuerung, Systemvernetzung oder Retrofit, liefert das STFI Forschungs- und Versuchsfeld „Textilfabrik der Zukunft“. Der smarte Handschuh wird sowohl zur Techtextil am Stand des Forschungskuratoriums Textil als auch auf dem Stand des Mittelstand-Digital Zentrum "Smarte Kreisläufe" (Stand: H12.1 E37) zu sehen sein.
Ihr Ansprechpartner
Dipl.-Wirtsch.-Ing.
Andreas Böhm
Intelligente Produktionssysteme
+49 371 5274-272
E-Mail
Weitere Informationen
Intelligente Produktionssysteme: Dienstleistungen und Transfer
Anlagentechnik
UV-LED Härtung: Eine umweltfreundliche und energiesparende Technologie für die Textilindustrie
Die Textilindustrie setzt in Zeiten steigender Energiepreise und einem wachsenden Umweltbewusstsein vermehrt auf moderne, ökologische, energie- und kosteneffiziente Applikations- und Trocknungssysteme. Eine in der Lack-, Druck- und Papierindustrie schon weit verbreitete Trocknungstechnologie ist die UV-Härtung. Am STFI wurden in mehrjähriger Forschungsarbeit technologische Lösungen für den Einsatz der UV-Härtung in den Bereichen der Textilbeschichtung, des 3D-Drucks auf Textilien und faserverstärkten Verbundwerkstoffe entwickelt.
UV-härtbare Formulierungen bestehen aus den aktiven Grundkomponenten Binder und Photoinitiator. Der Photoinitiator zerfällt unter UV-Belichtung in Radikale, welche anschließend mit Bindereinheiten reagieren und zur radikalischen Vernetzung führen. Zur Versuchsumsetzung wurden in die Mathis-Laborbeschichtungsanlage UV-LED-Strahler mit Emissionswellenlängen von 395 nm (8 W/cm2) und 365 nm (12 W/cm2) als Strahlungsquelle integriert.
Für die vollflächige Beschichtung Technischer Textilien wurden spezielle Additive erfolgreich in die UV-härtbaren Formulierungen eingearbeitet, so dass Funktionen wie z. B. Lichtechtheit, Flammschutz, Abriebfestigkeit, Wärmedämmung, antimikrobielle Wirkung und Farbigkeit/optische Effekte erzielt wurden. Darüber hinaus erfolgte die Adaption des Verfahrens für die additive Fertigung mittel Dispenserdruck. Damit können Textilien nun partiell funktionalisiert werden. Als dritte Anwendung rückten Faserverbundwerkstoffe in den Fokus, denn das Aushärten der Harze stellt den zeitaufwändigsten Arbeitsschritt dar. Eine 30 cm x 30 cm große GF/CF-Verbundplatte (60/40) wurde beispielsweise in weniger als 3 min vollständig ausgehärtet.
Sie wollen die UV-LED-Härtung für Ihre Produkte erproben? Sprechen Sie uns auf der Techtextil gern dazu an!
Ihr Ansprechpartner
Dr. rer. nat. Ralf Lungwitz
Funktionalisierung I Verbundwerkstoffe
+49 371 5274-248
E-Mail
Forschung
Den Carbonfaserkreislauf für den Flugzeugbau schließen
Hochleistungsanwendungen wie der Flugzeugbau verzichten bisher auf Bauteile auf Basis von recycelten Carbonfasern. Die Bauteilperformance reichte durch die Längenreduzierung im Vergleich zu endlosen Carbonfasern der primär verwendeten Rovings bisher nicht. Wie kann das Preis-Performance-Verhältnis von recycelten Carbonfaserhalbzeugen gesteigert werden und das auch noch reproduzierbar?
Dazu wurden im Projekt zwei grundsätzliche Ansätze verfolgt: Innerhalb der Untersuchungen sollten neben pyrolysierten CFK-Rezyklaten alternativ aufbereitete recoverte Carbonfasern auf deren Eignung bzw. ihr Preis-Performance-Verhältnis untersucht werden. Das Hauptaugenmerk lag auf der Verbesserung der mechanischen Kennwerte der Halbzeuge durch einen hohen Ausrichtungsgrad der wiederverwendeten Kohlenstofffasern im textilen Halbzeug. Die Materialentwicklung war abschließend in einer luftfahrttechnischen Umgebung für die Herstellung von lasttragenden Teilen der sekundären Rumpfstruktur zu validieren.
Im Ergebnis des internationalen BMBF-Vorhabens „HiPeR – Orientierte Carbonfaserstrukturen aus Luftfahrt-Produktionsabfällen zum Wiedereinsatz im Flugzeug“ entstand erstmals ein Strukturbauteil für die Luftfahrt aus recycelten Carbonfasern. Dafür wurden am STFI rCF-Tapes sowohl aus recoverten, mechanisch aufbereiteten Abfällen als auch aus pyrolysierten Fasern entwickelt. Auf dem Messestand zur Techtextil 2024 zeigt das STFI eine lasttragende Rippe des Seitenleitwerks des Airbus A320.
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Engagement
Blutspende am 16. Mai 2024
Am 16. Mai 2024 findet die mittlerweile neunte DRK-Blutspendeaktion am STFI in Zusammenarbeit mit dem Technologie Centrum Chemnitz (TCC) statt. Das STFI stellt für den Nachmittag erneut seine Konferenzräume zur Verfügung. Gleichzeitig ist die Typisierung für die Knochenmark- und Blutstammzellspenderdatei möglich.
Mit einer Blutspende tragen Spender dazu bei, kranken und verletzten Menschen zu helfen. Viele lebenswichtige Operationen und Behandlungen können nur mit Bluttransfusionen vollzogen werden. Blut kann nicht künstlich hergestellt werden und deshalb sind wir auf Blutspender angewiesen, um die Versorgung zu gewährleisten. Mit einer Blutspende helfen Spender bis zu drei Patienten. Nach der Blutspende wird das Blut in drei Bestandteile aufgeteilt: Die Thrombozyten (Blutplättchen), Erythrozyten (rote Blutkörperchen) und das Blutplasma. Diese Bestandteile können bei der Behandlung unterschiedlicher Krankheitsbilder eingesetzt werden. Ein Großteil der Blutspenden wird für die Behandlung von Krebspatienten benötigt. Aber auch Patienten mit Herz-, Magen- und Darmkrankheiten sind auf Bluttransfusionen angewiesen. Blut wird außerdem bei Komplikationen während der Geburt sowie bei der Behandlung von Sport- oder Verkehrsunfallopfern benötigt.
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Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. (STFI)
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Geschäftsführender Direktor: Dr. Heike Illing-Günther
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