Forschung & Entwicklung am PFI

F&E im Bereich Automatisierungstechnik

Für Hochlohnländer wie Deutschland und die meisten europäischen Staaten liegt der Schlüssel zu wettbewerbsfähiger Produktivität im internationalen Vergleich vor allem in der Automatisierung von Prozessen. Diese ist längst nicht mehr nur für die industrielle Produktion essenziell, sondern spielt ebenso eine zentrale Rolle in der Prüftechnik, im Laborbetrieb sowie in Planung, Verwaltung und Dokumentation. Mit der rasant wachsenden Zahl an Anwendungsfeldern der künstlichen Intelligenz erhält die Automatisierung zusätzlich starken Rückenwind.

Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich das Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens (PFI) bereits seit seiner Gründung vor rund 70 Jahren mit der effektiveren und effizienteren Gestaltung von Schuhfertigungs- und Laborprozessen. Abhängig vom jeweiligen Zeitgeist trugen entsprechende Projekte unterschiedliche Bezeichnungen – von „Mechanisierung“ über „SPS-Steuerung“ und „CNC-Steuerung“ bis hin zu „Automatisierung“ und heute „Digitalisierung“.

Im Rahmen zahlreicher Kunden- und Forschungsprojekte für die Schuhindustrie entwickelte das PFI unter anderem CNC-Maschinen zum Stanzen, Nähautomaten mit tangentialer Nähgutführung sowie verschlusslose Latex-Sprühdüsen. Ein aktueller Schwerpunkt liegt dabei auf der Laborautomatisierung.

Darüber hinaus setzt das PFI gemeinsam mit Industriekunden auch außerhalb der Schuhbranche Automatisierungslösungen um. So wurden beispielsweise komplette Produktionslinien für Heizkreisverteilungssysteme realisiert, aber auch einzelne Prozessschritte – wie das automatische Aufschweißen von Sieben auf Ventilkörper – in maßgeschneiderte Maschinen integriert.

Gerne unterstützen wir unsere Kunden flexibel bei der Entwicklung individueller Automatisierungslösungen, abgestimmt auf die jeweiligen Anforderungen und Aufgabenstellungen. Je nach Projekt kann dabei auch eine Förderung, etwa über das ZIM-Programm der Bundesregierung, zur Finanzierung in Betracht gezogen werden.

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Forschung im Bereich Bioraffinerietechnik

Der Forschungsbereich rund um Bioraffinerietechnik beschäftigt sich damit, nachwachsende Rohstoffe als nachhaltige Kohlenstoffquelle zu nutzen. Ziel ist es, daraus grundlegende chemische Bausteine für die Herstellung von Energieträgern und Alltagsprodukten zu gewinnen – als umweltfreundliche Alternative zu erdölbasierten Ausgangsstoffen.

Die in der biotechnologischen Grundlagenforschung entwickelten Verfahren (z. B. Fermentation) werden mit naturverträglichen chemisch-physikalischen Prozessen (z.B. hydrothermale Aufschluss) kombiniert und durch ein interdisziplinäres Team von Ingenieuren, Technikern und Facharbeitern zu praxistauglichen Anlagen konzipiert und realisiert.

Es wurden in den letzten Jahren folgende Anlagen großtechnisch umgesetzt:

Wärmeenergieoptimierte Multifunktionsreaktor zur Biogasfermentation

Seit 2014 wird im Energiepark Pirmasens ein Mehrkammerfermentationsanlage betrieben, die die Prozesse Hydrolyse, Biogasfermentation, Hygienisierung und Substrat- und Gärrestlagerung abbildet. In dieser Anlage sollen in Zukunft verschiedene Fermentationsprozesse zur Biopolymerproduktion umgesetzt werden, die eine stufenweise stofflich-energetische Nutzung von der eingesetzten Biomasse ermöglichen.

Power-to-Gas (P2G) durch Biologische Methanisierung von Elektrolysewasserstoff

2017 wurde im Energiepark Pirmasens eine P2G-Anlage mit 2 Reaktorkolonnen (1,5 Ø x 25 m Höhe) realisiert, die bis zu 50 Nm³/h Methan aus Biogas-CO₂ und Wasserstoff bereitstellen kann. Nach der Erweiterung dieser Anlage um eine Wasserelektrolyseanlage (2 MW, 400 Nm³/h) soll ab 2029 elektrische Energie aus einer Freiflächen-PV zur Herstellung und Langzeitspeicherung von 100 Nm³/h Methan zur Einspeisung ins Erdgasnetz genutzt werden.

Rückgewinnung von Pflanzennährstoffen auf Kläranlagen

An der Kläranlage Felsalbe in Pirmasens wurde eine Nährstoffrückgewinnungsanlage (NRA) realisiert, die es ermöglicht Ammoniumstickstoff und Ortho-Phosphor zu Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) umzuwandeln. Vor allem der limitierter Phosphor kann auf diese Weise wieder als schadstofffreies Düngermittel für die Landwirtschaft gewonnen werden. Dieses Verfahren kann mit Modifikationen zukünftig auch für die Rückgewinnung von Phosphor aus Verbrennungsrückständen Anwendung finden.

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F&E im Bereich Prüftechnik

Im Namen des Prüf- und Forschungsinstituts Pirmasens steckt bereits, wofür wir stehen: Prüfen und Forschen. Das „Prüfen“ leben wir dabei nicht nur durch chemische und physikalische Materialprüfungen, sondern ebenso durch die Entwicklung neuer, innovativer Prüfverfahren sowie moderner Prüfeinrichtungen.

Das PFI verfügt über ein umfangreiches Portfolio an Prüfgeräten und Prüfmaschinen für physikalische Prüfungen von Schuhen und Schuhkomponenten, die größtenteils aus eigener Entwicklung und Fertigung stammen. Zahlreiche normierte Prüfverfahren – unter anderem im Bereich der Sicherheitsschuhe – wurden vom PFI mitentwickelt. Die Prüfeinrichtungen aus dem umfassenden Prüfmittelkatalog kommen in den eigenen Laboren zum Einsatz und werden kontinuierlich an neue Anforderungen angepasst, weiterentwickelt und optimiert.

Darüber hinaus hat das PFI für Industriekunden bereits über hundert Prüfgeräte, Prüfmaschinen und Prüfstände kundenspezifisch entwickelt – von der ersten Idee über die Konstruktion und Steuerungsplanung bis hin zur Inbetriebnahme. Dabei bieten wir das komplette Leistungsspektrum aus einer Hand.

Immer wieder greifen im PFI „Prüfen“ und „Forschen“ unmittelbar ineinander. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn neue Anforderungen oder steigende Ansprüche die Entwicklung neuer Prüfverfahren erfordern oder wissenschaftliche Fragestellungen die Konzeption spezieller Messeinrichtungen notwendig machen. So schaffen wir die Grundlage für objektive, belastbare und praxisnahe Bewertungen.

Wir freuen uns auf den engen Austausch mit unseren Kunden und auf spannende, innovative Projekte, die dazu beitragen, die Produktqualität – nicht nur von Schuhen – mithilfe optimaler Prüftechnik objektiv und zuverlässig zu beurteilen.

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F&E im Bereich Schuhtechnik

Schuhe und Leder gehören zu den zentralen Kompetenzfeldern des PFI. Mit über 70 Jahren Erfahrung verbindet der Forschungsbereich Schuhtechnik wissenschaftliche Forschung, technische Entwicklung und praxisnahe Anwendung. Er umfasst sowohl die Entwicklung neuer Schuhkonzepte als auch technologische Innovationen und Optimierungsansätze für Materialien, Konstruktionen, Fertigungsprozesse, Komfort, Sicherheit und Nachhaltigkeit.

Im Fokus stehen ganzheitliche Lösungen für die Schuhindustrie. Die Schuhtechnik am PFI begleitet die gesamte Wertschöpfungskette – von der Idee über Konstruktion, Materialauswahl und Prototyping bis hin zur serienreifen Entwicklung. Dabei werden Erkenntnisse aus Materialwissenschaft, Biomechanik, Fertigungstechnik, Digitalisierung und Qualitätssicherung kombiniert, um leistungsfähige, langlebige und nachhaltige Produkte zu entwickeln.

Leistungen reichen von Design- und Trendrecherche über Entwurfszeichnungen und Renderings bis zur Auswahl geeigneter Materialien und Technologien. In der Schaft- und Sohlenentwicklung kommen digitale Tools wie Rhino 3D, Jevero und Procam: Dimensions zum Einsatz. Ergänzt wird dies durch 3D-Scanning, CAD-Modellierung und Rapid Prototyping mittels 3D-Druck.

Eine hauseigene Manufaktur ermöglicht schnelle Prototypenfertigung, wodurch Konzepte direkt umgesetzt, getestet und iterativ optimiert werden können. In den PFI-Laboren werden Materialien physikalisch und chemisch analysiert, um Qualität, Funktionalität und Beständigkeit sicherzustellen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf nachhaltigen Materialien, ressourcenschonenden Prozessen und kreislauffähigen Produktstrategien.

Im Zentrum der aktuellen Forschungsaktivitäten stehen die Entwicklung und Bewertung unterschiedlicher Schuhkonzepte mit Fokus auf Funktionalität, Biomechanik und Materialperformance. Geforscht wird außerdem an der Optimierung von Schutz- und Sicherheitsschuhe, der Gleitsicherheit von Sohlen und Bodenbelägen sowie Konzepten zur Reinigung und Hygienisierung von Schuhen. Ebenso spielt die Optimierung von Tragekomfort eine zentrale Rolle, insbesondere im Zusammenspiel von Konstruktion, Passform und Materialeigenschaften.

Auch im Bereich der Qualitätssicherung ist das PFI vielfältig in der Forschung tätig. Zum einen bei der Erforschung und Entwicklung neuer und optimierter Standard-Prüfverfahren und -maschinen, zum anderen auch für kundenspezifische Prüfaufgaben.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf modernen Fertigungstechnologien im Kontext von Industrie 5.0, bei denen digitale Entwicklungsmethoden, Prototyping und flexible Produktionsprozesse miteinander verknüpft werden. Ergänzend werden Aspekte des Recyclings und der Circular Economy berücksichtigt, um Materialkreisläufe zu schließen, Ressourcen effizienter zu nutzen und nachhaltige Produktlebenszyklen zu fördern.

Darüber hinaus werden Lösungen für die ambulante Rehabilitation erforscht, mit dem Ziel, Mobilität, Sicherheit und Lebensqualität von Nutzergruppen mit unterschiedlichen Anforderungen zu unterstützen. Im Mittelpunkt steht dabei stets die Verbindung von innovativen Materialien, technischer Umsetzbarkeit und praxisnaher Anwendung.

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F&E rund um Kreislaufwirtschaft und Stoffstrommanagement

Eine zukunftsfähige Kreislaufwirtschaft denkt Ressourcen nicht als Abfall, sondern als wertvolle Stoffströme. Genau hier setzt unser Forschungsbereich „Kreislaufwirtschaft und Stoffstrommanagement“ an: Wir analysieren, gestalten und optimieren Material- und Energieflüsse ganzheitlich – von der Produktidee bis zur technischen Umsetzung im Prozess und in der Anlage.

Im Rahmen anwendungsnaher Forschungsprojekte – häufig in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern – entwickeln wir Lösungen sowohl für technische als auch für biogene Stoffströme. Im Produktbereich stehen Kunststoffe und komplexe Multikomponentenprodukte wie Schuhe im Fokus. Durch die Verknüpfung von „Design for Recycling“ und „Design for Circularity“ mit gezielter Materialoptimierung und der systematischen Eruierung von End-of-Life-Szenarien schaffen wir die Grundlage für langlebige, reparierbare und hochwertig recycelbare Produkte. Gleichzeitig erforschen und konzipieren wir Verwertungswege für biogene Reststoffe wie Biomüll und Lebensmittelreste – von der getrennten Erfassung über Stoffstromanalysen bis hin zu Recycling-, Vergärungs- und Biogasprozessen einschließlich Logistik, Administration und Anlagendesign.

Unsere Arbeit vereint R-Strategien, Material- und Produktoptimierung sowie die Planung und Umsetzung technischer Systeme. In enger Verzahnung mit den Bereichen Biotechnologie und Schuhtechnik entstehen praxisnahe Lösungen – von der Forschung über die Entwicklung bis hin zur prototypischen Umsetzung. Auf den folgenden Seiten finden Sie unsere aktiven und abgeschlossenen Projekte.

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