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05.08.19 – Smart Textiles — read English version

Sichtbarer Schub für E-Textiles

Daumen hoch! Nach langen Jahren des Vorlaufs erwarten internationale Analysten und Marktbeobachter Milliardengeschäfte mit Smart Textiles.

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Smart Textiles sind bereit für Serienproduktion: Weltneuheit von Lunative. © Messe Frankfurt

 

textile network hat sich auf der diesjährigen Techtextil umgeschaut und entdeckte Smart Textiles, wohin das Auge sah. Die zugehörigen Technologien und Produkte versprechen Produzenten- und Anwendermehrwerte. Will man das Anliegen der Smart Textiles-Aussteller auf einen Nenner bringen, dann vielleicht so: Clevere Textilien stehen jetzt – nachdem zahlreiche Kinderkrankheiten wie mangelnde Waschbarkeit und Knickbeständigkeit sowie händische Einzelanfertigungen inzwischen nahezu überwunden sind – zumindest für die (teilautomatisierte) Serienproduktion am Start in die Volumenmärkte. Darauf warten solche Anwenderbereiche wie Fashion, Workwear, Medizintechnik, Bau- und Architektur ebenso der gesamte Mobilitätssektor und die Digitalindustrie, wenn es um neue Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine geht. Alle diese Zielbereiche wollen und werden mit smarttextilen Technologien ihrerseits Innovationsfeuerwerke in Produkt und Verfahren auslösen.

Lunative Laboratories

Die smarttextile Innovation ist das erste Anwendungsbeispiel für die neuartige „Luna Smart IoT“-Technologie von Lunative Laboratories. Der Technologiepionier für textile Leitfähigkeit nutzt dabei die in das Gewebe eingearbeiteten Light-Komponenten (zehn Smart-Ambience-Sensoren, die ihre Impulse in 50 Lichtfasern abgeben). Sie sind aktiv per Benutzeroberfläche bzw. Mobilgeräte oder – wie in diesem Fall – auch passiv beispielsweise durch Musik steuerbar. So wird der Sound emotional sichtbar; das Lichtspiel wie früher von der Diskokugel erzeugt, kommt jetzt aus der Faser und geht passend zum Rhythmus mit.

Märkte erwarten Textilelektrik

Jacquard by google erwartet bis 2025, dass jeder zehnte auf irgendeine Weise seine Kleidung mit dem Internet verbindet. Eine deutsche Prognose vom Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums sieht weltweit eine nahezu Vervierfachung des Marktvolumens von Smart Textiles zwischen 2017 (1,3 Mrd. Euro) und 2022 (fast 5 Mrd. Euro). Separat für Deutschland, wo im Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland (TITK) vor fast 20 Jahren der Grundstein für mannigfaltige elektrotextilen Perspektiven gelegt wurden, soll es dieser Vorausschau zufolge in elf Jahren ein mögliches Umsatzwachstum von 4,2 Mrd. Euro mit eTextiles geben.

Energieübertragung und -speicherung

Textilien mit Intelligenzanstrich sind elektrisch, müssen also auf Strom aus Energiespeichern, Energy Harvesting oder der Eigenerzeugung bzw. der drahtlosen Energieversorgung zurückgreifen können. Die Techtextil wartete vor diesem Hintergrund mit einem ganzen Bündel von neuen Möglichkeiten auf.

Drei Beispiele

Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung haben dem kontaktlose Laden mit einer gestickten Ladespule ein neues Kapitel hinzugefügt – und dafür einen Innovation Award gewonnen.

Fraunhofer ENAS aus Paderborn beschäftigt sich ebenfalls mit textilen Spulen zur Energieübertragung – allerdings auf gewebter Grundlage.

Der türkische Hersteller Ariteks Boyacilik Ticaret ve Sanayi AS stellte Solarzellen der neuesten Generation vor. Sie basieren auf Glasgewebe, können in beliebige Textilstrukturen laminiert werden und versetzen den Benutzer in die Lage, sein Mobiltelefon einfach über USB im Kleidungsstück aufzuladen.

Automatisierte Prozesse

Weil es in den letzten Jahren gerade mit Blick auf die serielle Herstellung von Smart Textiles inklusive RFID enorme Fortschritte gab, hatten Texprocess und Techtextil auch mit diesem Schwerpunkt das Interesse von Fachbesuchern auf ihrer Seite. Wie lassen sich automatisiert zum Beispiel interaktive Kissen produzieren? Das demonstrierte Dr.-Ing. Volker Lutz vom Aachener Institut für Textiltechnik (ITA) mit der Smart Textiles Micro Factory.

80 Prozent der dafür notwendigen Prozesse laufen inzwischen automatisch ab. Die Aachener, die vor zwei Jahren mit dem Digital Capability Center die erste Lernfabrik für die Branche eröffnet hatte, begleitet seither die mittelständische Industrie bei der Umsetzung von digital-technischen Lösungen.

LiTex – RFID-Tags am laufenden Band

Wie auch RFID-Tags seriell – in diesem Fall im Band – hergestellt werden, zeigte der taiwanesische Hersteller LiTex. Die durch Weben integrierten leitfähigen Drähte finden auch als Antenne Verwendung. Die Fraunhofer-Allianz Textil zielt mit seinen speziell beschichteten RFID-Tags auf die Textilreinigung (hohe Beanspruchungen bei möglichst vielen Waschzyklen) ab.

Das smarte Garn Steel-tech

Garnhersteller Amann hat vor dem Hintergrund hoher Waschfrequenzen gerade auch für Berufsbekleidung in der Medizin und der Pflege das smarte Garn Steel-tech auf den Markt gebracht. Es wird in ein Trägermaterial eingewirkt, aus dem dann waschbare und robuste RFID-Funketiketten entstehen. Der Transponder aus Stoff zählt die Waschgänge.

RFID im Satingewand

Die Kuny AG aus der Schweiz webt ähnliche Antennen mit einer Reichweite von gut zehn Meter in farblich attraktive Satinbänder ein. Eine solche Textil-Antenne in Verbindung mit einem RAIN RFID und NFC Chip-Modul ermöglicht die Integration von textilen Materialien mit dem Internet of Things (IoT). Davon sollen zum Beispiel Produkthersteller, Logistikunternehmen und Handelsketten (volle Transparenz der Lieferkette, Warenbestandsführung in Echtzeit) profitieren. Gleichzeitig bietet die Lösung von Kuny auch einen unsichtbaren Datenschutz und die Möglichkeit, mit Kunden zu kommunizieren.

Wie kommt das Licht ins Bauteil?

Einen anderen Engpass der Massenproduktion – die Kombination elastischer Textilleiterstreifen mit elektronischen Bauteilen (bisher handgefertigt, teuer und mit hohen Ausfallraten aufgrund der Zugspannung an den Kontaktstellen) – hat das Unternehmen Amohr in Zusammenarbeit mit Denkendorfer Textilforschern gelöst. Kern des Projekts „Fast-E-Tex“ ist ein teilelastisches Leiterband mit abwechselnden elastischen und unelastischen Zonen. Erstere sichern die Flexibilität, letztere die Stabilität der Mikroverbindungsdrähte. Wie sich auf knapp einem Drittel Quadratmeter 1200 Lichtpunkte in einem Arbeitsgang aufbringen lassen, zeigt das nächste Beispiel:

On/Off mit und ohne Berührung

Als die Textilforschung 2012 ihre Zukunfts-„Perspektiven 2025“ veröffentlichte, war darin auch von textilen Schaltern die Rede. Auf der Hälfte der Wegstrecke in die Mitte des nächsten Jahrzehnts zeigten Instituten und Textilunternehmen jetzt in Frankfurt zahlreiche Varianten, so ein Moving-Textile-Light-Panel des Textilforschungsinstituts Thüringen-Vogtland (TITV). Geeignet für Innenräume, Autointerieur oder Fassaden wechselt dabei LED-basiertes Lichtdesign mit aktuellen Wetter-, Zeit- und anderen Informationen – bedienbar über ein textiles Touch-Feld. Die Technologie dahinter: die FSD (Functional Sequin Devices)-Sticktechnologie.

Neuartige Workwear-Funktionen

Als Technikpioniere entwickeln die interdisziplinär agierenden und im Textilsektor verankerten Ingenieure von Lunative derzeit im B2B-Geschäft vollkommen neue Workwear-Funktionen mit Licht und Sensorik. Sie sollen u. a. in den Bereichen Hafenwirtschaft, auf Baustellen und bei Auslieferungsfahrern zum Einsatz kommen. Dabei geht es nicht selten um fünf, sechs verschiedene Funktionalitäten im und aus dem Textil gleichzeitig, bei der Berufs- und Arbeitsschutzbekleidung (im Bedarfsfall) leuchtet, misst, klimatisiert, informiert, kommuniziert oder Parameter übermittelt – von Mitarbeiter zu Mitarbeiter, vom Vor-Ort-Arbeiter zum Vorarbeiter oder zur Leitstelle, vom Spezialisten zur Umgebung usw.

Stichschutzjacke mit Alarmfunktion

Bache-Innovative, Rheinberg, seit Jahren eng mit den Textilern der Hochschule Niederrhein mit verschiedenen FuE-Projekten verbunden, stellte eine Stichschutzjacke mit Alarmfunktion vor. Potenzielle Träger sind Taxi- und Busfahrer. Die zusammen mit der H. Stoll AG zusammenarbeitende Robert Bosch GmbH zielt mit ihrem Techtextil Innovation Award gekrönten Sensorhandschuh gleich auf mehrere Anwendungsfälle. Die gestickte Innovation bietet dem Träger Sensor- und Steuerungsfunktionen an allen Fingern. So ließen sich künftig Bedienoberflächen zwischen Mensch-Maschine ebenso steuern wie Bewegungen für Augmented und Virtual Reality-Anwendungen oder therapeutische Übungen im Reha-Bereich.

Bauteilüberwachung mit Textilsensoren

Zwar sind Bekleidung und Arbeitsschutz die Treiber des Smart Textile-Geschäfts, doch verheißen technische Anwendungen beispielsweise bei der Bauteilüberwachung von innen heraus ein großes Einsparungspotenzial. Was man bei dem Firmennamen „Modespitzen Plauen“ kaum vermutet: Hier geht es in einer Entwicklungslinie vordergründig um textilbasierte Sensoren zur Integration in faserverstärkte Kunststoffbauteile wie von Windrad-Flügel. Geschäftsbereichsleiter Andreas Reinhardt: „Die resistiven Sensorsysteme zum präzisen Messen und Überwachen in Echtzeit müssen so stabil wie die Matrix und vor allem auch skalierbar sein.“

Textilbasierte Sensorüberwachung

Die textilbasierte Sensorüberwachung beschäftigt auch an der TU Dresden einige Forschergruppen. Hier geht es vordergründig um die Integration von Sensor- und Aktorsystemen in technische Textilen. Hauptaugenmerk gilt der fertigungsprozessintegrierten Implementierung textilbasierter 3D-Sensorsysteme in textile Verstärkungsstrukturen zur Strukturüberwachung des späteren Verbundbauteils. Kettfadenversatzvorrichtungen als Eigenentwicklung für Kettenwirkmaschinen werden eingesetzt, um neuartige beanspruchungsgerecht ausgelegte zwei- bzw. dreidimensionale Sensorstrukturen simultan bei der Strukturbildung in die Verstärkungsstruktur zu integrieren. Fraunhofer-Forscher wiederum stellten elastische Dehnungs- und Drucksensoren vor, die Beschleunigungen in allen Freiheitsgraden zum Beispiel an der Wirbelsäule messen können. Ein Hersteller aus Hessen konnte mit Hilfe sächsischer Textilforscher eine Sensorschnur zum Monitoring von Bauwerken entwickeln.

Akustik und weitere Anwendungen

Werden wir bald schon Kleidung mit Sprachausgabe nutzen? Und wenn ja, wozu? Technisch möglich ist es schon heute, wie das in Weimar ansässige Netzwerk SmartTex-Netzwerk eindrucksvoll am Beispiel eines Hemdes mit gestickter Lautsprecherbrusttasche demonstrierte. Das unter smarttex-portal.com angeschlossene Dienstleistungsportal bietet im Übrigen einen Überblick über Institute und Unternehmen, die Mittelständler bei neuen textilbasierten Produkten mit Know-how und technischer Ausrüstung unterstützen können.

Smart Textiles-Anwendungen sind im Kommen

Und das weltweit. Die ist ein Ergebnis der diesjährigen Techtextil. Werden Textil und Elektronik innovativ verbunden, entsteht Mehrwert auf einem neuen Produktniveau: Bekleidung klimatisiert, Shirts erfassen und übertragen Daten, textile Flächen leuchten, informieren oder warnen, textile Sensoren reportieren in Echtzeit das Innenleben von Bauteilen, Wunden und Muskelpartien. Vielleicht werden auf der Techtextil 2021 schon erste textile Touchpads gezeigt, die dort und da bereits Apps ersetzt. Die textile Zukunft bleibt also garantiert spannend und wir bleiben dran!