Intelligente Textilien schlagen Alarm, messen Vitalparameter, leuchten und heizen. Dabei zeigt nicht nur die Bekleidungsbranche Interesse an faserbasierter Intelligenz. Auch der Fahrzeug- und Maschinenbau, die Medizintechnik und Energiewirtschaft loten derzeit die Möglichkeiten aus, die in elektrisierten Bekleidungsstoffen, technischem Gewebe und Hightech-Fäden stecken.

Um Wärme direkt in der Bekleidung zu erzeugen, sollen künftig leitfähige Strukturen unmittelbar auf das Textil gedruckt werden. Bild: TITV

Technische Textilien haben bereits im Flugzeug- und Automobilbau zu Innovationssprüngen geführt. Mit dem technischen Fortschritt könnten smarte Textilien künftig einen ähnlichen Schub auslösen. Der interdisziplinäre Trend wird von Forschern und Unternehmen, aber auch von Global Playern wie Google vorangetrieben. Der US-Technologieriese arbeitet gemeinsam mit dem Jeanshersteller Levi Strauss daran, Kleidung per Touchscreen in ein Eingabegerät zu verwandeln. Mit prognostizierten Wachstumsraten im zweistelligen Prozentbereich prophezeien US-Analysten den eTextilien schon mittelfristig ein stattliches Marktvolumen. Laut ‚Research and Markets‘ soll ihr globaler Markt von derzeit knapp 800 Millionen US-Dollar bis 2020 auf 4,72 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Beispiel Windkraftanlage

Dabei sollen die Funktionstextilien Innovationen in zahlreichen Branchen anstoßen. Beispiel Windenergie: Erst Ende 2015 erhielten Forscher des Dresdner Instituts für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der TU Dresden den ‚Otto von Guericke-Preis‘ für die sensorische Permanentüberwachung der Rotorblätter von Windkraftanlagen. Für das Dauer-Monitoring der schwer zugänglichen Faserverbundblätter wird der sogenannte piezoresistive Effekt genutzt. Dabei ändert das Fasermaterial, das bislang vor allem zur Verstärkung dient, bei auftretenden Belastungen wie Zug, Biegung oder Torsion seinen elektrischen Widerstand. Funktionsbedrohende Verformungen oder gar Risse im Material durch Materialermüdung oder -verschleiß lassen sich mittels der integrierten Sensoren registrieren und lokalisieren. Viele aufwendige Wartungen können vermieden werden. Es trägt dem Potenzial dieser Technologie Rechnung, dass die Messe Techtextil rund um technische Textilien und Vliesstoffe den Bereich smart-textile Materialien weiter ausbaut: So soll es auf der Fachausstellung im Jahr 2017 einen besonderen Schwerpunkt dazu geben. „Als internationale Transferplattform textilen Know-hows sei die im Mai 2017 erneut in Frankfurt stattfindende Leitmesse unter dem Stichwort ‚faserbasierte Investitionsentscheidungen‘ auch für Vertreter der Anwenderbranchen interessant, die sich über textile Neuentwicklungen und Alternativen zu traditionellen Materialien informieren wollen“, sagt Messemanager Michael Jänicke.

Intelligente Bekleidung könnte schon bald für Innovationen etwa in der Medizintechnik und bei Industrie 4.0-Anwendungen sorgen. Bild: Ronny Eckert

Einsatz in der Industrie 4.0

IT-gestützte Textilien erfassen und transportieren Informationen. In einer Internet der Dinge-Anwendung ist künftig denkbar, dass ‚Smart Textiles‘ als Schnittstelle bei der Kommunikation zwischen Mensch und Maschine dienen. Mit ihrem Sensorhandschuh für den industriellen Einsatz hat das Münchner Startup Proglove ein passendes Beispiel vorgestellt. Der Handschuh ist mit einem RFID-Sensor ausgestattet und erlaubt es, Bauteile etwa bei der Automobilfertigung automatisch zu scannen. Zudem besitzt das Wearable Device einen Sensor zur Temperaturerfassung und einen Bewegungssensor. Ergänzt wird der Handschuh mit einer optischen Feedback-Anzeige, die über erfolgreich ausgeführte Arbeitsabfolgen informiert.

Ein neues Berufsbild

Noch gibt es kaum Serienprodukte auf der Basis von intelligenten Textilien. Vielmehr konturiert sich auf diesem Feld derzeit ein neues Berufsbild. Ein global agierendes Medizintechnik-Unternehmen schrieb kürzlich in einer Stellenanzeige: ‚Wir bieten im Rahmen einer neu gegründeten Projektgruppe den Einstieg als Entwicklungsingenieur Smart Textiles.‘ Gesucht wurde ein Mitarbeiter, der Produkte für die Kompressionstherapie entwickelt. Neben der Recherche und Spezifizierung textiler Materialien und Herstellungsverfahren sollte der Mitarbeiter elektroaktive Mehrkomponentengarne für Sensorik, Aktorik, und ‚Energy Harvesting‘ konzipieren. Auch die Evaluierung von Fertigungsverfahren stand im Stellenprofil.

Der mit 24 textilen Sensoren bestückte drucksensitive Handschuh, entwickelt von der Chemnitzer ITP GmbH, soll unter anderem bei Kraft beanspruchenden Tätigkeiten vor Überlastung schützen. Bild: Smarttex-Netzwerk

Elektrisch leitende Fasern

In Deutschland gilt das in Greiz ansässige Textilforschungsinstitut Thüringen Vogtland als Pionier bei der Entwicklung elektrisch leitender Fasern und Gewebe. Es lassen sich mit deren patentierten Elitex-Fäden nicht nur Autositze heizen, sondern auch Patienten bei Langzeit-Operationen mit Wärme versorgen und bioelektrische Signale übermitteln. Aus textiler Mikrosystemtechnik, also Schaltkreise auf Textil, ergeben sich weitere Ansätze für die Gesundheitswirtschaft: Neben einem auf EU-Ebene mit Philips entwickelten LED-Kissen, bei dem textile Leiter 120 LEDs mit je bis zu 30 Milliampere Leistung gegen Schulterverspannungen blau anleuchten lassen, wurde auch ein Therapiehandschuh für Schlaganfallpatienten mit textilen aktuatorischen Elektroden zur gezielten Muskelstimulation entwickelt. Das Produkt ist inzwischen am Markt verfügbar.

Werkstoff mit Potenzial

Ende Februar hatte ein von der Textilforschung organisiertes Anwenderforum mit 160 Wissenschaftlern, Forschern und Unternehmern aus acht Ländern die Einsatzbreite von eTextilien gezeigt. Wie es auf der Veranstaltung in Papenburg hieß, stünden nach einem Fehlstart vor zehn Jahren nach intensiver Grundlagen- und Anwenderforschung erste marktreife ‚Smart Textiles‘-Anwendungen und -Technologien bereit. So berichtete Karlheinz Siegert, Geschäftsführer der W. Zimmermann GmbH & Co. KG, von der Entwicklung eines Sicherheitsgurtes, der mittels integrierter Mikrofone als Freisprechanlage fungiert. Für den Gurt, der bereits serienmäßig in Cabrios eines deutschen Automobilherstellers verbaut wird, hatten die hauseigenen Produktentwickler einen elektrisch leitfähigen Faden konzipiert, der sich in das bei Sicherheitsgurten verwendete Polyestergewebe einarbeiten lässt. Nach Dr. Christian Weimer, Abteilungsleiter für Faserkunststoffverbund-Technologien bei der ‚Airbus Group Innovations‘, rücke die faserbasierte Funktionalisierung auch im Flugzeug in den Forschungsfokus. Dort ist Textil mit Blick auf Faserkunststoffverbunde für Flügel und Außenhaut zwar schon gängiger Werkstoff, doch Weimer rechnet den eTextilien gute Chancen aus, weitere Akzente am Markt zu setzen.

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