Textination Newsline

Die Automobilindustrie ist ein wichtiger Wachstumsmotor für gedruckte Elektronik. Die Einsatzbereiche decken ein breites Spektrum ab, sei es im Antriebssystem (z. B. Batteriemanagement und thermische Schnittstellen) oder im Innenraum (z. B. HMI -Technologien, Innenraumheizungen, Displays, intelligente 3D-Schnittstellen mit integrierten Licht- und Dekorationselementen) und sogar im Außenbereich von Fahrzeugen (z. B. integrierte Antennen, Photovoltaik, Leuchten und Displays).

Experten gehen davon aus, dass sich die Automobilbranche bei der Weiterentwicklung des Innenraumdesigns und der Ausstattungsmerkmale verstärkt um Differenzierung bemüht. Motive wie Kosteneffizienz, Größen- und Gewichtsreduzierung, geringerer Energiebedarf, Designfreiheit und verbesserte Ästhetik fördern den Fortschritt der gedruckten Elektronik.

HMI- und Innenraumsensorik-Lösungen
Ein Hauptmarkt für gedruckte und hybride Elektronik in der Automobilindustrie ist die Entwicklung von Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI) mit nahtlosem Design. Dehnbare Elektronik- und Sensorlösungen werden in Kunststoff-, Textil- oder Lederteile integriert und verwandeln diese in intelligente Oberflächen, die das Nutzererlebnis verbessern. Leichte, flexible und dehnbare HMI-Lösungen mit anpassbaren Formfaktoren ersetzen mechanische Tasten und komplexe Verkabelungssysteme.

Flexible gedruckte Sensoren ermöglichen die Entwicklung von funktionellen HMI-Systemen mit beliebigem Sensor-Layout, die dazu dienen, Bewegungen, Klima, Lautstärke, Beleuchtung und ähnliche Funktionen mit den Fingerspitzen des Benutzers zu steuern und einzustellen. Die Kombination von Funktionalität und Ästhetik wird durch die Integration von berührungsempfindlicher Technologie mit Beleuchtung und anderen dekorativen Elementen erreicht.

Das Portfolio von Saral Inks© für diese Anwendungen reicht von dehnbaren, leitfähigen Tinten über gedruckte Sensortinten bis hin zu leitfähigen Klebstofftinten für die Befestigung von LEDs und SMDs und die Verbindung mehrerer gedruckter Elektronikschichten miteinander; alle sind leicht im Siebdruckverfahren bedruckbar.

Eingebettete Sensorlösungen in Lenkrädern, Sitzen und Sicherheitsgurten sind einige Beispiele für etablierte Verfahren zur Verbesserung der Sicherheit und des Komforts im Fahrzeuginnenraum. Fortschrittliche flexible gedruckte druck- und kapazitivempfindliche Elektronik erleichtert die Erkennung und Klassifizierung von Fahrzeuginsassen.

Heizung und Wärmemanagement
Gedruckte Temperatursensoren und Heizelemente für den Innenraumkomfort, EV-Motorantriebe oder das Wärmemanagement von Batterien sind weitere trendige Anwendungsgebiete der gedruckten Elektronik im Automobilkontext.

Gedruckte Batteriesicherheitssensoren sorgen für eine frühzeitige Erkennung kritischer Situationen in den Batteriepaketen auf unkomplizierte und sehr effiziente Weise. Diese flexible und dünne gedruckte Elektronik auf Polymerfolien mit Heiz- oder Sensorfunktion ermöglicht eine einfache Handhabung und Integration zwischen einzelnen Zellen innerhalb des Batteriemoduls. Sie sorgen für eine gleichmäßige Verteilung der Ladung, verhindern eine Überladung und verbessern die Lebensdauer der Batterie.

Zu den Saral Inks©-Lösungen für ein umfassendes Wärmemanagement gehören funktionale Tinten für gedruckte Sensor- und Heizelemente, die sich für die Batterieüberwachung, Sitz- und Bodenheizung sowie Entfroster-Systeme eignen.

Intelligente Oberflächen mit 3D-Geometrie
Film-Insert-Molding und In-Mold Electronics (IME) gelten als bahnbrechende Technologien für die Integration gedruckter Elektronik in Automobilteile, wobei sich IME als vielversprechende Lösung für die Herstellung intelligenter 3D-Oberflächen erweist, bei denen leitfähige Druckfarben die zentrale Rolle spielen.

Das Herzstück von IME ist das Thermoformverfahren für gedruckte Elektronik, das mit hohem Druck und hohen Temperaturen arbeitet.

Die leitfähige Tinte Saral StretchSilver 800 zeigt eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit, wenn sie auf Polycarbonat (PC) gedruckt wird und 3D-Tiefziehverfahren durchläuft, ohne dabei an Funktionalität einzubüßen.

Ein neu entwickeltes Konzept für Chemikalienschutzanzüge soll den Einsatz für den Träger komfortabler und sicherer machen. Neue Materialien und ein verbessertes Design erhöhen den Tragekomfort. Integrierte Sensorik überwacht die Vitalfunktionen.
 
Bei Gefährdungen durch chemische, biologische oder radioaktive Stoffe schützen Chemikalienschutzanzüge (CSA) Menschen vor körperlichem Kontakt. CSA bestehen aus Atemgerät, Kopfschutz, Tragegestellen und dem Anzug selbst. So kommt ein Gewicht von rund 25 kg zusammen. Der Aufbau aus einem mehrfach beschichteten Gewebe macht die CSA steif und sorgt für erhebliche Einschränkungen in der Bewegungsfreiheit. Die Einsatzkräfte sind dadurch einer signifikanten physischen Belastung ausgesetzt. Aus diesem Grund ist die gesamte Einsatzdauer bei Verwendung eines CSA auf 30 Minuten beschränkt.

In einem Verbundvorhaben mit verschiedenen Firmen, Instituten und Berufsfeuerwehren wird derzeit daran gearbeitet, sowohl den textilen Materialverbund als auch die Hartkomponenten und Verbindungselemente zwischen beiden neu zu gestalten. Das Ziel ist ein sogenannter „AgiCSA“, der für die Einsatzkräfte aufgrund der leichteren und flexibleren Konstruktion deutlich mehr Komfort bietet. Das Teilvorhaben der DITF fokussiert sich einerseits auf die Entwicklung eines individuell anpassbareren, körpernahen Anzugs, andererseits auf die Integration von Sensoren, die der Online-Überwachung wichtiger Körperfunktionen der Einsatzkraft dienen.
               
Unterstützung bekamen die DITF zum Projektbeginn von der Feuerwehr Esslingen. Sie stellte einen heute standardmäßig zum Einsatz kommenden Komplett-CSA zur Verfügung. Dieser konnte an den DITF auf seine Trageeigenschaften getestet werden. Dabei untersuchen die Denkendorfer Forscher, an welchen Stellen Optimierungsbedarf für verbesserten ergonomischen Tragkomfort besteht.

Ziel ist die Konstruktion eines chemikalien- und gasdichten Anzugs, der relativ eng am Körper anliegt. Es stellte sich schnell heraus, dass man sich vom bisherigen Konzept der Verwendung von Geweben als textilem Grundmaterial lösen und in Richtung elastischer Maschenwaren denken musste. Bei der Umsetzung kamen den Forschern neuere Entwicklungen im Bereich der Maschentechnologie in Form von Abstandsgewirken zu Hilfe. Durch die Verwendung von Abstandstextilien lassen sich viele Anforderungen, die an das Grundsubstrat gestellt werden, sehr gut erfüllen.

Abstandstextilien weisen eine voluminöse, elastische Struktur auf. Aus einer Vielzahl verwendbarer Fasertypen und dreidimensionaler Konstruktionsmerkmale wurde für den neuen CSA ein 3 mm dickes Abstandstextil aus einem Polyester-Polfaden und einer flammhemmenden Fasermischung aus Aramid und Viskose ausgewählt. Dieses Textil wird beidseitig mit Fluor- bzw. Butylkautschuk beschichtet. Dadurch erhält das Textil eine Barrierefunktion, die das Eindringen giftiger Flüssigkeiten und Gase verhindert. Die Beschichtung erfolgt durch ein neu entwickeltes Sprühverfahren am fertig konfektionierten Anzug. Der Vorteil dieses Verfahrens im Gegensatz zum bisher üblichen Beschichtungsprozess ist, dass die gewünschte Elastizität des Anzugs erhalten bleibt.

Eine weitere Neuheit ist die Integration eines schräg verlaufenden Reißverschlusses. Dieser erleichtert das An- und Ausziehen des Schutzanzugs. Während dies bislang nur mit Hilfe einer weiteren Person möglich war, kann der neue Anzug prinzipiell von der Einsatzkraft alleine angelegt werden. Vorbild für das neue Design sind moderne Trockenanzüge mit schräg verlaufendem, gasdichtem Reißverschluss.   

In den neuen AgiSCA sind zudem Sensoren integriert, die die Übertragung und Überwachung der Vital- und Umgebungsdaten der Einsatzkraft wie auch deren Ortung via GPS-Daten erlaubt. Diese Zusatzfunktionen unterstützen die Einsatzsicherheit erheblich.

Für die Hartkomponenten - den Helm sowie die Rückentrage für die Pressluftversorgung - werden leichte carbonfaserverstärkte Verbundmaterialien der Firma Wings and More GmbH & Co. KG verwendet.

Erste Demonstratoren sind verfügbar und stehen den Projektpartnern zu Prüfzwecken zur Verfügung. Die Kombination von aktueller Textiltechnologie, Leichtbaukonzepten und IT-Integration in Textilien hat in diesem Projekt zu einer umfassenden Verbesserung eines hochtechnologisierten Produkts geführt.

BMBF-Projekt „Entwicklung eines Chemikalienschutzanzuges mit erhöhter Beweglichkeit für effizientere Einsatzkonzepte durch erhöhte Autonomie der Einsatzkräfte (AgiCSA)“
Das Vorhaben greift die Ziele des Rahmenprogramms der Bundesregierung „Forschung für die zivile Sicherheit 2018-2023 und der Fördermaßnahme „KMU-innovativ: Forschung für die zivile Sicherheit“ vom 3. Juli 2018 auf.

Stilvolle Sensoren zum Anziehen
Mit Sensoren, die am Körper getragen werden und Gesundheitsparameter messen, lassen wir Technik ganz nah an uns heran. Dass die medizinische Überwachung beispielsweise der Atemtätigkeit auch stilvoll als Shirt tragbar ist, zeigt eine Kooperation der Empa und der Designerin Laura Deschl, die von der Ostschweizer «Textile and Design Alliance» (TaDA) gefördert wird.
 
Der Wunsch nach einem gesunden Lebensstil hat in unserer Gesellschaft einen Trend zum «Self-Tracking» ausgelöst. Vitalwerte sollen jederzeit abrufbar sein, etwa um Trainingseffekte konsequent zu messen. Gleichzeitig ist bei der kontinuierlich wachsenden Bevölkerungsgruppe der über 65-Jährigen der Wunsch, bis ins hohe Alter leistungsfähig zu bleiben, stärker denn je. Präventive, gesundheitserhaltende Maßnahmen müssen hierbei kontrolliert werden, sollen sie das gewünschte Ergebnis erzielen. Die Suche nach Messsystemen, die entsprechende Gesundheitsparameter zuverlässig ermitteln, läuft auf Hochtouren. Neben dem Freizeitbereich benötigt die Medizin geeignete und verlässliche Messsysteme, die eine effiziente und wirksame Betreuung von immer mehr Menschen im Spital oder zuhause ermöglichen. Denn die Zunahme von Zivilisationskrankheiten wie Diabetes, Herz-Kreislaufproblemen oder Atemwegserkrankungen belastet das Gesundheitssystem.

Empa-Forschende um Simon Annaheim vom «Biomimetic Membranes and Textiles» Labor in St. Gallen entwickeln daher Sensoren für die Überwachung des Gesundheitszustandes, etwa für einen Diagnostik-Gurt, der auf flexiblen Sensoren mit elektrisch leitfähigen bzw. lichtleitenden Fasern basiert. Für die Akzeptanz einer kontinuierlichen medizinischen Überwachung bei den Patientinnen und Patienten können aber ganz andere, weniger technisch geprägte Eigenschaften entscheidend sein: So müssen die Sensoren angenehm zu tragen und einfach zu handhaben sein – und im Idealfall auch noch gut aussehen.
    
Diesen Aspekt greift ein Kooperationsprojekt zwischen der «Textile and Design Alliance», kurz TaDA, in der Ostschweiz und der Empa auf. Hierbei wurden Möglichkeiten aufgezeigt, wie textile Sensoren in Kleidungsstücke integriert werden können. Dabei stand neben der technischen Zuverlässigkeit und einem hohen Tragekomfort auch das Design der Kleidungsstücke im Zentrum. Die interdisziplinäre TaDA-Designerin Laura Deschl arbeitete elektrisch leitfähige Fasern in ein Shirt ein, die ihren Widerstand je nach Dehnung verändern. Damit kann das Shirt überwachen, wie stark sich Brustkorb und Bauch der Probanden beim Atmen heben und senken, was Rückschlüsse auf die Atemaktivität erlaubt. Eine kontinuierliche Überwachung der Atemtätigkeit ist speziell bei Patientinnen und Patienten während der Aufwachphase nach einer Operation sowie bei Patientinnen, die mit Schmerzmitteln behandelt werden, von Interesse. Auch für Patientinnen mit Atemproblemen wie Schlafapnoe oder Asthma könnte ein solches Shirt hilfreich sein. Zusätzlich stickte Deschl elektrisch leitfähige Fasern der Empa ins Shirt ein, die für die Verbindung zum Messgerät benötigt werden und die optisch in das Muster des Shirts integriert wurden.
 
Die «Textile and Design Alliance» ist ein Pilotprogramm der Kulturförderung der Kantone Appenzell Ausserrhoden, St. Gallen und Thurgau, um die Zusammenarbeit zwischen Kulturschaffenden aus aller Welt und der Textilindustrie zu fördern. Über internationale Ausschreibungen werden Kulturschaffende aller Sparten zu einem dreimonatigen Arbeitsaufenthalt in der Ostschweizer Textilwirtschaft eingeladen.
Das TaDA-Netzwerk umfasst 13 Kooperationspartner – Textilunternehmen, Kultur-, Forschungs- und Bildungsinstitutionen – und bietet den Kulturschaffenden dadurch direkten Zugang zu hochspezialisiertem Know-how und technischen Produktionsmitteln, um vor Ort an ihren textilen Projekten arbeiten, forschen und experimentieren. Diese künstlerische Kreativität wird den Partnern wiederum im Austausch als innovatives Potenzial zugänglich gemacht.

Während der Projektphase wurde Laura Deschl von Schoeller Textil AG (Rohware), Lobra (Transferdruck) und dem Saurer Museum (leitfähige Stickerei) bei der Realisierung des Prototyps unterstützt. Zudem erhielt sie fachliche Begleitung bezüglich der Druckqualität durch Martin Leuthold. Ideen für eine Weiterführung des Projekts sind bereits vorhanden; sie zielen auf eine smarte Patientenbekleidung ab, die die wichtigsten physiologischen Parameter ohne zusätzliche Sensorik erfassen und messen kann.

Das Netzwerk für die Entwicklung von faserbasierten Werkstofftechnologien für Anwendungen in der Medizin und im Sport wird für weitere zwei Jahre aus Mitteln des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert.

Einen entsprechenden Antrag hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Dezember 2021 bewilligt. Damit werden bis Juni 2023 weiterhin Fördermittel für die Entwicklung von innovativen Funktionsfasern, smarten Textilien und anwendungsoptimierten Faserverbundmaterialien zur Verfügung gestellt und die technologische Wettbewerbsfähigkeit und Innovationskraft von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) gestärkt.

Hierfür bündelt das Innovationsnetzwerk FIMATEC Kompetenzen aus unterschiedlichen ingenieurs- und naturwissenschaftlichen Fachrichtungen mit kleinen und mittelständischen Herstellern und Dienstleistern aus den Zielbranchen in Medizin und Sport (z. B. Orthopädie, Prothetik, Chirurgie, Smarte Textilien) sowie Akteuren der Textil- und Kunststoffbranche zusammen. 

Diese interdisziplinäre Zusammensetzung aus industriellen Partnern sowie anwendungsnahen Forschungseinrichtungen erhöht die Wettbewerbsfähigkeit und ermöglicht den Akteuren, ihre technischen Forschungs- und Entwicklungsvorhaben schnell und zielgerichtet zu realisieren. Im Mittelpunkt für die gemeinsamen F&E-Vorhaben der Unternehmen und Forschungseinrichtungen stehen die Entwicklung innovativer Materialien und effizienter Fertigungstechnologien.        
          
Faserbasierte Materialien sind aus vielen Anwendungen in der Medizin und im Sport nicht mehr wegzudenken. Als reine Faser, verarbeitet zum Textil oder als Faserverbundkunststoff bieten sie eine nahezu beliebige Vielfalt zur Einstellung von Eigenschafts- und Funktionsprofilen. Dabei steigen die Anforderungen an Funktionsumfang, Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit stetig, sodass ein großes Potential für Innovationen vorhanden ist. Die Entwicklungen werden dabei zum einen durch neue Materialien und Fertigungsverfahren, zum anderen durch innovative Anwendungen getrieben. Produkte mit neuen und überlegenen Funktionen schaffen einen technologischen Vorsprung gegenüber der internationalen Konkurrenz und ermöglichen höhere Verkaufserlöse. Darüber hinaus führen effiziente Verfahren, anwendungsoptimierte Materialien oder auch die Funktionsintegration in die Grundstruktur textiler Werkstoffe perspektivisch zu geringeren Produktionskosten und verbesserten Vermarktungsmöglichkeiten.
Für Entwicklungen in diesem Kontext haben sich die Partner im Innovationsnetzwerk fimatec zusammengeschlossen und bündeln so ihre Kompetenzen. Innerhalb des Netzwerkes werden auf diese Weise zu den nachfolgenden Themenbereichen gemeinsam innovative Materialien und Verfahren entwickelt und in zukunftsweisenden Produkten und Dienstleistungen erprobt:

• Funktionsfasern
  Innovative Fasermaterialien mit integrierten Funktionalitäten.    
• Preforming
  Hochgradig lastpfadoptimierte Faserorientierungen für komplexe Faserverbundbauteile.    
• Smarte Textilien
  Textilbasierte Sensorik und Aktorik.
• Hybride Werkstoff- und Fertigungstechnologien
  Anwendungsoptimierte Bauteile durch technologieübergreifende Lösungsansätze.    
• Faserverbundwerkstoffe
  Intelligente Matrixsysteme und funktionsoptimierte Fasermaterialien.    
• Faserverstärkter 3D-Druck
  Hochqualitative additive Fertigungsverfahren für die effiziente Herstellung individualisierter Produkte.

 
17 Netzwerkpartner forschen an faserbasierten Werkstoffen für Medizin- und Sporttechnik
Aktuell sind zehn Unternehmen und sieben Forschungseinrichtungen an FIMATEC beteiligt. Interessierte Unternehmen und Forschungseinrichtungen sowie potenzielle Anwender können weiterhin an dem Kooperationsnetzwerk oder F&E-Projekten partizipieren. Im Zuge der Mitgliedschaft werden die Partner aktiv bei der Identifizierung und Initiierung von Innovationsprojekten sowie der Sicherstellung von Finanzierungen durch Fördermittelakquise unterstützt.

Ziel des bereits bewilligten Projektes „CFKadapt“ ist die Entwicklung eines thermoformbaren Faser-Kunststoff-Verbundmaterials für optimal adaptierbare orthopädische Hilfsmittel wie Prothesen und Orthesen. Im Projekt „Modul3Rad“ wollen die Projektpartner ein modulares Leichtbau-Rahmensystem für den Aufbau von nutzerfreundlichen, alltagstauglichen Therapiedreirädern für schwer- und schwerstbehinderte Kinder entwickeln. Drei weitere Kooperationsvorhaben sind bereits in der Planung.

Der Technologie- und Wissenstransfer ermöglicht insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) den Zugang zu technologischer Spitzenforschung, besonders diesen bleibt der Zugang zu Innovationen oftmals aufgrund des Fehlens eigener Forschungsabteilungen versagt. Die IWS GmbH hat das Netzwerkmanagement für FIMATEC übernommen und unterstützt die Partner von der ersten Idee über die Suche nach passenden Projektpartnern bis zur Ausarbeitung und Koordination von Förderanträgen. Angestrebt wird eine Förderung durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM), das Unternehmen in Kooperation mit Forschungseinrichtungen Fördermöglichkeiten für eine breite Palette an technischen Innovationsvorhaben bietet.

FIMATEC-Netzwerkpartner
all ahead composites GmbH | Veitshöchheim | www.bike-ahead-composites.de
Altropol Kunststoff GmbH | Stockelsdorf | www.altropol.de
Diondo GmbH | Hattingen | www.diondo.com
Mailinger innovative fiber solutions GmbH | Sontra | www.mailinger.de
Sanitätshaus Manfred Klein GmbH & Co. KG | Stade | www.klein-sanitaetshaus.de
STREHL GmbH & Co KG | Bremervörde | www.rehastrehl.de
WESOM Textil GmbH | Olbersdorf | www.wesom-textil.de
Faserinstitut Bremen e.V. (FIBRE) | www.faserinstitut.de
E.F.M. GmbH | Olbersdorf | www.efm-gmbh.de
REHA-OT Lüneburg Melchior und Fittkau GmbH | Olbersdorf | www.rehaot.de
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM | Bremen | www.ifam.fraunhofer.de
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) | www.ipfdd.de
Institut für Polymertechnologien Wismar e.V. (IPT) | www.ipt-wismar.de
Institut für Verbundwerkstoffe GmbH | Kaiserslautern | www.ivw.uni-kl.de
Assoziierte Netzwerkpartner
9T Labs AG | Zürich, Schweiz | www.9tlabs.com
Fachhochschule Nordwestschweiz, Institut für Kunststofftechnik (FHNW) | www.fhnw.ch
KATZ - Kunststoff Ausbildungs- und Technologie-Zentrum | Aarau, Schweiz | www.katz.ch

Das Wort „Mode“ weckt in den meisten Gedanken an Schnitte, Farben und Muster – warum aber eigentlich nicht an Live-Auswertungen von Vitalfunktionen oder Trainingseinheiten für Rehabilitationspatient*innen? Bislang sind Produkte der Modebranche weitestgehend analog. Um jedoch Kleidung in der Ära des Digitalen smart zu gestalten, wurde das Projekt Re-FREAM ins Leben gerufen. Forschende und Künstler*innen arbeiten hier Seite an Seite, entwickeln innovative und nachhaltige Ideen sowie Umsetzungsvarianten für den Mode-Bereich und setzen Impulse für Nutzer*innen-orientierte Synergien aus Textil und Technik.

Der Schriftsteller Maxim Gorki brachte die Verbundenheit zweier lange unvereinbar geglaubter Gesellschaftsbereiche auf den Punkt: „Die Wissenschaft ist der Verstand der Welt, die Kunst ihre Seele“. Im Projekt Re-FREAM werden sie verbunden, denn Mode beschränkt sich nicht nur auf die Entscheidung des Äußerlichen, sie ist unmittelbar mit soziologischen, technologischen und ökologischen Weltanschauungen behaftet. Immer weniger reicht es aus, nur das Schöne zu präsentieren, denn auch die Schattenseiten der Fashion-Industrie müssen aufgedeckt und ihnen muss mit nachhaltigen Produktionszyklen und fairen Arbeitsbedingungen entgegengewirkt werden. Genau dieses Umdenken und Neugestalten der Prozesse, Produktionsmethoden, aber auch der Funktionalität und Traditionen in der Modewelt ist Teil des Projekts Re-FREAM.

Ziel ist es, eine Interaktion zwischen Mode, Design, Wissenschaft und Urban Manufacturing entstehen zu lassen, um kreative Visionen mit nachhaltigen technologischen Lösungen zu verbinden. In Teams entwickelten Künstler*innen und Wissenschaftler*innen gemeinsam Projekte und präsentierten ihre innovative Ästhetik anschließend auf dem virtuellen Ars Electronica Festival 2020.

Durch den Einbezug der Wissenschaftler*innen vom Fraunhofer IZM stehen den Kunstschaffenden gänzlich neue technologische Möglichkeiten offen: Die Mikroelektronik wird nicht nur zum modischen Accessoire, sondern verleiht Kleidungstücken auch neue Funktionen. Mit Hilfe von Integrationstechnologien kann Kleidung vernetzt und textilintegrierte Sensorik verwendet werden, was Perspektiven von tragbaren Anwendungen im Bereich E-Health eröffnet.

Eine Schwierigkeit, die die Fraunhofer-Forschenden dabei lösen müssen, sind die elektronischen Kontaktstellen zwischen Elektronik und Textilien, denn diese müssen im industriellen Maßstab fertigbar und bei textiltypischer mechanischer Belastung sowie Waschreinigung zuverlässig funktionieren, ohne an Leistungsfähigkeit einzubüßen. Eine weitere Herausforderung sind die elektronischen Module. Am Fraunhofer IZM werden die elektronischen Komponenten so stark miniaturisiert, dass sie im Kleidungsstück nicht auffallen. Die verbindenden Leiterbahnen werden schließlich auf die Stoffe laminiert oder gestickt.

So vielseitig die Kooperationspartner*innen in Re-FREAM sind, so ist auch jedes Teilprojekt eine unikale Gemeinschaftsleistung. Die italienische Designerin Giulia Tomasello möchte zum Beispiel in ihrem Vorhaben „Alma“ Tabus rund um die weibliche Gesundheit aufdecken und ein Monitoring der vaginalen Flora realisieren. Das Team aus Designer*innen, einer Anthropologin und Fraunhofer-Forschenden entwickelt Unterwäsche mit integriertem pH-Sensor: Somit sollen eine nicht invasive Diagnose von bakterieller Vaginose sowie fungaler Erkrankungen im Alltag ermöglicht und schwerwiegende Entzündungen verhindert werden.

Im Zwickel der Unterwäsche sammelt der wiederverwendbare Biosensor Daten und leitet diese an ein circa 1 Quadratzentimeter kleines Modul. Dank eines modularen Aufbaus kann der Mikrocontroller problemfrei von den Textilien gelöst werden. Auch der textile Sensor kann aus der Unterwäsche entnommen werden. Neben der technologischen Lösung stehen die ästhetischen Ansprüche im Vordergrund. Weitere Anwendungsmöglichkeiten wären das Monitoring von anormalen Gebärmutterblutungen sowie der Wechseljahre. „Durch die enge Kooperation mit den Künstlerinnen und Künstlern haben wir ganz besondere Einblicke in die Nutzerperspektive erhalten und sie wiederum in die der anwendungsorientierten Technologien. Wir haben uns gegenseitig stets gefordert und nun eine Lösung gefunden, die Medizintechnik, Wearables und eine zirkuläre Produktionsweise vereint, um Frauen zu stärken“, so Max Marwede, der „Alma“ am Fraunhofer IZM technisch begleitet hat.

Auch im Vorhaben „Connextyle“ rund um Designerin und Produktentwicklerin Jessica Smarsch liegt dem Team daran, nutzerorientierte Kleidungsstücke zu entwickeln: Die mit textilen Leiterplatten und laminierten EMG-Sensoren versehenen Oberteile messen Muskelaktivitäten und optimieren damit Rehabilitationsprozesse von Patient*innen. Eine App liefert visuelles Feedback aus den gesammelten Daten, generiert Berichte über den Heilungsprozess und erleichtert es Therapeut*innen, die Maßnahmen ideal anzupassen.

Soft Robotics sind wiederum der springende Punkt im Vorhaben „Lovewear“, denn hier wurde inklusive Unterwäsche entwickelt, die besonders Menschen mit körperlichen Einschränkungen dabei helfen soll, die eigene Intimität zu erforschen und ein stärkeres Bewusstsein für den eigenen Körper zu entwickeln. Durch Interaktionen mit einem angeschlossenen Kissen, das als Interface fungiert, werden Drucklufteinlagen im Spitzenstoff aktiviert. Anstelle der üblicherweise genutzten silikonbasierten Materialien werden die Soft Robotics hier aus Textilien und thermoplastischen Materialien hergestellt. Somit vermeiden die Forschenden den langen Aushärtungsprozess bei silikonbasierten Ansätzen und ermöglichen eine schnellere und kostengünstigere Massenfertigung mit verfügbaren Textilmaschinen.

Besonders herausfordernd und gleichzeitig fruchtbar ist die Kollaboration in der Gestaltung nachhaltiger und zirkulärer Produktionsdesigns in der Mode. Bereits beim Design werden ökologische Prinzipien berücksichtigt, so dass negative Auswirkungen auf die Umwelt entlang des Produktlebenszyklus‘ minimiert werden. Dazu zählt, wie zuverlässig die Ankontaktierungen der Komponenten sind, wie lang die Sensoren auf dem Textil haften, die Materialauswahl und der modulare Aufbau, um die Mikrocontroller wiederverwenden zu können. Die Teams erstellen jedoch keine Einzelstücke – sie wollen zeigen, dass der Weg zu High-Tech Fashion auch ein umweltfreundlicher sein kann. Hier wurde auch an zirkulären Geschäftsmodellen gearbeitet, die zur nachhaltigen Mission der Projekte passen.

Somit stellt die Expertise des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in den Bereichen der E-Textiles und des zirkulären Designs einen hohen Mehrwert im Projekt Re-FREAM dar. Mit weiterführenden Untersuchungen zu geeigneten leitfähigen Materialien entwickeln die Forscher*innen aktuell sensorische Textilien und Textil geeignete Kontaktierungstechnologien. Zudem arbeiten sie an thermoplastischen Substraten, die in so gut wie jedes Textil integriert werden können.

Re-FREAM ist Teil des Programms STARTS (Science + Technology + Arts), welches als Initiative der Europäischen Kommission im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 gefördert wird.

Der Mensch zählt – mehr denn je. Das unterstreicht das enorme Interesse an der A+A 2017, welches der globalen Leitmesse für Persönlichen Schutz, Betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit vom 17. bis 20. Oktober erneut Bestmarken bescherte. Insgesamt 1.930 Aussteller aus 63 Nationen und mehr als 67.000 Fachbesucher kamen zur größten Branchenmesse der Welt nach Düsseldorf. Damit setzte die A+A – gemeinsam mit dem parallel stattfindenden Internationalen Kongress für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin – in diesem Jahr ein Ausrufezeichen für die enorme Bedeutung von Sicherheit und Gesundheit am Arbeitsplatz.

Investitionen in die Gesundheit der Mitarbeiter lohnen sich. Sie helfen die Leistungsfähigkeit der Mitarbeiter zu sichern und ihre Produktivität zu steigern. Umso wichtiger, dass Unternehmen eine ganzheitliche Präventionskultur pflegen, die alle Aspekte von betrieblichem Gesundheitsmanagement zu persönlichem Schutz und Workplace Design berücksichtigt. „Hier setzt die A+A als Weltleitmesse für sicheres und gesundes Arbeiten gemeinsam mit ihren Partnern an“, resümiert Joachim Schäfer, Geschäftsführer der Messe Düsseldorf GmbH. „Ein viel diskutiertes Thema war die Digitalisierung, die längst keine Zukunftsmusik mehr ist. Sie hat nahezu alle Lebens- und Arbeitsbereiche durchdrungen – ebenso wie das Internet of Things, das inzwischen Millionen Dinge weltweit miteinander vernetzt. Es ist bemerkenswert, dass die A+A nicht nur als Bühne für neue Technologien, sondern auch als Brückenschlag zwischen Gegenwart und Zukunft unserer Arbeitswelt global angenommen wird.“

Groß und international wie nie: Bestmarken in allen Disziplinen
Veranstalter und Aussteller waren gleichermaßen zufrieden mit dem Verlauf der A+A 2017. Zur 31. A+A kamen vom 17. bis 20. Oktober mehr als 67.000 Fachbesucher (2015: 65.000) nach Düsseldorf, um sich in neun Messehallen auf erstmals 70.733 Quadratmetern bei den 1.931 Ausstellernaus 63 Nationen über die neuesten Trends in den Bereichen des Arbeitsschutzes, der betrieblichen Gesundheitsförderung und des Sicherheitsmanagements im Betrieb zu informieren. Dabei übertraf auch die Quote der internationalen Besucher, die aus über 100 Nationen kamen, mit rund 40 Prozent die der Vorveranstaltung. „Die A+A wächst kontinuierlich und unterstreicht auf allen Ebenen ihre Relevanz für die Branche als global führende Messe- und Kongressveranstaltung“, freut sich Joachim Schäfer über die exzellente Stimmung an den vergangenen vier Lauftagen und resümiert nach Gesprächen mit Ausstellern und internationalen Delegationen: „Wir sind stolz, auf der ganzen Welt starke Signale für den Markt und wichtige Impulse für die politische Diskussion setzen zu können“. Entsprechend bewährt hat sich das neue Erscheinungsbild der A+A und die Fokussierung auf das, was nicht nur in der Arbeitswelt zählt: der Mensch.

Plattform für Innovationen und Investitionen
"Der Mensch steht im Mittelpunkt – welch treffendes Statement“, resümiert Klaus Bornack, Präsident des Messebeirates und Geschäftsführer der Bornack GmbH & Co. KG. „Eine großartige A+A hat die Branche einmal mehr bewegt mit vielen innovativen Produkten, noch mehr Ausstellern aus allen Fachbereichen und wiederum einer steigenden Anzahl sehr interessierter Messebesucher aus dem In- und Ausland mit konkreten Fachfragen und großem Interesse. Eine Bestätigung, dass der Markt für PSA ein Wachstumsmarkt ist und die A+A der führende internationale Marktplatz für sicheres Arbeiten.“

Internationale Nr. 1-Veranstaltung für Berufsbekleidung
Das gute Investitionsklima sowie das Interesse der Fachbesucher an qualitativ hochwertigen Schutzausrüstungen und Schutzbekleidung wurde bestätigt durch eine aktuelle Studie zum deutschen Markt für Persönliche Schutzausrüstungen, die zur A+A 2017 vom Marktforschungsunternehmen macrom veröffentlicht wurde. Demnach wuchs das Volumen des deutschen PSA-Gesamtmarkts zwischen 2014 und 2016 um 9,2 Prozent auf insgesamt 1,97 Milliarden Euro. Mit größtem Marktanteil bedeutendstes Segment ist Schutzbekleidung, die vermehrt auch im Privaten getragen wird. Birgit Horn, Director A+A 2017: „War Schutzbekleidung früher meist unbequem und nicht besonders modisch, so zeigen sich Mitarbeiter heute vergleichsweise gerne darin in der Öffentlichkeit. Durch die Entwicklung von Hightech-Bekleidung in der Sport- und Outdoorbranche muss der Mensch auch bei der Arbeit nicht mehr auf Top-Design bei optimaler Performance verzichten.“ Dies bestätigte auch das Angebot der über 200 Corporate Fashion Aussteller, welches von neu konzipierten Fashion Shows abgerundet wurde.

Die Zukunft der Arbeit ist jetzt
Von smarter Skinsensorik zur Messung von Vitalparametern über rückenschonende Exoskelette bis hin zu einem intelligenten Flottenmanagement, Datenbrillen und sensorgesteuerter Absturzsicherung: Die Zukunft der Arbeit ist jetzt. Das machte nicht nur die neue A+A Highlight Route deutlich. Quer durch die Hallen zeigten namhafte Aussteller wie 3M, BORNACK, Honeywell, Uvex oder das Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) Highlights zu „Smart PSA“, „Digitalisierung der Arbeit“ und „Digitale Anwendungen und Lösungen" – vom Prototyp zum Serienprodukt. Dabei thematisiert wurden auch Aspekte wie die Umgestaltung von Arbeitsprozessen für die alternde Bevölkerung oder die Berücksichtigung der veränderten Ansprüche der jüngeren Generation an die Berufswelt.
 
Fachlich auf höchstem Niveau: Der A+A Kongress
Große Beachtung fand auch der Internationale Kongress für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, der traditionell von der Bundesarbeitsgemeinschaft für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit e.V. (Basi) ausgerichtet wurde. „Wir haben einen sehr spannenden A+A-Kongress erlebt“, lautet das Fazit von Basi-Geschäftsführer Bruno Zwingmann. „Wir konnten erstmals neue Personengruppen, die sich für den Arbeitsschutz interessieren, beim Kongress begrüßen – zum Beispiel die Schwerbehindertenvertretungen, die auf dem Kongress auch die Gründung eines Dachverbandes diskutiert haben.“ Rund 5.000 Kongressbesucher strömten insgesamt während der vier Messetage in das CCD Congress Center Düsseldorf Süd, um sich über das vielfältige Themenspektrum zu informieren. In den 60 Veranstaltungsreihen ging es u.a. um Produktionsarbeit am Standort Deutschland mit älter werdenden Belegschaften, um positive Aspekte der Digitalisierung und um psychische Belastungen mit Fokus auf kleine Unternehmen und deren Arbeitsbedingungen. Zu den Top-Veranstaltungen zählte diejenige zum Thema „Kampf dem Krebs am Arbeitsplatz“. Begleitet wurde der A+A Kongress von der hochrangig besetzten Konferenz der Internationalen Arbeitsorganisation (ILO) und der Internationalen Vereinigung für Soziale Sicherung (ISSA).

Im Brennpunkt: Präventiver Brandschutz
Als wichtigste Branchenplattform weltweit für persönliche Schutzausrüstungen und Schutzbekleidung zeigte die A+A auch in diesem Jahr wieder alles rund um moderne Feuerwehrschutzbekleidung sowie das gesamte Spektrum an Persönlicher Schutzausrüstung für Einsatzkräfte: Egal ob Kopf-, Augen-, Körper-, Hand-, Fuß-, Gehör-, Atem- oder Anseilschutz. Darüber hinaus wurde gezeigt, welche präventiven Maßnahmen und Konzepte helfen können, Unfälle, Großschadensereignisse und Rettungsaktionen zu verhindern, und wie Feuerwehreinsatzkräfte realitätsnah am echten Feuer ausgebildet werden.

Die nächste A+A findet vom 5. bis 8. November 2019 in Düsseldorf statt.