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Konzeptualisierung eines Laufschuhs aus einem Metamaterial. KI-generiert mit DALL-E (Visualisierung: ETH Zürich) Konzeptualisierung eines Laufschuhs aus einem Metamaterial. KI-generiert mit DALL-E (Visualisierung: ETH Zürich)
18.12.2023

KI für sicherere Fahrradhelme und bessere Schuhsohlen

Forschende haben eine künstliche Intelligenz so trainiert, dass sie die Struktur sogenannter Metamaterialien mit den gewünschten mechanischen Eigenschaften für verschiedene Anwendungsfälle entwerfen kann.

Forschende haben eine künstliche Intelligenz so trainiert, dass sie die Struktur sogenannter Metamaterialien mit den gewünschten mechanischen Eigenschaften für verschiedene Anwendungsfälle entwerfen kann.

  • ETH-Forschende haben mit Hilfe von künstlicher Intelligenz Metamaterialien entworfen, die ungewöhnliche oder außerordentliche Reaktionen auf komplexe Belastungen zeigen.
  • Ihr neues KI-Tool entschlüsselt die wesentlichen Merkmale der Mikrostruktur eines Metamaterials und sagt sein Verformungsverhalten präzise voraus.
  • Das Tool findet nicht nur optimale Mikrostrukturen, sondern umgeht auch zeitaufwändige technische Simulationen.

Fahrradhelme, die die Energie eines Aufpralls absorbieren, Laufschuhe, die jedem Schritt einen zusätzlichen Schub geben, oder Implantate, die die Eigenschaften von Knochen imitieren. Metamaterialien machen solche Anwendungen möglich. Ihre innere Struktur ist das Ergebnis eines sorgfältigen Designprozesses, wonach 3D-Drucker die generierten Strukturen mit optimierten Eigenschaften herstellen können. Forschende unter der Leitung von Dennis Kochmann, Professor für Mechanik und Materialforschung am Departement für Maschinenbau und Verfahrungstechnik der ETH Zürich, haben neuartige KI-Tools entwickelt. Diese umgehen den zeitaufwändigen und auf Intuition basierenden Designprozess von Metamaterialien und sagen stattdessen Strukturen mit außergewöhnlichen Eigenschaften schnell und automatisiert vorher. Ein Novum ist, dass diese Tools auch für große (sogenannte nichtlineare) Belastungen anwendbar sind, zum Beispiel wenn ein Helm bei einem Aufprall große Kräfte absorbiert.

Kochmanns Team gehört zu den Pionieren bei der Entwicklung kleiner zellulärer Strukturen (vergleichbar mit dem Gebälk in Fachwerkhäusern), um Metamaterialien mit besonderen Eigenschaften zu erschaffen. «Wir entwerfen zum Beispiel Metamaterialien, die sich wie Flüssigkeiten verhalten: schwer zu komprimieren, aber leicht zu verformen. Oder Metamaterialien, die in alle Richtungen schrumpfen, wenn sie in einer Richtung komprimiert werden», erklärt Kochmann.

Effiziente, optimale Materialgestaltung
Die Gestaltungsmöglichkeiten scheinen endlos. Das volle Potenzial von Metamaterialien hat die Wissenschaft allerdings noch lange nicht ausgeschöpft, da der Designprozess oft auf Erfahrung und Trial- and-Error beruht. Zudem können kleine Anpassungen in der Struktur zu großen Veränderungen der Eigenschaften führen.

In ihrer jüngsten Arbeit erkundeten die ETH-Forschenden mithilfe von KI systematisch die zahlreichen Designs und mechanischen Eigenschaften von zwei Metamaterialarten. Ihre Berechnungstools können auf Knopfdruck optimale Strukturen für gewünschte Verformungen vorhersagen. Hierzu verwendeten die Forschenden große Datensätze des Verformungsverhaltens realer Strukturen. Mit diesen trainierten sie ein KI-Modell, das die Daten nicht nur reproduziert, sondern auch neue Strukturen generieren und optimieren kann. Durch den Einsatz einer Methode, die als «Variational Autoencoder» bekannt ist, lernt die KI die wesentlichen Merkmale einer Struktur aus der großen Menge an Designparametern und wie sie zu bestimmten Eigenschaften führen. Sie nutzt anschließend dieses Wissen, um einen Metamaterial-Entwurf zu erstellen, sobald die Forschenden die gewünschten Eigenschaften und Anforderungen angeben.

Bausteine zusammensetzen
Li Zheng, eine Doktorandin in Kochmanns Gruppe, trainierte ein KI-Modell auf Basis eines Datensatzes von einer Million Strukturen und ihrer simulierten Verformung. «Stellen Sie sich eine riesige Kiste mit Legosteinen vor – man kann sie auf unzählige Arten anordnen und lernt mit der Zeit Designprinzipien. Ähnlich geht unsere KI vor, allerdings wesentlich effizienter. Sie setzt die Bausteine von Metamaterialien zusammen, um ihnen eine bestimmte Weichheit oder Härte zu verleihen», sagt Zheng. Im Gegensatz zu früheren Ansätzen, bei denen Forschende einen Katalog von Bausteinen als Grundlage für das Design verwendeten, können sie mit der neuen KI-Methode Bausteine fast beliebig hinzufügen, entfernen oder verschieben. Zusammen mit Sid Kumar, Assistenzprofessor an der TU Delft und ehemaliges Mitglied von Kochmanns Team, zeigten sie in einer kürzlich veröffentlichten Studie, dass das KI-Modell über das hinausgehen kann, wofür es trainiert wurde, und Strukturen vorhersagen kann, die leistungsfähiger sind als alles bisher Generierte.

Von Videos lernen
Jan-Hendrik Bastek, der ebenfalls Doktorand in Kochmanns Gruppe ist, verfolgte einen anderen Ansatz, um ähnliches zu erreichen. Er verwendete eine Methode, die Videodiffusion heißt und auch bei der KI-basierten Videogenerierung benutzt wird: Tippt man «ein Elefant fliegt über Zürich» ein, generiert die KI ein realistisches Video des Tieres, das über der Fraumünsterkirche kreist. Bastek trainierte sein KI-System mit 50’000 Videosequenzen von sich verformenden 3D-druckbaren Metamaterial-Strukturen. «Ich kann der KI die gewünschte Verformung vorgeben und sie produziert ein Video der optimalen Materialstruktur sowie deren vollständige Verformungsreaktion», erklärt Bastek. Bisherige Ansätze haben sich meist darauf beschränkt, ein einziges Bild der optimalen Struktur vorherzusagen. Durch die Nutzung von Videos des gesamten Verformungsprozesses, erhöht sich die Genauigkeit deutlich in solch komplexen Szenarien.

Große Vorteile für Fahrradhelme und Schuhsohlen
Die ETH-Wissenschaftler:innen haben ihre KI-Tools Forschenden auf dem Gebiet der Metamaterialien frei zur Verfügung gestellt. Somit werden sie hoffentlich zum Entwurf vieler neuer und ungewöhnlicher Materialien führen. Die Tools eröffnen neue Wege für die Entwicklung von Schutzausrüstungen wie Fahrradhelmen und für weitere Anwendungen von Metamaterialien von der Medizintechnik bis hin zu weichen Robotern. Sogar Schuhsohlen können so gestaltet werden, dass sie beim Laufen Stöße besser absorbieren oder beim Auftreten einen Schub nach vorne geben. Wird die KI die manuelle Entwicklung von Materialien vollständig ersetzen? «Nein», lacht Kochmann. «Gut eingesetzt kann KI ein hocheffizienter und fleißiger Helfer sein, aber man muss ihr die richtigen Anweisungen geben und sie richtig trainieren – und das erfordert wissenschaftliche Grundlagen und ingenieurwissenschaftliches Knowhow.»

Quelle:

ETH Zürich

LED-Kleid verbindet 3D-Druck und futuristische Mode Fotos von Natalie Cartz , Model Perpetua Sermsup Smith, Make-Up Artist Yaying Zheng
20.11.2023

LED-Kleid verbindet 3D-Druck und futuristische Mode

  • Die Designerin Anouk Wipprecht kooperiert mit Chromatic 3D Materials und entwickelt ein leuchtendes, bewegungsaktiviertes Display.

Chromatic 3D Materials, ein Unternehmen für 3D-Drucktechnologie, und die niederländische Hightech-Modedesignerin Anouk Wipprecht haben ein neues futuristisches 3D-gedrucktes Kleid vorgestellt, das über LEDs auf seine Umgebung reagiert. Das bewegungsaktivierte Design ist eines der ersten Kleidungsstücke der Welt, bei dem Elektronik direkt in 3D-gedruckte Elastomere eingebettet ist. Es veranschaulicht, wie die Zukunft des kreativen Schaffens und der sozialen Interaktion aussehen könnten, wenn der Mensch weiter mit der Technologie verschmilzt. Wipprechts Entwurf wurde auf der Formnext, der Veranstaltung zum 3D-Druck in Deutschland, präsentiert.

  • Die Designerin Anouk Wipprecht kooperiert mit Chromatic 3D Materials und entwickelt ein leuchtendes, bewegungsaktiviertes Display.

Chromatic 3D Materials, ein Unternehmen für 3D-Drucktechnologie, und die niederländische Hightech-Modedesignerin Anouk Wipprecht haben ein neues futuristisches 3D-gedrucktes Kleid vorgestellt, das über LEDs auf seine Umgebung reagiert. Das bewegungsaktivierte Design ist eines der ersten Kleidungsstücke der Welt, bei dem Elektronik direkt in 3D-gedruckte Elastomere eingebettet ist. Es veranschaulicht, wie die Zukunft des kreativen Schaffens und der sozialen Interaktion aussehen könnten, wenn der Mensch weiter mit der Technologie verschmilzt. Wipprechts Entwurf wurde auf der Formnext, der Veranstaltung zum 3D-Druck in Deutschland, präsentiert.

Wipprechts avantgardistisches Design verdeutlicht das Potenzial der 3D-Drucktechnologie und des Chroma-Flow 70™-Materials von Chromatic für die kommerzielle Nutzung. Die Designerin verwendete 3D-Druck, um fast 75 flexible LED-Kuppeln ohne Klebstoff oder Nähte auf dem Stoff des Kleides zu befestigen. Diese Fähigkeit könnte zur Herstellung von innovativer Laufbekleidung, Taschen, Schuhen und anderen Produkten genutzt werden, z. B. für die Innenausstattung von Fahrzeugen und in der Luft- und Raumfahrt, für Outdoor-Freizeitausrüstung und persönliche Schutzausrüstung.

Das besondere Kleidungsstück demonstriert auch die Flexibilität der Materialien von Chromatic. Im Gegensatz zu anderen 3D-gedruckten Materialien, die in der Regel spröde und hart sind, besteht das Kleid aus ChromaFlow 70™, einem biegsamen, hitzebeständigen Material, das sich um mehr als das Vierfache seiner Länge dehnen kann, ohne zu reißen. Durch diese Flexibilität eignet es sich zum Hinzufügen weicher und nahtloser struktureller, funktionaler und ästhetischer Elemente, die für Intim- und Freizeitkleidung, Sport- und Badebekleidung und andere Kleidungsstücke geeignet sind, bei denen Komfort, Silhouette und Haltbarkeit von entscheidender Bedeutung sind.

„Die Verwendung der 3D-Materialien von Chromatic für den Druck bietet zahlreiche Optionen für die Modeindustrie. Für Designer wie mich, die Elektronik in ihre Kreationen einbauen, bietet es eine einzigartige Möglichkeit, elektronische Teile in den Druckprozess einzubetten und zu sichern", sagt Anouk Wipprecht. "Dies ist mein bisher tragbarstes - und waschbarstes - 3D-gedrucktes Kleid! Da die Elektronik eingeschlossen ist, erlaubt mir das Material, meine LED-Lichter zu streuen, und das Elastomer ist sowohl flexibel als auch stark - und lässt sich daher hervorragend mit Stoffen verbinden.“

„Diese Zusammenarbeit ist mehr als eine Partnerschaft - sie ist eine Vision, die zum Leben erwacht. Indem wir die Genialität von Anouk Wipprecht mit unserem innovativen 3D-Druck verbinden, setzen wir einen Präzedenzfall für die Zukunft der Mode. Wir begeben uns auf eine Reise, die die grenzenlose Integration von Technologie und Kunst verstärkt und Türen für unendliche Möglichkeiten und Anwendungen in der Textil- und Modeindustrie öffnet", sagt Cora Leibig, Gründerin und CEO von Chromatic 3D Materials.

Quelle:

Chromatic 3D Materials

(c) NC State
07.08.2023

Wearable Connector Technology - Vorteile für Militär, Medizin und mehr

Was kommt Ihnen in den Sinn, wenn Sie an „Wearable Technology“ denken? Im Jahr 2023 wahrscheinlich eine ganze Menge, wenn Smartwatch und Ring die Herzfrequenz messen, sportliche Aktivitäten verfolgen und sogar Textnachrichten empfangen. Vielleicht denken Sie auch an das „hässliche“ blinkende Sweatshirt oder das Kostüm, das Sie an Halloween oder in der Weihnachtszeit gesehen haben.

Am Wilson College of Textiles arbeiten Forscher jedoch hart an der Optimierung einer wahrhaft neuartigen Form von Wearable Technology, die sich in einer Vielzahl von Bereichen als nützlich erweisen kann, von Mode und Sport über Augmented Reality bis hin zu Militär und Medizin.

Dieses Projekt, das sich derzeit in der Schlussphase befindet, könnte dazu beitragen, die Nutzer in kritischen Situationen zu schützen - z. B. Soldaten im Kriegseinsatz oder Patienten in Krankenhäusern - und gleichzeitig die Grenzen dessen, was die Textilforschung leisten kann, erweitern.

Was kommt Ihnen in den Sinn, wenn Sie an „Wearable Technology“ denken? Im Jahr 2023 wahrscheinlich eine ganze Menge, wenn Smartwatch und Ring die Herzfrequenz messen, sportliche Aktivitäten verfolgen und sogar Textnachrichten empfangen. Vielleicht denken Sie auch an das „hässliche“ blinkende Sweatshirt oder das Kostüm, das Sie an Halloween oder in der Weihnachtszeit gesehen haben.

Am Wilson College of Textiles arbeiten Forscher jedoch hart an der Optimierung einer wahrhaft neuartigen Form von Wearable Technology, die sich in einer Vielzahl von Bereichen als nützlich erweisen kann, von Mode und Sport über Augmented Reality bis hin zu Militär und Medizin.

Dieses Projekt, das sich derzeit in der Schlussphase befindet, könnte dazu beitragen, die Nutzer in kritischen Situationen zu schützen - z. B. Soldaten im Kriegseinsatz oder Patienten in Krankenhäusern - und gleichzeitig die Grenzen dessen, was die Textilforschung leisten kann, erweitern.

"Die Ziele, die wir uns für diese Forschung gesetzt haben, sind völlig neuartig im Vergleich zu jeder anderen Fachliteratur, die es über tragbare Steckverbindungen gibt", sagt Shourya Dhatri Lingampally, Studentin und Forschungsassistentin am Wilson College of Textiles, die gemeinsam mit der Assistenzprofessorin Minyoung Suh an dem Projekt arbeitet.

Die im Herbst 2021 gestartete Arbeit von Suh und Lingampally konzentriert sich auf in Textilien integrierte tragbare Anschlüsse, eine einzigartige „Hightech-Brücke“ zwischen flexiblen Textilien und externen elektronischen Geräten. Im Kern zielt das Projekt darauf ab, den Technologiereifegrad (Technology Readiness Level) dieser Konnektoren zu verbessern - ein Schlüsselwert, der von der NASA und dem Verteidigungsministerium verwendet wird, um den Reifegrad einer bestimmten Technologie zu bewerten.

Zu diesem Zweck untersuchen Lingampally und ihre Kollegen Probleme, die in der Vergangenheit die Leistung von tragbaren Geräten beeinträchtigt haben.

Sicherlich können diese Fortschritte der Mode zugutekommen und zu ausgefallenen Hemden, Jacken oder Accessoires führen – „die auf der Grundlage biometrischer Daten des Trägers leuchten oder ihre Farbe ändern“, so Lingampally -, aber die Forschung hat ihre Wurzeln in einer deutlich tiefer gehenden Mission.

Potentieller Nutzen für Militär, Medizin und mehr
Das Projekt wird mit einem Zuschuss von mehr als 200.000 Dollar von Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA) finanziert, einem US-amerikanischen Manufacturing Innovation Institute (MII) mit Sitz in Cambridge, Massachusetts. Die Aufgabe von AFFOA besteht darin, die inländischen Produktionskapazitäten für neue technische Textilprodukte, wie z. B. textilbasierte tragbare Technologien, zu fördern.

Ein Hauptziel der Forschung ist die Verbesserung der Funktionalität von tragbaren Überwachungsgeräten, mit denen Soldaten zuweilen ausgestattet werden, um die Gesundheit und Sicherheit von Einsatzkräften aus der Ferne zu überwachen.

Ähnliche Geräte ermöglichen es Ärzten und anderem medizinischen Personal, den Gesundheitszustand von Patienten aus der Ferne zu überwachen, auch wenn sie nicht am Krankenbett liegen.

Diese Technologie gibt es zwar schon seit Jahren, aber sie erforderte bisher zu oft die Verlegung von Kabeln und ein insgesamt logistisch ungünstiges Design. Das könnte sich bald ändern.

„Wir haben die elektronischen Komponenten in einem kleinen Druckknopf oder einer Schnalle zusammengefasst, so dass die Schaltkreise für den Träger weniger hinderlich sind“, erläutert Lingampally die Innovationen des Teams, zu denen auch der 3D-Druck der Verbindungsprototypen mithilfe der Stereolithographie-Technologie gehört.

„Wir versuchen, die Designparameter zu optimieren, um die elektrische und mechanische Leistung dieser Steckverbinder zu verbessern“, fügt sie hinzu.

Um ihre Ziele zu erreichen, arbeitete die Gruppe mit James Dieffenderfer, Assistant Research Professor am NC State Department of Electrical and Computer Engineering, zusammen. Das Team führte eine Vielzahl elektrischer Anschlüsse und Verbindungen wie leitende Fäden, Epoxidharz und Lötmittel durch textile Materialien, die mit starren elektronischen Geräten ausgestattet waren.

Außerdem testeten sie die Komponenten auf ihre Kompatibilität mit Standardverbindungen für digitale Geräte wie USB 2.0 und I2C.

Letztendlich hofft Lingampally, dass ihre Arbeit dazu beitragen wird, dass tragbare Technologien nicht nur einfacher und bequemer zu benutzen sind, sondern auch zu einem niedrigeren Preis erhältlich sind.

„Ich würde gerne sehen, wie sie skaliert und in Massenproduktion hergestellt werden, damit sie für jede Branche kostengünstig eingesetzt werden können“, erklärt sie.

Die Arbeit ihres Teams verdeutlicht jedoch auch die weitreichenden Grenzen der Forschung im Bereich intelligenter Textilien, die weit über Mode und Komfort hinausgehen.

Die Grenzen der Textilforschung erweitern
Die Arbeit von Suh und Lingampally ist nur die jüngste wegweisende Forschungsarbeit des Wilson College of Textile, mit der kritische Probleme in der Textilindustrie und darüber hinaus gelöst werden sollen.

"Die ständigen Fortschritte bei Technologie und Materialien bieten der Textilindustrie ein immenses Potenzial, um positive Veränderungen in verschiedenen Bereichen von der Mode bis zum Gesundheitswesen und darüber hinaus voranzutreiben", sagt Lingampally, eine Studentin im Masterstudiengang Textilien (M.S. Textiles), und verweist auf die Ermutigung, die sie in ihrem Studiengang erfährt, um bei der Festlegung und Weiterentwicklung ihrer Forschung innovativ und kreativ zu sein.

Im Promotionsprogramm für Faser- und Polymerwissenschaften, mit dem Suh arbeitet, konzentrieren die Kandidaten ihre Forschung auf eine scheinbar endlose Reihe von MINT-Themen, die, um nur einige zu nennen, von Forensik über medizinische Textilien und Nanotechnologie bis hin zu intelligenter Wearable Technology reichen.

In diesem Fall, so Suh, war die Forschung mit „unerwarteten Herausforderungen“ verbunden, die an jeder Ecke faszinierende Anpassungen“ erforderten. Letztendlich führte es aber zu Durchbrüchen, die in der Branche der Wearable Technologies bisher nicht zu beobachten waren, und das Interesse anderer Forscher außerhalb der Universität und auch privater Unternehmen weckten.

"Dieses Projekt war von seiner Art her recht experimentell, da es bisher keine Forschung gab, die auf die gleichen Ziele ausgerichtet war", so Suh.

Inzwischen hat das Team Tests zur Haltbarkeit und Zuverlässigkeit seiner in Textilien integrierten tragbaren Steckverbindungen abgeschlossen. Letztlich möchte die Gruppe die Stichprobengröße für die Tests erhöhen, um die Ergebnisse zu festigen und zu validieren. Das Team hofft auch, neue, innovative Verbindungstechniken sowie andere 3D-Drucktechniken und Materialien zu analysieren, um die Wearable Technologies weiter zu verbessern.

Quelle:

North Carolina State University, Sean Cudahy

Foto Pixabay
21.03.2023

3D-gedruckte Einlagen messen Sohlendruck direkt im Schuh

  • Für Sport und Physiotherapie

Forschende der ETH Zürich, der Empa und der EPFL entwickeln eine 3D-gedruckte Einlagesohle mit integrierten Sensoren, die das Messen des Sohlendrucks im Schuh und damit während beliebiger Aktivitäten erlaubt. Dies hilft Athletinnen oder Patienten, Leistungs- und Therapiefortschritte zu bestimmen.

Im Spitzensport entscheiden manchmal Sekundenbruchteile zwischen Sieg und Niederlage. Um ihre Leistungen zu optimieren, nutzen Sportlerinnen und Sportler deshalb unter anderem massgefertigte Einlagesohlen. Aber auch Menschen mit Schmerzen des Bewegungsapparates greifen auf Einlagen zurück, um ihre Beschwerden zu bekämpfen.

  • Für Sport und Physiotherapie

Forschende der ETH Zürich, der Empa und der EPFL entwickeln eine 3D-gedruckte Einlagesohle mit integrierten Sensoren, die das Messen des Sohlendrucks im Schuh und damit während beliebiger Aktivitäten erlaubt. Dies hilft Athletinnen oder Patienten, Leistungs- und Therapiefortschritte zu bestimmen.

Im Spitzensport entscheiden manchmal Sekundenbruchteile zwischen Sieg und Niederlage. Um ihre Leistungen zu optimieren, nutzen Sportlerinnen und Sportler deshalb unter anderem massgefertigte Einlagesohlen. Aber auch Menschen mit Schmerzen des Bewegungsapparates greifen auf Einlagen zurück, um ihre Beschwerden zu bekämpfen.

Um solche Einlagen exakt anzupassen, müssen Fachleute zuerst ein Druckprofil der Füsse erstellen. Dazu müssen Sportler oder Patientinnen barfuss über druckempfindliche Matten gehen, wo sie ihren individuellen Fussabdruck hinterlassen. Aufgrund dieses Druckprofils erstellen Orthopädinnen und Orthopäden dann in Handarbeit individuell passende Einlagen. Optimierungen und Anpassungen brauchen aber Zeit. Weiterer Nachteil: Die druckempfindlichen Matten lassen nur Messungen in einem begrenzten Raum zu, aber nicht während des Trainings oder Outdoor-Aktivitäten.

Nun könnte aber eine Erfindung eines Forschungsteams der ETH Zürich, der Empa und der EPFL die Situation deutlich verbessern: Die Forschenden fabrizierten nämlich mittels 3D-Druck eine massgeschneiderte Einlagesohle mit integrierten Drucksensoren. Damit kann der Fusssohlendruck direkt im Schuh bei verschiedenen Aktivitäten gemessen werden.

«Man kann anhand der ermittelten Druckmuster erkennen, ob jemand geht, läuft, eine Treppe hochsteigt oder gar eine schwere Last am Rücken trägt. Dann verlagert sich der Druck nämlich mehr auf die Ferse», erklärt Co-Projektleiter Gilberto Siqueira, Oberassistent an der Empa und am Labor für komplexe Materialien der ETH Zürich. Mühsame Mattentests sind damit passé. Die Erfindung wurde vor kurzem in der Fachzeitschrift Scientific Reports vorgestellt.

Ein Gerät, mehrere Tinten
Dabei ist aber nicht nur die Benutzung, sondern auch die Herstellung der Einlagesohlen einfach. Samt den integrierten Sensoren und Leiterbahnen werden sie in nur einem Arbeitsgang und nur auf einem 3D-Drucker hergestellt, einem sogenannten Extruder. Zum Drucken verwenden die Forschenden verschiedene Tinten, deren Rezepturen sie eigens für diese Anwendung entwickelt haben. So nutzen die Materialwissenschaftler als Grundlage der Einlagesohle ein Gemisch aus Silikon und Zellulose-Nanopartikeln.

Auf diese erste Schicht drucken sie dann mit einer leitfähigen silberhaltigen Tinte die Leiterbahnen, und auf diese an einzelnen Stellen – mit russhaltiger Tinte – die Sensoren. Die Verteilung der Sensoren ist dabei nicht zufällig: Sie werden genau dort platziert, wo der Fusssohlendruck am stärksten ist. Um die Leiterbahnen und die Sensoren zu schützen, überziehen die Forschenden diese mit einer weiteren Silikonschicht.

Eine anfängliche Schwierigkeit bestand darin, eine gute Haftung der unterschiedlichen Materialschichten zu erzielen. Die Forschenden behandelten deshalb die Oberfläche der Silikonschichten mit einem heissen Plasma.

Die Sensoren sind sogenannte Piezoelemente, die mechanischen Druck in elektrische Signale umwandeln. Sie messen Normal- und Scherkräfte. Die Forschenden haben auch eine Schnittstelle zum Auslesen der generierten Daten in die Sohle eingebaut.

Laufdaten bald drahtlos auslesen
Tests zeigten den Forschenden, dass die additiv gefertigte Einlage gut funktioniert. «Mit einer Datenanalyse können wir also tatsächlich verschiedene Aktivitäten identifizieren, je nachdem, welche Sensoren wie stark angesprochen haben», sagt Projektleiter Siqueira.

Im Moment brauchen er und seine Kolleginnen und Kollegen noch eine Kabelverbindung, um die Daten auszulesen. Seitlich der Einlage haben sie einen Kontakt eingebaut. Einer der nächsten Entwicklungsschritte werde sein, eine drahtlose Verbindung zu schaffen. «Das Auslesen der Daten stand bisher jedoch nicht im Vordergrund unserer Arbeit», betont der Forscher.

Eine solche 3D-gedruckte Einlagesohle mit integrierten Sensoren könnte künftig von Sportlerinnen und Sportlern oder auch in der Physiotherapie genutzt werden, etwa um Trainings- oder Therapiefortschritte zu messen. Auf den Messdaten basierend können dann Trainingspläne angepasst und mittels 3D-Druck permanente Schuheinlagen mit unterschiedlich harten und weichen Zonen fabriziert werden.

Obwohl Siqueira das Marktpotenzial für ihre Entwicklung besonders im Spitzensport als gross einschätzt, hat sein Team bislang noch keine Schritte in Richtung Kommerzialisierung unternommen.

An der Entwicklung der Einlagesohle waren Forschende der Empa, der ETH Zürich und der EPFL beteiligt. EPFL-Forscher Danick Briand koordinierte das Projekt und seine Gruppe steuerte die Sensoren bei, die ETH- und Empa-Forschenden die Entwicklung der Tinten und die Druckplattform. Am Projekt beteiligt waren auch das Universitätsspital Lausanne CHUV und die Orthopädiefirma Numo. Gefördert wurde das Projekt im Rahmen der «Strategic Focus Area» Advanced Manufacturing des ETH-Bereichs.

Quelle:

Peter Rüegg, ETH Zürich

20.12.2022

Nachhaltige Faserverbundbauteile durch neues 3D-Druckverfahren

Die Natur arbeitet oft mit Faserverbundwerkstoffen. Das Bauprinzip der Natur benötigt wenig Material und Energie und sichert damit das Überleben von Tier- und Pflanzenarten. Beispiele sind Holz, Pflanzenhalme, Chitinpanzer, Knochen oder Gewebe wie Sehnen und Haut. Ein weiteres Bauprinzip der Natur sind Verbundgewebe wie Muschelschalen oder Spinnenseide. Diese Bionik-Prinzipien können genutzt werden, um biobasierte, nachhaltige Faserverbundwerkstoffe zu gestalten und herzustellen, die derzeit stark nachgefragt werden. Biobasierte Faserverbundwerkstoffe bestehen aus Naturfasern bzw. aus Holz hergestellten Cellulosefasern, welche in eine biobasierte Matrix eingebettet sind. Die biobasierten Produkte besitzen vergleichbare Eigenschaften wie die gängigen Glasfaserverbundwerkstoffe. Die DITF entwickeln zusammen mit dem Industriepaten Arburg GmbH + Co KG ein energie- und materialsparendes 3D-Druckverfahrens für diese leichten biobasierten Faserverbundwerkstoffe.

Die Natur arbeitet oft mit Faserverbundwerkstoffen. Das Bauprinzip der Natur benötigt wenig Material und Energie und sichert damit das Überleben von Tier- und Pflanzenarten. Beispiele sind Holz, Pflanzenhalme, Chitinpanzer, Knochen oder Gewebe wie Sehnen und Haut. Ein weiteres Bauprinzip der Natur sind Verbundgewebe wie Muschelschalen oder Spinnenseide. Diese Bionik-Prinzipien können genutzt werden, um biobasierte, nachhaltige Faserverbundwerkstoffe zu gestalten und herzustellen, die derzeit stark nachgefragt werden. Biobasierte Faserverbundwerkstoffe bestehen aus Naturfasern bzw. aus Holz hergestellten Cellulosefasern, welche in eine biobasierte Matrix eingebettet sind. Die biobasierten Produkte besitzen vergleichbare Eigenschaften wie die gängigen Glasfaserverbundwerkstoffe. Die DITF entwickeln zusammen mit dem Industriepaten Arburg GmbH + Co KG ein energie- und materialsparendes 3D-Druckverfahrens für diese leichten biobasierten Faserverbundwerkstoffe.

Bei den Faserbundwerkstoffen (FVW), die in der Natur vorkommen, sind verstärkende Fasern wie zum Beispiel Collagen- oder Cellulose Fibrillen in eine formgebende Matrix aus Lignin, Hemicellulose oder Collagen eingebettet. Die Faserstränge verlaufen dabei belastungsgerecht. Die Verbundgewebe werden hauptsächlich über lösungsbasierte physikochemische Prozesse hergestellt, die bei Umgebungstemperatur ablaufen. Ähnlich der Natur ermöglichen neue 3D-Druckverfahren mit Endlosfaserverstärkung ebenfalls eine belastungsgerechte Ablage des Fasserstrangs an den richtigen Ort (Topologie-Optimierung) und in die geeignete Richtung. Allerdings sind Naturfasern wie Cellulosefasern empfindlich gegenüber höheren Temperaturen. Sie können deshalb nicht
im klassischen Thermoplast 3D-Druckprozess verarbeitet werden.

Ergebnis des Forschungsarbeit sind 3D-gedruckte Faserverbundbauteile, die aus Cellulose-Endlosfasern bestehen, die in eine cellulosebasierten Matrix eingebettet sind. Für die Herstellung wurde ein Prozess entwickelt, der einen 3D-Druck bei Umgebungstemperatur möglich macht. Damit können, wie in der Natur, Material und Bauteil gleichzeitig in einem Arbeitsgang bei Umgebungstemperatur hergestellt werden. Der Cellulosefaserstrang wird zunächst mit einem „Binder“ für die Verarbeitung im Drucker stabilisiert. Der speziell gestaltete Druckkopf wandelt den Binder in eine Matrix um, mit der die Cellulose-Endlosfasern umhüllt werden. Da die Cellulose-Fasern und -die Matrix eine ähnliche chemische Struktur haben, ist das Bauteil sehr stabil. Die mechanischen Eigenschaften wie zum Beispiel die Bruchfestigkeit sind ausgesprochen
gut.

Die vom Forschungsteam entwickelte lösungsbasierte und energieeffiziente Herstellungsmethode kann auch bei anderen Fertigungsverfahren für Verbundwerkstoffe zum Einsatz kommen. Sie ist vor allem für die Verarbeitung der stark nachgefragten temperaturempfindlichen Materialien wie Natur- oder Cellulosefasern geeignet. Das Forschungsprojekt „CellLoes-3D-Druck“ wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Ideenwettbewerbs „Biologisierung der Technik“ gefördert.

Quelle:

Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf

Bild: Gaharwar Laboratory
13.12.2022

Neue Tinten für 3D-druckbare, tragbare Bioelektronik

Flexible Elektronik hat die Entwicklung von Sensoren, Aktoren, Mikrofluidik und Elektronik auf flexiblen, konformen und/oder dehnbaren Trägerschichten für tragbare, implantierbare oder einzunehmende Anwendungen ermöglicht. Diese Geräte haben jedoch im Vergleich zum menschlichen Gewebe sehr unterschiedliche mechanische und biologische Eigenschaften und können daher nicht in den menschlichen Körper integriert werden.

Ein Forscherteam an der Texas A&M University hat eine neue Klasse von Biomaterialtinten entwickelt, die die nativen Eigenschaften von hoch leitfähigem menschlichem Gewebe, ähnlich wie Haut, nachahmen, was für die Verwendung der Tinte im 3D-Druck unerlässlich ist.

Flexible Elektronik hat die Entwicklung von Sensoren, Aktoren, Mikrofluidik und Elektronik auf flexiblen, konformen und/oder dehnbaren Trägerschichten für tragbare, implantierbare oder einzunehmende Anwendungen ermöglicht. Diese Geräte haben jedoch im Vergleich zum menschlichen Gewebe sehr unterschiedliche mechanische und biologische Eigenschaften und können daher nicht in den menschlichen Körper integriert werden.

Ein Forscherteam an der Texas A&M University hat eine neue Klasse von Biomaterialtinten entwickelt, die die nativen Eigenschaften von hoch leitfähigem menschlichem Gewebe, ähnlich wie Haut, nachahmen, was für die Verwendung der Tinte im 3D-Druck unerlässlich ist.

Diese Biomaterial-Tinte nutzt eine neue Klasse von 2D-Nanomaterialien, die als Molybdändisulfid (MoS2) bekannt sind. Die dünnschichtige Struktur von MoS2 enthält Defektzentren, die es chemisch aktiv machen und in Kombination mit modifizierter Gelatine ein flexibles Hydrogel ergeben, vergleichbar mit der Struktur von Götterspeise.

„Die Auswirkungen dieser Arbeit sind für den 3D-Druck weitreichend", sagte Dr. Akhilesh Gaharwar, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Biomedizinische Technik und Presidential Impact Fellow. "Diese neu entwickelte Hydrogeltinte ist hochgradig biokompatibel und elektrisch leitfähig und ebnet den Weg für die nächste Generation von tragbarer und implantierbarer Bioelektronik.”1

Die Tinte hat strukturviskose oder scherverdünnende Eigenschaften. Ihre nimmt Viskosität mit zunehmender Kraft ab, so dass sie im Inneren der Tube fest ist, aber beim Zusammendrücken eher wie eine Flüssigkeit fließt, ähnlich wie Ketchup oder Zahnpasta. Das Team hat diese elektrisch leitfähigen Nanomaterialien in eine modifizierte Gelatine eingearbeitet, um eine Hydrogeltinte mit Eigenschaften herzustellen, die für die Entwicklung von Tinte für den 3D-Druck wichtig sind.

„Diese 3D-gedruckten Geräte sind extrem elastisch und können zusammengedrückt, gebogen oder verdreht werden, ohne zu brechen", so Kaivalya Deo, Doktorand in der Abteilung für biomedizinische Technik und Hauptautor der Arbeit. „Darüber hinaus sind diese Geräte elektronisch aktiv, so dass sie dynamische menschliche Bewegungen überwachen können und den Weg für eine kontinuierliche Bewegungsüberwachung ebnen.”

Für den 3D-Druck der Tinte haben die Forscher im Gaharwar-Labor einen kostengünstigen, Open-Source 3D-Biodrucker mit mehreren Druckköpfen entwickelt, der voll funktionsfähig und anpassbar ist und mit Open-Source Tools und Freeware läuft. Dies ermöglicht es jedem Forscher, 3D-Biodrucker zu bauen, die auf seine eigenen Forschungsbedürfnisse zugeschnitten sind.

Die elektrisch leitfähige 3D-gedruckte Hydrogel-Tinte kann komplexe 3D-Schaltkreise erzeugen und ist nicht auf plane Designs beschränkt, so dass Forscher eine anpassbare Bioelektronik herstellen können, die auf patientenspezifische Anforderungen zugeschnitten ist.

Mit Hilfe dieser 3D-Drucker konnte Deo elektrisch aktive und dehnbare elektronische Geräte drucken. Diese Geräte weisen außergewöhnliche Dehnungsmessfähigkeiten auf und können für die Entwicklung anpassbarer Überwachungssysteme verwendet werden. Dies eröffnet ebenfalls neue Möglichkeiten für die Entwicklung dehnbarer Sensoren mit integrierten miroelektronischen Komponenten.

Eine der möglichen Anwendungen der neuen Tinte ist der 3D-Druck elektronischer Tätowierungen für Patienten mit Parkinson. Die Forscher stellen sich vor, dass ein gedrucktes E-Tattoo die Bewegungen des Patienten, einschließlich des Zitterns, überwachen kann.

Dieses Projekt wurde in Zusammenarbeit mit Dr. Anthony Guiseppi-Elie, Vizepräsident für akademische Angelegenheiten und Personalentwicklung am Tri-County Technical College in South Carolina, und Dr. Limei Tian, Assistenzprofessor für Biomedizintechnik an der Texas A&M University, durchgeführt.
Die Studie wurde vom National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering, dem National Institute of Neurological Disorders and Stroke und dem Texas A&M University President's Excellence Fund finanziert. Ein vorläufiges Patent auf diese Technologie wurde in Zusammenarbeit mit der Texas A&M Engineering Experiment Station angemeldet.

1 Die Studie wurde bei ACS Nano veröffentlicht.

Quelle:

Alleynah Veatch Cofas, Texas A & M University

Erste Versuche mit gedruckten Freiformkacheln aus Holzkurzfaserfilament. (Foto: LZH) Foto: LZH. Erste Versuche mit gedruckten Freiformkacheln aus Holzkurzfaserfilament.
19.09.2022

Nachhaltiger 3D-Druck: Bauelemente aus Naturfasern

Der 3D-Druck ist in der Architektur längst angekommen, jetzt soll er auch ökologisch nachhaltig werden: Das LZH forscht zusammen mit Partnern daran, wie man individuelle Bauelemente aus Naturfasern mittels Additiver Fertigung herstellen kann.

Im Projekt 3DNaturDruck sollen aus naturfaserverstärkten Biopolymeren im 3D-Druck architektonische Bauteile, wie etwa Fassadenelemente entstehen. Dafür werden die Wissenschaftler:innen die entsprechenden Kompositmaterialien aus Biopolymeren sowohl mit Naturkurzfasern, als auch mit Naturendlosfasern entwickeln und für die Verarbeitung mit dem additiven Fertigungsverfahren FDM (Fused Deposition Modeling) optimieren. Das Ziel der Projektpartner: Smarte und innovative Designs ermöglichen, die gleichzeitig ökologisch und nachhaltig sind.

Der 3D-Druck ist in der Architektur längst angekommen, jetzt soll er auch ökologisch nachhaltig werden: Das LZH forscht zusammen mit Partnern daran, wie man individuelle Bauelemente aus Naturfasern mittels Additiver Fertigung herstellen kann.

Im Projekt 3DNaturDruck sollen aus naturfaserverstärkten Biopolymeren im 3D-Druck architektonische Bauteile, wie etwa Fassadenelemente entstehen. Dafür werden die Wissenschaftler:innen die entsprechenden Kompositmaterialien aus Biopolymeren sowohl mit Naturkurzfasern, als auch mit Naturendlosfasern entwickeln und für die Verarbeitung mit dem additiven Fertigungsverfahren FDM (Fused Deposition Modeling) optimieren. Das Ziel der Projektpartner: Smarte und innovative Designs ermöglichen, die gleichzeitig ökologisch und nachhaltig sind.

Das Ziel: Hochentwickelte Bauteile aus nachhaltigen Materialien
Innerhalb des Projektes werden unterschiedliche naturfaserverstärkte Biopolymer-Komposite untersucht. Die Partner forschen sowohl an Verarbeitungsverfahren mit sehr kurzen Naturfasern, etwa aus Holz und Stroh, als auch an einem Verfahren für den Druck von Endlosfasern aus Hanf und Flachs in Kombination mit Biopolymeren. Das LZH entwickelt dann Prozesse für diese neuen Materialien und passt Werkzeuge und Düsengeometrien des FDM-Druckers an. Als Demonstrator soll ein Pavillon mit den 3D-gedruckten Fassadenelementen auf dem Campus der Universität Stuttgart entstehen.
 
Die Projektpartner wollen erforschen, wie mit der Additiven Fertigung Herstellungsverfahren für architektonische Bauteile vereinfacht werden können. Naturfaserverstärkte Biopolymere sind dabei besonders geeignet, um Bauteile mit komplexen Geometrien mit wenigen Arbeitsschritten und geringem Material- und Kostenaufwand zu realisieren. Mit ihrer Forschung arbeiten die Partner außerdem an gänzlich neuen Ausgangsbedingungen für die Fabrikation von neu entwickelten architektonischen Bauteilen: So lässt sich etwa die Topologieoptimierung von Bauteilen entsprechend ihrer tragwerkstechnischen Beanspruchung mit der Additiven Fertigung gut umsetzen.

Naturfaser-Trend in der Architektur auch mittels Additiver Fertigung ermöglichen
Interesse am Einsatz von Naturfasern in strukturellen Bauteilen in Architektur und Bauwesen ist groß, denn Naturfasern haben gleich mehrere Vorteile. Sie verfügen über gute mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig geringem Gewicht und sind in hohem Maß verfügbar. Als nachwachsende Ressource mit teilweise sehr kurzen Erneuerungszyklen sind sie außerdem ökologisch klar die bessere Alternative als synthetische Fasern.

In der Additiven Fertigung werden großformatige Elemente für den Architekturbereich bisher meist mit Polymeren auf Basis fossiler Rohstoffe gefertigt. Die Forschung im Projekt 3DNaturDruck soll die Verwendung von Naturfasern in der Architektur nun auch für die Additive Fertigung möglich machen.

Über 3DNaturDruck
Im Projekt 3DNaturDruck geht es um das Design und die Fabrikation von 3D-gedruckten Bauteilen aus Biokompositen unter Verwendung von Filamenten mit Endlos- und Kurznaturfasern.

Koordiniert wird das Projekt von der Abteilung Biobasierte Materialien und Stoffkreisläufe in der Architektur (BioMat) am Institut für Tragkonstruktion und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart. Projektpartner sind neben dem LZH das Fraunhofer-Institut für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) sowie die Industrieunternehmen Rapid Prototyping Technologie GmbH (Gifhorn), ETS Extrusionstechnik (Mücheln), 3dk.berlin (Berlin) und ATMAT Sp. Z o.o. (Krakau, Polen).

Das Projekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. unter dem Förderkennzeichen 2220NR295C gefördert.

Quelle:

Laser Zentrum Hannover e.V.

Grafik: Pixabay
11.01.2022

Innovationsnetzwerk FIMATEC startet in die zweite Förderphase

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.

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

Quelle:

Textination / IWS Innovations- und Wissensstrategien GmbH

Prototyping-Kit für vielfältige E-Textiles © Textile Prototyping Lab
14.09.2021

Art meets Science: Prototyping Lab für textile Elektronik

Wer bei Forschungslaboren nur an Schutzanzüge und Reinräume denkt, hat nicht ganz recht: Seit April sind in dem neuen Textile Prototyping Lab (TPL) im Berliner Fraunhofer IZM auch Schnittmuster, Nähte und Mannequins nichts Ungewöhnliches. Mit dem TPL gibt es nun einen Ort, an dem kreative High-Tech-Textilien entstehen und der sich bereits in der Gestaltung vom Stil üblicher Forschungslabore abgrenzt. Als kollaboratives Projekt mit der Kunsthochschule Berlin Weißensee wird hier textilintegrierte Elektronik für verschiedenste Anwendungsbereiche von Architektur bis Medizin erstellt.

Wer bei Forschungslaboren nur an Schutzanzüge und Reinräume denkt, hat nicht ganz recht: Seit April sind in dem neuen Textile Prototyping Lab (TPL) im Berliner Fraunhofer IZM auch Schnittmuster, Nähte und Mannequins nichts Ungewöhnliches. Mit dem TPL gibt es nun einen Ort, an dem kreative High-Tech-Textilien entstehen und der sich bereits in der Gestaltung vom Stil üblicher Forschungslabore abgrenzt. Als kollaboratives Projekt mit der Kunsthochschule Berlin Weißensee wird hier textilintegrierte Elektronik für verschiedenste Anwendungsbereiche von Architektur bis Medizin erstellt.

Seit der Eröffnung steht das Labor Designer*innen und Produktentwickelnden zur Verfügung, um individuelle Visionen im Bereich E-Textiles prototypisch umzusetzen. Dabei sind die Möglichkeiten nahezu unbegrenzt: Von Schnittstellen zwischen Textil und Elektronik bis hin zur Erprobung von Prozessketten können Teile oder sogar das gesamte Labor frei genutzt werden. Zusätzlich zur reinen Entwicklungs- und Aufbauarbeit können die Räumlichkeiten mit wenig Aufwand umgebaut und für Workshops oder Ausstellungen umfunktioniert werden.

Malte von Krshiwoblozki, der das Projekt am Fraunhofer IZM wissenschaftlich begleitet, nennt weitere Vorteile: „Nicht nur die modularen Arbeitsplätze und die Meeting-Area sind für gemeinsame Projektarbeiten attraktiv. Besonders der Maschinenpark bietet eine große Bandbreite für Interessierte. Der Arbeitsbereich ‚Nähen und Sticken‘ ist beispielsweise mit mehreren Nähmaschinen sowie einer computergesteuerten Stickmaschine ausgestattet. Er wird somit zum zentralen Punkt für das TPL, da die Textilveredelung mit kleinformatigen Maschinen im Fokus der Arbeiten dieses Labors steht.“ Ein weiterer Arbeitsbereich deckt mit einem Lasercutter und einem Schneideplotter das „Schneiden & Trennen“ ab. Hinzu kommen mehrere Pressen und Laminiergeräte, eine Lötstation sowie ein 3D-Drucker.

Im TPL können sich auch Einsteiger*innen im Bereich der E-Textiles versuchen und ihr Wissen erweitern: Außerordentlich hilfreich ist dabei das am Fraunhofer IZM entwickelte Prototyping-Kit, welches eine Serie von elektronischen Modulen, LEDs und Sensoren beinhaltet, die händisch genauso wie maschinell aufgestickt werden können.

„Für besonders langlebige Elektroniktextilien kann auch der von den Forschenden des Fraunhofer IZM entwickelte und aufgebaute Textilbonder in kooperativen Projekten des Textile Prototyping Lab genutzt werden. Die vielseitigen Module des Prototyping-Kits sind bewusst so ausgelegt, dass eine Integration ins Textil nicht nur mit klassischen textilen Technologien wie dem Sticken während der Prototyping-Phase erfolgen kann, sondern auch für anschließende industriellere Umsetzungen per Textilbonder. Ganz nach dem Motto ,Sharing is Caring‘ und dem Prinzip der Interdisziplinarität stehen wir am Fraunhofer IZM bei der Realisierung der Textilprojekte mit Rat und Tat zur Seite, sodass die Ideen der Kunstschaffenden mit weiteren Technologien angereichert werden können“, sagt Malte von Krshiwoblozki.

Die Zusammenarbeit zwischen der Kunsthochschule Berlin Weißensee und dem Fraunhofer IZM hat schon vor der Eröffnung des Labors Entwicklungen hervorgebracht, die Kunst und Forschung revolutionär verbinden. So entstand beispielsweise in Kooperation mit dem Designer Stefan Diez eine Lichtschiene aus einem weichen und leitfähigen Textilgurt. Für das Bildungs-Projekt Touch Tomorrow der Hans Riegel Stiftung wurde eine interaktive Jacke entwickelt, die über Armbewegungen die Farbe integrierter LEDs steuern kann. Das Team des Textile Prototyping Lab freut sich auf kommende, spannende und agile Umsetzungen und ist offen für Projektideen von Start-ups, KMU sowie Partnern aus der Industrie.

Quelle:

Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

(c) pixabay
10.11.2020

Mode- und Textilindustrie will trotz COVID-19-Pandemie nachhaltiger werden

  • Neue Forschungsergebnisse: Geschäftsführer wichtiger Mode-, Einzelhandels- und Textilunternehmen priorisieren nachhaltige Ausrichtung trotz COVID-19-Pandemie
  • Bedeutung von Daten für nachhaltiges Geschäftsmodell ist allgemein anerkannt, lückenhafte Erhebung legt aber bessere Datenqualität für schnelleren Wandel nahe
  • Trotz Covid-19 halten führende Modemacher häufig wechselnde, erschwingliche und nachhaltige Mode für machbar und nutzen Krise, um ihre Anstrengungen für mehr Nachhaltigkeit zu intensivieren

Eine neue Studie verdeutlicht das Ausmaß, in dem die Modeindustrie weltweit das Thema Nachhaltig-keit verfolgt.  Trotz der COVID-19-Pandemie betrachtet die Branche Nachhaltigkeit als zweitwichtigstes strategisches Ziel.

  • Neue Forschungsergebnisse: Geschäftsführer wichtiger Mode-, Einzelhandels- und Textilunternehmen priorisieren nachhaltige Ausrichtung trotz COVID-19-Pandemie
  • Bedeutung von Daten für nachhaltiges Geschäftsmodell ist allgemein anerkannt, lückenhafte Erhebung legt aber bessere Datenqualität für schnelleren Wandel nahe
  • Trotz Covid-19 halten führende Modemacher häufig wechselnde, erschwingliche und nachhaltige Mode für machbar und nutzen Krise, um ihre Anstrengungen für mehr Nachhaltigkeit zu intensivieren

Eine neue Studie verdeutlicht das Ausmaß, in dem die Modeindustrie weltweit das Thema Nachhaltig-keit verfolgt.  Trotz der COVID-19-Pandemie betrachtet die Branche Nachhaltigkeit als zweitwichtigstes strategisches Ziel.

Die neuen Erkenntnisse des U.S. Cotton Trust Protocol und der Economist Intelligence Unit (EIU) basie-ren auf einer Umfrage unter 150 Spitzenmanagern großer europäischer und US-amerikanischer Mode-, Einzelhandels- und Textilunternehmen sowie ausführlicher Interviews mit namhaften Modemarken wie Puma, H&M und Adidas. Die Ergebnisse des gemeinsamen Berichts „Is Sustainability in Fashion?“ erscheint zu einem Zeitpunkt, in dem die Modebranche vor einer richtungsweisenden Ent-scheidung steht: weiter in Nachhaltigkeit investieren oder die Bemühungen angesichts der Pandemie zurückfahren.

Für Manager in Mode, Handel und Textilwirtschaft ist Nachhaltigkeit entscheidend für Erfolg
Trotz der Pandemie betrachten viele der globalen Spitzenmarken der Studie zufolge Nachhaltigkeit mittlerweile als entscheidenden Faktor für ihren Geschäftserfolg. Die Mehrheit der befragten Füh-rungskräfte (60 %) nannte die Umsetzung von Nachhaltigkeitsmaßnahmen als eines der beiden wich-tigsten strategischen Ziele für ihr Unternehmen. Nur die Verbesserung des Kundenerlebnisses war mit 64 % noch wichtiger. Dagegen beurteilt nicht einmal jeder sechste Befragte (14%) die Interessen der Aktionäre als wichtigstes Unternehmensziel.

Manager geben in der Studie an, dass sie Maßnahmen für mehr Nachhaltigkeit in der gesamten Lieferkette ihres Unternehmens einführen. Von der Beschaffung nachhaltig produzierter Rohstoffe (65%) über die Einführung eines Kreislaufwirtschaftssystems und der Reduzierung von Treibhausgasen (51%) bis hin zu Investitionen in neue Technologien wie 3D-Druck und Blockchain (41%). Insgesamt zeigte sich die Mehrheit (70%) optimistisch, dass schnell wechselnde, erschwingliche und zugleich nachhaltige Mode machbar ist.

Daten als entscheidender Faktor
Daten bilden eine wichtige Grundlage für den Erfolg der unternehmerischen Nachhaltigkeit, lautet eine wesentliche Erkenntnis aus der Untersuchung des U.S. Cotton Trust Protocol und der EIU. Gefragt nach den aktuellen Maßnahmen für eine nachhaltigere Gestaltung ihrer Unternehmen, nannten die Firmenlenker mit 53% Prozent die Erfassung von Daten aus dem gesamten Unternehmen und der Lieferkette zur Leistungserfassung besonders häufig. Nur die Entwicklung und Umsetzung einer Strategie für ökologische Nachhaltigkeit mit messbaren Zielen war den Befragten (58%) noch wichtiger.

Daten sind für die Führungskräfte dabei nicht nur kurzfristig relevant. Drei von zehn Studienteilnehmern (29%) betrachten die Verfügbarkeit verlässlicher Daten als wesentlichen Faktor für mehr Nachhaltigkeit im kommenden Jahrzehnt. Des Weiteren sehen fast drei Viertel der Befragten (73%) globale Benchmarks und Schwellenwerte als wirksames Mittel zur Messung der Nachhaltigkeitsleistung und zur Förderung des gesamten Fortschritts in der Branche.

Probleme mit lückenhafter Datenerhebung
Obwohl die befragten Unternehmen Daten eine hohe Bedeutung beimessen, zeigen die Ergebnisse der Studie, dass die Beschaffung qualitativ hochwertiger Daten für Top-Modemarken, Einzelhändler und Textilunternehmen eine echte Herausforderung darstellen kann.

In der Umfrage berichten Entscheider in Unternehmen von relativ hohen Datenerhebungsraten über die Nachhaltigkeitspraktiken ihrer Zulieferer. Diesen Befund unterstützen auch Interviews mit führenden Marken (65%) und Interviews zu Arbeitnehmerrechten, Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz in der Lieferkette (62%). Allerdings misst ein erheblicher Anteil der Unternehmen (45%) nicht die Treibhausgasemissionen der gesamten Produktion, oder der Herstellung und des Vertriebs der verkauften Produkte. Darüber hinaus erfassen 41% der befragten Unternehmen nicht, wie viel Wasser und Strom für die Produktion der von ihnen bezogenen Rohstoffe verbraucht wird.

In Zukunft sieht mehr als ein Viertel (26%) der Entscheider einen Mangel an verfügbaren und leicht zu-gänglichen Daten als Hindernis für die branchenweite Zusammenarbeit im Bereich Nachhaltigkeit. Wie einige Befragte im Interview erklärten, ist die Datenerhebung zwar schwierig, aber dennoch wichtig.

Gary Adams, Präsident des U.S. Cotton Trust Protocol, zur Untersuchung: „Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass Marken ihre unternehmerische Nachhaltigkeit weiterentwickeln müssen. Präzise und zuverlässige Daten unterstützen die Unternehmen bei dieser Herausforderung. Daten weisen nicht nur harte Arbeit und Fortschritte nach, sie zeigen auch, wo weitere Verbesserungen möglich sind. Das Cotton Trust Protocol bietet deswegen eine besonders robuste Datengrundlage für ein wesentliches Material der Industrie – Baumwolle. Unternehmen profitieren so von einem außergewöhnlich hohen Maß an Transparenz.“

Partnerschaft ermöglicht weitere Fortschritte
Mode, Einzelhandel und Textilwirtschaft können den Wandel nicht isoliert vorantreiben, so eine weitere zentrale Erkenntnis der Studie. Stattdessen ist eine branchenübergreifende Zusammenarbeit notwendig. Ein Vertreter des kalifornischen Modelabels Reformation zufolge geschieht dies bereits: „Wir freuen uns über die Kooperation in der gesamten Branche und gehen davon aus, dass die Zusammenarbeit künftig weiter zunimmt.“

Im Hinblick auf externe Unterstützung zur Steuerung dieser Entwicklung betrachten die befragten Un-ternehmensführer weitere Regulierungen nicht unbedingt als geeignete Lösung. Die UN-Ziele für eine nachhaltige Entwicklung sowie staatliche Eingriffe wurden jeweils nur von einem Viertel der Befragten (jeweils 24%) als treibende Kraft für nachhaltige Veränderungen genannt. Regulatorische Anforderun-gen zählen für ein Drittel (33%) der befragten Wirtschaftsführer zu den drei wichtigsten Faktoren für den Fortschritt nachhaltiger Entwicklungen im nächsten Jahrzehnt.

Jonathan Birdwell, Regional Head of Public Policy and Thought Leadership, The Economist Intelligence Unit: „Aus den Umfrageergebnissen und unseren Interviews mit Wirtschaftsführern geht klar hervor, dass die Branche beim Thema Nachhaltigkeit deutliche Fortschritte machen möchte. Wir waren besonders beeindruckt von der Tatsache, dass Nachhaltigkeit weitgehend als vorwettbewerblich aufgefasst wird. Hinter den Kulissen teilen Unternehmen ihre Ressourcen und Erfahrungen.“

Auswirkungen von Covid-19  
Die Entschlossenheit für nachhaltigere Vorgehensweisen steht der gesellschaftlichen und ökonomischen Unsicherheit der COVID-19-Pandemie gegenüber. Allerdings gaben nur etwas mehr als die Hälfte der Befragten (54%) an, dass Nachhaltigkeit durch die Krise innerhalb der Branche an Priorität verlieren würde.

Das U.S. Cotton Trust Protocol ist eine junge Initiative, die einen neuen Standard für nachhaltig angebaute Baumwolle definiert. Durch die enge Zusammenarbeit mit den Erzeugern liefert das U.S. Trust Protocol präzise und konsistente Daten zu sechs wichtigen Nachhaltigkeitskennzahlen, die von der unabhängigen Prüfstelle Control Union Certification kontrolliert werden. Die Kennzahlen umfassen unter anderem THG-Emissionen, Wasserverbrauch, Bodenkohlenstoff und Bodenverlust. Zum ersten Mal können Unternehmen jedes Jahr auf Daten der verantwortlichen Betriebe zugreifen und die gesamte Wertschöpfungskette ihrer Baumwolle somit vom Feld bis zur Auslage im Einzelhandel zurückverfolgen.

Forschungsergebnisse auf der Grundlage einer quantitativen Umfrage unter 150 Führungskräften in der Mode-, Einzelhandels- und Textilindustrie in Europa und den Vereinigten Staaten, die von der Economist Intelligence Unit zwischen dem 9. Juli und dem 28. Juli 2020 durchgeführt wurde. Die Umfrage wurde durch qualitative Erkenntnisse aus Interviews mit zehn Fachleuten aus dem Bereich Mode und Nachhaltigkeit ergänzt.

Schutzmasken für das Universi-tätsklinikum Augsburg (c) Fraunhofer IGCV
14.04.2020

Schutzausrüstung aus dem 3D-Drucker

  • Fraunhofer IGCV liefert Schutzausrüstung aus dem 3D-Drucker an das Universitätsklinikum Augsburg

Seit mehr als einer Woche versorgt das Institut für Materials Resource Management der Universität Augsburg das Universitätsklinikum Augsburg mit Schutzmasken aus dem 3D-Drucker. Um den enormen Bedarf an unbedingt notwendiger Schutzausrüstung für das Klinikpersonal decken zu können, wurde ein Aufruf zur Unterstützung an Kooperationspartner gesendet – Hochschule Augsburg und Fraunhofer IGCV springen ein.

  • Fraunhofer IGCV liefert Schutzausrüstung aus dem 3D-Drucker an das Universitätsklinikum Augsburg

Seit mehr als einer Woche versorgt das Institut für Materials Resource Management der Universität Augsburg das Universitätsklinikum Augsburg mit Schutzmasken aus dem 3D-Drucker. Um den enormen Bedarf an unbedingt notwendiger Schutzausrüstung für das Klinikpersonal decken zu können, wurde ein Aufruf zur Unterstützung an Kooperationspartner gesendet – Hochschule Augsburg und Fraunhofer IGCV springen ein.

Eine bestmögliche medizinische Versorgung aufrechterhalten: Im Rahmen der Corona-Pandemie ist dies nur möglich, wenn Ärzte und Klinikpersonal vor Infektionen geschützt werden. Atemmasken können verhindern, sich über Mund und Nase mit dem Virus zu infizieren. Doch auch Schutzbrillen und Gesichtsmasken sind unabdingbare Bestandteile der persönlichen Schutzausrüstung: mit ihnen lässt sich eine Infektion über die Augen abwehren. Was aber, wenn letztere aufgrund aktuell enormer Nachfragen nicht mehr lieferbar sind? Eine massive Herausforderung, der sich Ende März auch das Universitätsklinikum Augsburg stellen musste. Die Idee: Schutzmasken aus dem 3D-Drucker.

Schnelle Kommunikation im Forschungsnetzwerk: Produktion von 3D-gedruckten Teilen fährt in kürzester Zeit hoch
Kurzerhand wurde universitätsintern nach Möglichkeiten der Fertigung via 3D-Druck gesucht. Prof. Dr. Markus Sause und Prof. Dr. Kay Weidenmann des Instituts für Materials Resource Management der Universität Augsburg sagten augenblicklich zu und setzten alle Hebel in Bewegung, um die Produktion schnellstmöglich zu starten. Zur Bereitstellung möglichst vieler Schutzmasken in kürzester Zeit ging außerdem ein Aufruf an bestehende Kooperationspartner. Bei ihrem direkten Kollegen Prof. Dr. Johannes Schilp, Professor für Produktionsinformatik an der Universität Augsburg und Hauptabteilungsleiter Verarbeitungstechnik am Augsburger Fraunhofer IGCV wurden sie fündig: Max Horn, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut, und auch Paul Dolezal vom FabLab (Fabrikationslabor) der Hochschule Augsburg sagten sofort ihre Hilfe zu. »Dank der großartigen Zusammenarbeit unseres Teams wurden wenige Stunden nach dem ersten Telefonat bereits die ersten Teile in unserem Labor für additive Fertigung hergestellt«, erinnert sich Max Horn. »Mit Unterstützung von der Hochschule Augsburg und dem Fraunhofer IGCV konnte die Produktionskapazität von 50 Masken pro Tag deutlich gesteigert werden«, freut sich Markus Sause.

Masken drucken mit Fused Deposition Modeling (FDM)
Als Herstellungsverfahren für den Gesichtsschutz wurde das Fused Deposition Modeling (FDM) ausgewählt. Dies bedeutet, dass die Maske entsteht, indem schmelzfähiger Kunststoff durch eine Düse gedrückt und schichtweise in einzelnen Bahnen aufgetragen wird. Neben einem umfangreichen Labor für metallbasierte additive Fertigung betreibt das Fraunhofer IGCV eine neue Laboreinheit mit verschiedenen FDM-Druckern. Aufgrund der Einfachheit des Verfahrens und seiner großen Flexibilität eignet es sich insbesondere für Prototypen und Musterbauteile. »Die gefertigten Masken sind aber keinesfalls nur Anschauungsobjekte«, ergänzt Georg Schlick, Abteilungsleiter Komponenten und Prozesse am Fraunhofer IGCV. Für die Teile verarbeitete das Team langlebige Polymere, die eine gute Beständigkeit gegen die im Klinikum verwendeten Desinfektionsmittel haben. Dadurch entstehen hochwertige Komponenten, welche sich bestens für die Mehrfachverwendung eignen.

Additive Fertigung für flexible Produktion
Inzwischen wurden einige Engpässe überwunden: Im Institut für Materials Resource Management der Universität Augsburg sattelt man für die Herstellung der Gesichtsmasken wieder auf Produktionsverfahren um, welche besser für die Herstellung großer Stückzahlen geeignet sind. »Die große Stärke der Additiven Fertigung liegt eher in der Herstellung sehr komplexer Komponenten mit geringeren Stückzahlen«, erläutert Matthias Schmitt, Gruppenleiter für Additive Fertigung am Fraunhofer IGCV. »Der 3D-Druck ermöglicht es uns aber eben auch, sehr kurzfristig zu handeln und fehlende Kapazitäten für beinahe beliebige Komponenten ganz nach Bedarf auszugleichen«, so Schmitt weiter. Durch die Flexibilität, Leistungsbereitschaft und die Kompetenzen aller Kooperationspartner konnte binnen weniger Tage eine vollständige Produktions- und Lieferkette für die Gesichtsmasken umgesetzt werden. Georg Schlick betont daher die Notwendigkeit einer guten Vernetzung und eines schnellen Austauschs zwischen den Forschungseinrichtungen. »Die enge Vernetzung innerhalb der 3D-Druck Community ermöglicht kurze Kommunikationswege und schnelles Handeln. Das kann in diesem Fall Leben retten.«

Quelle:

Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV

Das neue AddiTex-Compound kommt als Filament für den 3D-Druck aus dem Extruder. © Fraunhofer UMSICHT
12.11.2019

FRAUNHOFER UMSICHT: COMPOUNDS FÜR ADDITIVE FERTIGUNG, GEOTEXTILIEN UND WEARABLES

Ob biologisch abbaubare Geotextilien, Wearables aus thermoplastischen Elastomeren oder Funktions-Textilien aus dem 3D-Drucker – die Bandbreite der am Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT entwickelten Kunststoffe ist groß.

Einblicke in diese Projekte gab es vom 16. bis 23. Oktober in Düsseldorf: Auf der K stellten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre Arbeit an thermisch und elektrisch leitfähigen, biologisch abbaubaren, biobasierten sowie für die additive Fertigung geeigneten Compounds vor.

Ob biologisch abbaubare Geotextilien, Wearables aus thermoplastischen Elastomeren oder Funktions-Textilien aus dem 3D-Drucker – die Bandbreite der am Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT entwickelten Kunststoffe ist groß.

Einblicke in diese Projekte gab es vom 16. bis 23. Oktober in Düsseldorf: Auf der K stellten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre Arbeit an thermisch und elektrisch leitfähigen, biologisch abbaubaren, biobasierten sowie für die additive Fertigung geeigneten Compounds vor.

Textile Verbundwerkstoffe aus dem 3D-Drucker
Im Projekt »AddiTex« sind Kunststoffe entstanden, die mit Hilfe des 3D-Drucks schichtweise auf Textilien aufgetragen werden und diesen funktionale Eigenschaften verleihen. Eine besondere Herausforderung bei der Entwicklung war die permanente Haftung: Der aufgedruckte Kunststoff sollte sowohl eine feste Verbindung mit dem Textil eingehen als auch ausreichend flexibel sein, um Bewegungen und Drehungen mitmachen zu können.

Entwickelt wurden ein flexibles und flammgeschütztes Compound, das sich besonders für die Anwendung im Bereich des textilen Sonnen- und Schallschutzes eignet, sowie ein steifes Compound, das u. a. bei der Formverstärkung für Schutz- und Funktionsbekleidung zum Einsatz kommt.

Geotextilfilter für die technisch-biologische Ufersicherung
Geotextilfilter für die technisch-biologische Ufersicherung stehen im Zentrum des Projektes »Bioshoreline«. Dahinter verbergen sich stufenweise biologisch abbaubare Vliese, die eine naturnahe Ufergestaltung von Binnenwasserstraßen mit Pflanzen ermöglichen. Sie bestehen aus nachwachsenden Rohstoffen und sollen im Anfangszustand den Boden im Uferbereich stabilisieren, bis die Pflanzenwurzeln ausreichend gewachsen sind, und sowohl Filter- als auch Rückhaltefunktionen übernehmen. Die Alterung und der biologische Abbau der Vliese beginnen unmittelbar nach der Installation, bis die Vliese nach und nach vollständig abgebaut sind.

Aktuell werden Prototypen der Geotextilfilter geprüft. Wissenschaftlerinnen bewerten die ober- und unterirdisch gebildete Pflanzenmasse mit und ohne Geotextilfilter sowie den Einfluss des Bodentyps auf das Pflanzenwachstum und den biologischen Abbau des Filters.

Wearables aus thermoplastischen Elastomeren
Darüber hinaus werden am Fraunhofer UMSICHT neuartige, elektrisch leitfähig eingestellte und flexible Compounds entwickelt, die zu Thermoplast-basierten Bipolarplatten verarbeitet werden können. Diese Kunststoffe sind elektrisch hochleitfähig, flexibel, mechanisch stabil, gasdicht und chemisch resistent sowie – in Abhängigkeit des Füllgrades an elektrisch leitfähigen Additiven – vielfältig nutzbar. Zum Beispiel in elektrochemischen Speichern (Batterien), in Energiewandlern (Brennstoffzellen), in chemikalienresistenten Wärmeübertragern oder als Widerstandsheizelemente.

Ein weiteres mögliches Einsatzgebiet dieser Kunststoffe: Wearables. Diese tragbaren Materialien lassen sich mit den neuen Compounds nämlich einfach und günstig herstellen. Denkbar ist u. a., Kleidungsstücke wie eine Weste mit Hilfe von Widerstandsheizelementen zu formen. Der Gedanke dahinter heißt Power-to-Heat und ermöglicht die direkte Umwandlung von Energie in Wärme.

FÖRDERHINWEISE
»AddiTex« wird gefördert mit einer Zuwendung des Landes Nordrhein-Westfalen unter Einsatz von Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 »Investitionen in Wachstum und Beschäftigung«. Projektträger: LeitmarktAgentur.NRW • Projektträger Jülich.
Die Förderung des Vorhabens »Bioshoreline« (Förderkennzeichen: 22000815) erfolgt aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages.

Nähere Informationen online unter: https://www.umsicht.fraunhofer.de/de/referenzen/additex.html

 

Weitere Informationen:
Fraunhofer-Institute UMSICHT K 2019
Quelle:

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Textildruckerei Mayer: Innovationsmanagement auf Schwäbisch © Textildruckerei Heinrich Mayer GmbH
03.09.2019

CEO Michael Steidle (Textildruckerei Mayer): Innovationsmanagement auf Schwäbisch

  • „Weiter so ist keine Option!"

Die Textildruckerei Mayer ist ein Familienunternehmen auf der Schwäbischen Alb. Führend in der textilen Druckveredelung, im Sieb-, Rouleaux-, Rotations-, Sublimations- und Flockdruck sowie in der 3D-Beschichtung setzt es seine Kompetenzführerschaft zunehmend im Bereich technischer Textilien ein. Ein firmeneigenes Qualitätsmanagement sichert die Rückverfolgbarkeit aller Produktionsabläufe, ein Umweltportfolio den effizienten Energie-, Nachhaltigkeits- und Ressourcenumgang. Textination sprach mit dem Geschäftsführer Michael Steidle.

  • „Weiter so ist keine Option!"

Die Textildruckerei Mayer ist ein Familienunternehmen auf der Schwäbischen Alb. Führend in der textilen Druckveredelung, im Sieb-, Rouleaux-, Rotations-, Sublimations- und Flockdruck sowie in der 3D-Beschichtung setzt es seine Kompetenzführerschaft zunehmend im Bereich technischer Textilien ein. Ein firmeneigenes Qualitätsmanagement sichert die Rückverfolgbarkeit aller Produktionsabläufe, ein Umweltportfolio den effizienten Energie-, Nachhaltigkeits- und Ressourcenumgang. Textination sprach mit dem Geschäftsführer Michael Steidle.

Die Textildruckerei Heinrich Mayer GmbH ist ein Familienunternehmen, das seit 45 Jahren in der textilen Druckveredelung tätig ist. Wenn Sie sich jemandem, der das Unternehmen nicht kennt, in 100 Worten vorstellen müssten: Was macht Sie einzigartig?
Unser Familienunternehmen mit Sitz im ländlichen Baden-Württemberg hat sich in den vergangenen rund zehn Jahren von einer klassischen Textildruckerei zu einem Systemlieferanten gewandelt. Eine zentrale Voraussetzung dafür ist unser Wissen um die eigenen Stärken. Wir setzen auf bewährte Drucklösungen. Die tauschen wir nicht vorschnell gegen den neusten Trend aus. Stattdessen prüfen wir, ob sich eine andere, innovative Verwendung dafür finden lässt. Oder sich Bewährtes mit Neuem kombinieren lässt. So konnten wir beispielsweise elektronische Anforderungen drucktechnisch lösen. In dem Bereich liegt unser zweiter Schwerpunkt. Ich bin Elektronikermeister und habe meine Ausbildung beim Waagenbauer Bizerba gemacht. Zu der Textilindustrie kam ich über meine Frau.

In welchem Produktbereich fordern Markt und Kunden Sie besonders heraus? Und auf welchen gesellschaftlich relevanten Themenfeldern sehen Sie in den nächsten 10 Jahren besonders großen Innovationsbedarf? Wie ist Ihre Einschätzung, dass die Textilveredlung dafür Lösungen anbieten können wird?
Mobilität ist ein Thema, das uns alle in den nächsten Jahren noch schwer beschäftigen wird. In diesem Bereich ist Trumpf, was wenig Gewicht mitbringt, ressourcenschonend herstellbar und leicht formbar ist. All diese Anforderungen erfüllen textile Trägermaterialien und Composites. In der Öffentlichkeit und auch in unseren Zielbranchen sind Textilien als reiner Werkstoff jedoch noch zu wenig bekannt. Dieses Verständnis gilt es zu fördern.

Waren Mode und Bekleidung gestern und bedeuten hybride Produktentwicklungen wie Ihre keramikbeschichteten High-Tech-Gewebe die Zukunft? Wann müsste der Firmenname angepasst werden, und wie lange werden Sie Ihre breite Produkt- und Dienstleistungspalette noch beibehalten?
Richtig ist auf jeden Fall, dass der Textilmarkt, also der Bekleidungssektor, in Deutschland immer kleiner wird, während der Markt für technische textile Lösungen wächst. Das hat natürlich aus auch Auswirkungen auf unser Geschäft und unsere Schwerpunkte. Textilien sind heute in so vielen Produkten enthalten – das hätten wir uns früher nie träumen lassen!

Was den Firmennamen anbelangt, so haben wir darüber ausgiebig diskutiert. Wir haben entschieden, ihn beizubehalten, weil er weiterhin richtig ist. Die Textilien, von denen wir sprechen, sind zwar mehrheitlich ein funktionaler Werkstoff, aber sie bleiben doch Textilien. Und die Technik, mit der wir unsere High-Tech-Beschichtungen herstellen, ist weiterhin die Drucktechnik …

„Ohne Innovation keine Zukunft“ –Sie feiern in fünf Jahren den 50. Geburtstag des Unternehmens, mit welchen unternehmenerischen Grundsatzentscheidungen werden Sie dann die Zukunft Ihrer Kunden und Mitarbeiter gesichert haben?
Die Grundsatzentscheidung haben Sie bereits genannt. Sie lautet: „Innovation, Innovation, Innovation.“ Wir können unsere Zukunft nur durch Innovation sichern. Das heißt, wir müssen uns permanent hinterfragen, und die Bereitschaft mitbringen, uns breit zu interessieren, also auf Messen und Ausstellungen gehen und festzustellen, was die Leute suchen.

Innovationsmanager oder Tüftler: Was bedeutet es für einen mittelständischen Familienbetrieb hoch oben auf der Schwäbischen Alb, sich über Spezialitäten in der Nische profilieren zu müssen? Welche Vorteile sehen Sie gegenüber großen Unternehmen?
Die Schwäbische Alb ist eine traditionelle Textilregion. 1980 haben rund 30 000 Menschen hier in der Textilindustrie gearbeitet. 2005 war es gerade noch ein Sechstel. Da bleibt einem nicht viel anderes übrig, als sich profitable Nischen zu suchen und klares Profil zu zeigen. Das Besondere ist vielleicht, dass wir damit gerade hier nicht allein sind. Im Grunde haben alle erfolgreich arbeitenden Textilbetriebe in unserer Region einen ähnlichen Prozess hinter sich.

Als kleiner – und noch dazu inhabergeführter – Betrieb haben wir die kürzesten und schnellsten Entscheidungswege. Das macht uns flexibler als ein großes Unternehmen. Ein Budget wird auch nicht fünfmal hinterfragt, sondern es wird entschieden. Wenn wir einen Versuch machen, können wir ihn abends bewerten und am nächsten Tag bereits reagieren. Wenn etwas nicht funktioniert, brauchen wir auch keine Besprechung mehr – dann war’s das eben.

Gleichzeitig haben wir nicht automatisch ein Budget für Forschung und Entwicklung. Das müssen wir uns erst mal anderswo herausschnitzen. Und zwar im Bewusstsein, dass es auch für den Mülleimer sein kann. Im Rahmen dieses Budgets hat man dann aber als Unternehmer größtmöglichen Freiraum.

Neue Wege zu gehen, bedeutet Entscheidungsfreudigkeit, Überwindung von Ängsten - und damit auch Mut zum Scheitern. Nicht jedes Projekt kann gelingen. Über welche unternehmerische Entscheidung sind Sie im nachhinein besonders froh, sie getroffen zu haben? Was macht Sie stolz?
Das ist leicht (Michael Steidle lacht)! Wir haben die Anfrage eines Unternehmens verwirklicht, die uns über Monate hinweg angetrieben hat, die am Ende auch den persönlichen Ehrgeiz geweckt hat. Das war der Einstieg in diese technischen Beschichtungen, der Schlüsel und Türöffner für die technischen Textilien überhaupt. Dabei habe ich, quasi zufällig, alte Ressourcen wieder belebt. Also meine Kenntnisse in der Elektronik. Da habe ich begriffen, dass man mit einem Textil auch ganz andere Sachen machen kann. Wenn man dann nach zwei, drei Jahren das fertige Produkt im Verkauf sieht, dann macht das die ganze Mannschaft stolz!

Jeder für sich und Gott für uns alle: Mit welchen Sparten in der Textilindustrie und aus benachbarten Branchen wünschen Sie sich über Wettbewerbergrenzen hinaus eine engere Kooperation? Für welche übergeordneten Problemstellungen halten Sie das für unabdingbar?
Eigentlich geht es da weniger um Wettbewerbsgrenzen – wobei Kooperationen mit innovativen Wettbewerbern dem Endprodukt immer guttun würden, aber das ist ja in jeder Industrie so!

Für uns ist die Zusammenarbeit mit anderen Unternehmen der textilen Kette wichtig, also den vorgelagertern Unternehmen. Nehmen wir an, ich suche für meine Beschichtung einen speziellen Stoff, der wiederum aus einem speziellen Garn hergestellt werden soll. Schon bin ich auf zwei Unternehmen angewiesen. Zum Glück haben wir innovative Unternehmen direkt vor der Haustür. Manchmal müssen wir aber auch weitergehen, um den richtigen Partner zu finden. Eigenschaften wie Risikobereitschaft, ein gemeinsames unternehmerisches Interesse und die Leidenschaft für Endprodukt sind bei einer erfolgreichen Kooperation enorm wichtig.

Sie arbeiten projektbezogen gemeinsam mit Ihren Kunden, mit Universitäten, Fachinstituten und Forschungseinrichtungen an marktreifen Lösungen. Denken Sie, Deutschland ist ein guter Nährboden für innovative Unternehmer? Was sollte geschehen, um im internationalen Wettbwerb erfolgreich zu bleiben?
Die Zusammenarbeit mit den Instituten ist absolut sinnvoll; schließlich ist es ihre Aufgabe, für Unternehmen Forschungen anzustellen, die diese allein nicht schultern können. Prüfeinrichtungen gehören dazu, genauso wie das Beantragen von Fördergeldern, das nur in Zusammenarbeit mit Forschungsinstituten möglich ist. Allerdings sind sie öffentliche Einrichtungen und haben daher per se eine andere Zielsetzung als ein Unternehmen: Wir müssen eine vielversprechende Idee schnellstmöglich auf den Markt bringen, damit sie einen Ertrag bringt. Diesen Druck hat ein Forschungsinstitut nicht.

Und Deutschland als Standort? Deutschland ist ein genialer Standort! Aber wir haben ein Infrastrukturproblem: Damit meine ich Straßen und Internet-Anbindung genauso wie den Zugang zu Fördergeldern oder Risikokapital. Das gibt es in Deutschland im eigentlichen Sinne sowieso kaum. Geldgeber für eine Idee zu finden, ist deshalb enorm schwierig.

Ein Beispiel: Ich habe für eine Beschichtungsinnovation im Laufe der Jahre rund 14 000 Euro Fördergelder bekommen. Ein amerikanischer Unternehmer hatte eine ganz ähnliche Idee. Er konnte innerhalb von drei Jahren etwa 35 Millionen Dollar einsammeln, durch Wagniskapital, Crowd-Funding und Fördermittel. Der wußte am Ende gar nicht mehr, wofür er das ganze Geld sinnvoll ausgeben sollte!

Außerdem ist für uns als Unternehmen in Deutschland der große, offene Wirtschaftsraum Europa wichtig!

Sie sind die erste Textildruckerei, die sowohl für Siebdruck als auch für Rotations-und Rouleaux-Druck nach dem GOTS-Standard zertifiziert wurde. Für wie wichtig halten Sie solche Zertifizierung als Alleinstellungsmerkmal im Wettbwerb?
Solche Zertifizierungen sind wichtig, weil wir mit Kunden aus dem gehobenen und dem Premiumsegment zusammenarbeiten. Gerade in Zeiten, in denen – ohne Zweifel berechtigt – immer größere Anforderungen an ein nachhaltiges Wirtschaften gestellt werden und auch die Außendarstellung eine stetig wachsende Aufmerksamkeit erfährt, können wir so unsere Auftraggeber unterstützen. Wir bieten deshalb verschiedene Druckverfahren an, die alle zertifiziert sind. Über eines müssen wir uns jedoch im Klaren sein: Würden wir – und alle anderen Mitglieder der textilen Kette – die Mehrkosten einfordern, wäre der Preisaufschlag so enorm, dass ihn keiner mehr akzeptieren würde.

Wie empfinden Sie den Willen zur Leistungsbereitschaft in der nachrückenden Generation? Und wem würden Sie empfehlen, in die Textilindustrie zu gehen und wem davon abraten?
Wir arbeiten sehr viel mit Studenten und Praktikanten zusammen; jedes Jahr geben wir zwei Studierenden die Möglichkeit, für ihre Master-Arbeit bei uns im Hause zu arbeiten und zu forschen. Oft erleben wir bei diesen Nachwuchskräften großes Engagement und den Ehrgeiz, das eigene Projekt zu einem sinnvollen Abschluss zu bringen. Gleichzeitig fällt es uns schwer, unsere Lehrstellen zu besetzen; die Vorstellung, fünf Tage die Woche acht Stunden zu arbeiten, scheint abschreckend zu sein.

Und wem würde ich empfehlen, in die Textilindustrie zu gehen? Jahrzehntelang haben wir unserem Nachwuchs ja vehement von der Textilindustrie abgeraten, weil angeblich ohne Zukunft … Als echte High-Tech-Industrie ist sie interessant für Ingenieure, Verfahrenstechniker, Chemiker oder Elektroniker. Ganz wichtig: Leute mit Visionen! Wer die klassische Textilindustrie sucht, muss bereit sein, weltweit zu arbeiten, dann wird man nicht arbeitslos. Viele Unternehmen suchen händeringend Betriebsleiter oder Geschäftsführer für ihre außereuropäischen Niederlassungen.

 

EuroShop 2017 © Messe Duesseldorf / ctillmann
18.10.2016

EUROSHOP 2017 – „SCHAUFENSTERFIGUREN: ECHTE STIMMUNGSMACHER!“

  • Visuelles Marketing wird angesichts der E-Commerce-Konkurrenz für den stationären Handel wichtiger
  • Display Mannequins stehen dabei im Fokus
  • Emotionalität ist entscheidend
  • Auch Individualität und Flexibilität sind gefragt
  • Der Trend geht zu semi-abstrakten Figuren, wobei es regionale und Genre-Unterschiede gibt
  • Customized-Anteil steigt
  • Nachhaltigkeit bleibt nachhaltig Thema

 Die EuroShop zählt zu den Messen, die stets auch optisch reich an Highlights sind. Besonderen Hochgenuss bietet dabei naturgemäß die Visual Merchandising Halle, Ausstellungsort der Display Mannequins und Store Window Decorations. Im März 2017 ist es die Halle 11 des Düsseldorfer Messegeländes (statt bisher der Halle 4), die sich in eine POS-Erlebniswelt verwandeln wird. Viel Aufmerksamkeit dürfte ihr gewiss sein.

  • Visuelles Marketing wird angesichts der E-Commerce-Konkurrenz für den stationären Handel wichtiger
  • Display Mannequins stehen dabei im Fokus
  • Emotionalität ist entscheidend
  • Auch Individualität und Flexibilität sind gefragt
  • Der Trend geht zu semi-abstrakten Figuren, wobei es regionale und Genre-Unterschiede gibt
  • Customized-Anteil steigt
  • Nachhaltigkeit bleibt nachhaltig Thema

 Die EuroShop zählt zu den Messen, die stets auch optisch reich an Highlights sind. Besonderen Hochgenuss bietet dabei naturgemäß die Visual Merchandising Halle, Ausstellungsort der Display Mannequins und Store Window Decorations. Im März 2017 ist es die Halle 11 des Düsseldorfer Messegeländes (statt bisher der Halle 4), die sich in eine POS-Erlebniswelt verwandeln wird. Viel Aufmerksamkeit dürfte ihr gewiss sein. Denn angesichts der E-Commerce-Konkurrenz werden das visuelle Marketing und daraus resultierend ein emotionaler, individueller Auftritt für stationäre Einzelhändler immer wichtiger. „Das Bedürfnis der Konsumenten nach Emotionen wird das übergeordnete Thema der EuroShop werden“, ist nicht nur Andreas Gesswein überzeugt, CEO des Unternehmens Genesis Display aus Auetal.

Display Mannequins haben besonderes Potenzial, Stimmungen zu erzeugen. Nicht ohne Grund stellte der Düsseldorfer Gestalter für visuelles Marketing Domagoj Mrsic sie bei einer seiner Inszenierungen einst als „Superheroes“ dar, als Superman und Wonder Woman, Batman und Catwoman, Spiderman und Spiderwoman. Gut gemacht, sind Figuren in gewisser Weise wirklich Helden. Mit ihrem Aussehen, ihrer Haltung, Gestik und Mimik sind sie in der Lage, Schaufenstern und Instore-Dekorationen Leben einzuhauchen, als verkaufsförderndes Stimulans zu wirken oder zumindest Sympathie, Interesse und Neugier zu wecken. Wenn sie nicht gerade kopflos und abstrakt sind, geben sie Handelshäusern und Marken Profil und Gesicht. Mit der Macht ihrer Pose vermögen sie es Stellung zu beziehen, welche Zielgruppe angesprochen, welcher Modegrad und welches Preislevel bedient werden sollen. Zudem können sie, gerade wenn sie in Gruppen auftreten, dem Betrachter Geschichten erzählen. Unvergessen die Figurenserie „Ugly’s“ des niederländischen Anbieters Hans Boodt, die humorvoll Männer aus dem wahren Leben nachahmte, statt „Jungs“ mit wohlgeformten Waschbrettbäuchen abzubilden. Ein langer Schmächtiger war ebenso dabei wie ein kleiner Untersetzter, gekleidet in Liebestöter-Unterwäsche. „Die neue Generation der Mannequins wird mehr über die Marke aussagen. Sie wird dazu beitragen, mehr über die wesentlichen Werte der Brand zu kommunizieren und sie vom Wettbewerb abzusetzen“, sagt Jean-Marc Mesguich, CEO von Window France mit Sitz in Carros.

Das Angebotsspektrum der Figurenbranche ist breit: Neben Top-Model-Doubles umfasst es Plus-Size-Beautys, Europäer, Afrikaner und Asiaten, besagte Superheroes und lustige Normalos. Küssende Paare sind ebenso dabei wie Sumo-Ringer. Nach dem Motto „bloß nicht tierisch ernst“ kamen die Anbieter längst auch auf den Hund oder die Katze. Und sogar auf das Chamäleon, denn so manche Figur entpuppt sich als Verwandlungskünstler. „Cameleon“ zum Beispiel ist ein patentiertes Konzept von Window France: Hunderte von Augen und Lippen stehen zur Wahl, Wimpern lassen sich ankleben, Perücken auf- und absetzen, das Make-up variieren oder dank Magneten gleich das ganze Gesicht. Einem permanent neuen POS-Auftritt steht damit nichts im Wege. Dazu gesellen sich eine im Markt inzwischen riesige Farb- und Materialvielfalt: Oberflächen aus Samt und Gummi sind ebenso zu haben wie Metallic-Lackierungen oder Beton- und Kupfer-Optiken.

Angesichts dessen, was in den letzten Jahren alles präsentiert wurde, fragt man sich, was jetzt noch Neues kommen kann. Wobei das Gros von Modehandel und Markenindustrie schon die vorhandenen Möglichkeiten zuletzt nicht annähernd ausreizte. In den vergangenen Jahren wurden vor allem abstrakte Figuren nachgefragt. „Sie sind vielseitig einsetzbar und einfach zu handhaben, da zum Beispiel keine Perücken und kein Make-up gestylt werden müssen“, kennt Andreas Gesswein (Genesis Display) die Gründe und ergänzt: „Leichter zu kopieren sind sie allerdings auch und damit in jedem Preissegment erhältlich.“ In der Praxis geht Effizienz mitunter erkennbar vor Emotion. „Doch wenn Stores sich in ihrer Darstellung nicht unterscheiden, reizt es auch nicht, sie zu betreten“, macht Jean-Marc Mesguich deutlich (Window France). Und zur EuroShop 2017? Window France jedenfalls wird weit mehr als „aufregende Variationen des abstrakten Themas bereithalten“.

Es wird wieder Gesicht gezeigt

Fakt ist: Wie die Mode, die sie zur Schau tragen, unterliegen Display Figuren Trends. Ausgelöst durch den Wunsch nach mehr Differenzierung und Ausdruck nehmen die Branchenvertreter inzwischen eine Entwicklung hin zu semi-abstrakten Figuren wahr. „Es wird zumindest wieder ein Gesicht angedeutet. Die Figuren sind weniger neutral. Es wird erkennbar: Man möchte wieder ein Statement setzen und sich bekennen. Die Entwicklung geht hin zu mehr Profil und einer klareren Zielgruppenansprache“, berichtet Cornel Klugmann, Country-Manager der D-A-CH-Region bei Hans Boodt aus dem niederländischen Zwijndrecht. Monica Ceruti, zuständig für PR & Communication bei Almax aus Mariano Comense/Italien, stimmt zu: „Zwar ist die Nachfrage nach abstrakten Figuren nach wie vor hoch, doch die Tendenz geht eindeutig in Richtung stärkerer realistischer Züge. Dazu gehören Details wie die Applikation von Wimpern oder Perücken. Auch dynamische Posen werden wieder populärer.“ Andreas Gesswein (Genesis Display) bemerkt: „Insbesondere in der Luxusbranche ist eine verstärkte Nachfrage nach realistischeren Figuren mit Gesicht und emotionalem Ausdruck zu verzeichnen, wodurch sich die Marken wieder von der Masse abheben wollen.“ Ein Trend, den Jean-Marc Mesguich bestätigt: „Die Haute-Couture-Marken haben die Eierköpfe längst verbannt und gegen etwas ausgetauscht, das mehr Wirkung hat und dafür sorgt, dass die Menschen über die Brand sprechen.“ Er fügt hinzu: „Die zunehmende Entwicklung, Mode online anzusehen pusht den Einzelhandel und die Marken, attraktivere Fenster zu gestalten und ihre Displays regelmäßiger auszutauschen.“

Die Zeit der konturlosen „Eierköppe“ scheint also vorbei. Und darüber hinaus? „Die Anmutung wird wertiger. Weiß und Grau lösen dunklere Töne ab, glossy ersetzt matt und es sind anspruchsvolle Looks mit mehr Ausstrahlung gefragt“, so Cornel Klugmann (Hans Boodt). Monica Ceruti (Almax) sieht überdies viel Potenzial für „handhandcrafted Looks“. Dazu gehören Büsten mit oder ohne Arme, bei denen die Materialien zwischen den einzelnen Bestandteilen, wie Podest, Torso oder Kopf, variieren und Holz- sowie metallische Oberflächen den Ton angeben. Sabrina Ciofi aus dem Design Office von La Rosa aus Palazzolo Milanese/Italien fasst die „großen Zukunftsthemen“ so zusammen: „Gefragt sind hohe Produktqualität, richtiger Preis, maximaler Kundenservice und hohe Produkt-Flexibilität beziehungsweise Vielseitigkeit.“ Eine Aussage, die länderübergreifend Gültigkeit haben dürfte. Ansonsten sagt sie trotz aller Globalisierung: „Es gibt so viele Trends, wie es Märkte gibt.“ Monica Ceruti (Almax) konkretisiert: „In Europa und den USA sind die Unterschiede nicht gravierend. Im Mittleren Osten hingegen sind aus religiösen und kulturellen Gründen zum Beispiel weiterhin Figuren ohne realistische Züge gefragt, das gilt insbesondere für die weiblichen Display Mannequins.“

Individueller wird günstiger

Generell steigt der Anteil der Customized Figuren, berichten die Produzenten. Diese Display Mannequins werden ganz nach Kundenwunsch individuell gestaltet und exklusiv gefertigt. Auf diese Weise können sich Handelsunternehmen und Marken sichtbar vom Wettbewerb differenzieren und konsequent ihrer CI folgen. Bei Hans Boodt zum Beispiel liegt der Customized-Anteil, so heißt es, bei mittlerweile 75 Prozent. Und er dürfte dank kostensenkender Prozessoptimierung weiter steigen. Die Niederländer haben, ebenso wie auch Window France,  die 3D-Drucktechnologie für sich und ihre Kunden entdeckt. Wurden Prototypen bis dato aufwändig von Bildhauern aus Ton modelliert, so werden diese nun zeit- und kostensparend „gedruckt“. „Das Verfahren ist zugleich noch detailgetreuer und lebensechter als zuvor“, ist Cornel Klugmann (Hans Boodt) begeistert. Grafikdesigner kreieren am Bildschirm die gewünschten Figuren, variabel lassen sich dabei die Details konfigurieren, dann werden die Dateien an den Drucker übergeben, der sie 1:1 in die Tat umsetzt. „Wir können deutlich schneller auf Trends reagieren und letztlich auch mehr neue Kollektionen pro Jahr kreieren“, fügt Klugmann weitere Vorteile an. Jean-Marc Mesguich (Window France) ergänzt: „Dank 3D können wir Mannequins kreieren, die wirklich präzise mit dem Image jeder einzelnen Marke korrespondieren, um zugleich perfekt im Gleichklang mit dem Publikum zu sein. Das ist eine bedeutende Evolution in der Rolle, die Figuren spielen.“

Neben der Prozessoptimierung bleibt Nachhaltigkeit nachhaltig wichtig für die Branche. „Die Modebranche ist inzwischen sehr sensibilisiert, was dieses Thema angeht und es ist wichtig, dass auch ihre Zulieferer entsprechende Kriterien einhalten“, ist Monica Ceruti (Almax) über zeugt. Ähnlich sehen es die anderen befragten Marktteilnehmer. Aus Sicht von La Rosa, deren Mannequins ausnahmslos in Italien designt und produziert werden, ist Nachhaltigkeit ein Qualitäts-Bestandteil. Die Italiener haben nach eigenen Angaben den gesamten Lebenszyklus ihrer Figuren analysiert, um den ökologischen Fußabdruck zu minimieren. Nahezu die Hälfte des Polystyrols, das sie zur Produktion einsetzen, sei inzwischen recycelt, wodurch u.a. in erheblichem Umfang Rohöl und Kohlendioxid-Emissionen eingespart würden. La Rosa nimmt seine Produkte zudem nach dem Gebrauch zurück und führt sie dem Materialkreislauf wieder zu. Der Produktionsbetrieb arbeite zudem zum Beispiel mit einem CO2-Abscheider, die Kühltürme nutzen Brauchwasser, Energie liefert der eigene Photovoltaik-Park. Andreas Gesswein (Genesis Display) betont ebenfalls die Bedeutung der Thematik: „Unsere Kunden bauen auf Vertrauen, Ehrlichkeit und partnerschaftliche Zusammenarbeit. Da gehört es sich, bei der Nachhaltigkeit Nachweise zu erbringen und nicht nur die Werbetexte von anderen abzuschreiben. In Zusammenarbeit mit Dupont Tate and Lyle BioProducts haben wir den Anteil an Biomasse in unseren Figuren in den letzten Jahren noch weiter erhöht, genauso wie wir alle Materialien, Verpackungen und Transportwege ständig auf Nachhaltigkeit prüfen, verbessern und ausbauen.“ Einen interessanten Weg beschreitet auch Hans Boodt. Das Unternehmen prüft aktuell, ob sich nicht auch Ocean Plastic, also der Plastikmüll der Weltmeere, als Produktionsrohstoff einsetzen lässt.

Die EuroShop als Zukunftschance

Der Markt der Display Figuren ist und bleibt kräftig in Bewegung – auf Angebots- und Nachfrageseite. „Es gibt die Kunden, die ihre Figuren günstig über das Internet beziehen und jene, die an Top-Qualität, professioneller Beratung und ganzheitlichen Visual-Merchandising-Konzepten interessiert sind“, erläutern Andreas Gesswein (Genesis Display) und Cornel Klugmann (Hans Boodt). Wem sie mehr Erfolg zutrauen, dürfte klar sein. Andreas Gesswein: „Die Herausforderungen sind enorm. Gerade das Jahr 2016 hat dem Modehandel sehr viel abverlangt, auch in Asien und den USA. Die Unternehmen stehen vor einem veränderten Markt und Käuferverhalten. Die EuroShop 2017 wird daher vielleicht eine der wichtigsten seit ihrer Gründung sein.“ Jean-Marc Mesguich, (Window France) betont: „Ich denke, dass es elementar wichtig ist, auf der EuroShop präsent zu sein. Für beide: Aussteller und Kunden. Beiden Parteien bietet die Plattform eine verlässliche Möglichkeit, Sichtweisen auszutauschen und sie unterstützt dabei, gemeinsam den Weg vorwärts zu beschreiten. Wir sind aktuell an einem Wendepunkt im Markt, daher bekommt dies für jeden von uns einen nochmals höheren Stellenwert.“ Auch Cornel Klugmann legt den Vertretern des Handels einen Messebesuch nahe: „Unsere Innovationskraft ist die Chance für die Zukunft.“
 
Die EuroShop 2017 ist für Fachbesucher von Sonntag, 05. März 2017, bis Donnerstag, 09. März 2017, täglich von 10.00 bis 18.00 Uhr geöffnet. Die Tageskarte kostet 70,- Euro (50,-- Euro im Online-Vorverkauf (e-Ticket),  die 2-Tageskarte 90,-- Euro (70,-- Euro im OVV) und die Dauerkarte 150,-- Euro (130,-- Euro im OVV). Die Eintrittskarten beinhalten die kostenlose Hin- und Rückfahrt zur EuroShop mit VRR-Verkehrsmitteln (Verkehrsverbund-Rhein-Ruhr).

 

Schuhe müssen im Winter 2016/17 glitzern © Messe Düsseldorf GmbH / ctillmann
16.02.2016

SCHUHE MÜSSEN IM WINTER 2016/17 GLITZERN

Lack, Glitzer und Metalliceffekte sollen im kommenden Herbst/Winter 2016/2017 für Highlights am Fuß sorgen. Außerdem tiefe Rotnuancen sowie die Trendfarben Cognac und Camel. Ansonsten heißt es: Mehr Volumen, mehr Profil. Androgyne Schuhtypen erobern die Schuhschränke.

Lack, Glitzer und Metalliceffekte sollen im kommenden Herbst/Winter 2016/2017 für Highlights am Fuß sorgen. Außerdem tiefe Rotnuancen sowie die Trendfarben Cognac und Camel. Ansonsten heißt es: Mehr Volumen, mehr Profil. Androgyne Schuhtypen erobern die Schuhschränke.

Während das kühle Herbstwetter im September und in der ersten Oktoberhälfte noch gute Abverkäufe für Winterschuhe und Stiefel bescherte, machten der milde November und Dezember den Schuheinzelhändlern einen Strich durch die Rechnung. Vor allem Schneeschuhe und Stiefel wurden vielerorts zu Ladenhütern, vor allem kleine und mittlere Unternehmen mussten ein Umsatzminus verbuchen. Zwar hatte der Online-Handel mit den gleichen Wetterbedingungen zu kämpfen, erste Zahlen weisen jedoch darauf hin, dass der Schuh-Onlinehandel im vergangenen Jahr ein Umsatzwachstum von rund sieben Prozent verzeichnen kann. Der stationäre Handel ist auf der Suche nach neuen Konzepten, setzt sich noch intensiver mit seinen Sortimenten und Lieferanten auseinander und will auch mit der richtigen Gewichtung neuer Schuhtrends gegensteuern. Zahlreiche Händler nutzten daher die gerade zu Ende gegangene Schuhmesse GDS in Düsseldorf, um sich über die neuen Trends für Herbst/Winter 2016/17 zu informieren: Der Hippie-Look mit seinen Inspirationen aus den 1970er Jahren findet seine Fortsetzung. Folkloristische Elemente werden mit viel Liebe zum Detail umgesetzt: Fransen, Fell, Stickereien und Patchwork finden sich nicht nur auf Schuhen, sondern vor allem auch auf Stiefeletten. Samte, Tierdrucke, Tapisserie-, florale oder abstrakte Muster verstärken die detailverliebte Note des Themas. Schlangendrucke finden sich nicht mehr nur dezent als Verzierung eingesetzt, sondern allover über den gesamten Schuh. Pumps und Ballerinas werden mit geschwungenen Absätzen feminin interpretiert. Angesagt, auch wenn wohl kein Stückzahlbringer, ist der Overknee, der zum Tunika-Kleid getragen werden soll.

Trendig bleiben androgyne Schuhtypen wie Budapester, Broques, Monks und Loafer, die perfekt zu Hosentypen wie der Culotte und den neuen überlangen Hosen passen. Ihre Sohlen sind zwar teilweise sehr markant, aber dennoch extrem leicht. Liebevolle Details wie Lochungen, Troddeln, Laschen sorgen für Modernität. Die neuen Stiefeletten überzeugen durch reduzierte Optiken und unterschiedliche Schafthöhen: Die Bandbreite reicht von knapp knöchelhoch über klassische Varianten bis hin zu mittelhohen Stiefeletten, die eng am Bein liegen. Spitze und runde Leistenformen bleiben, neu sind Karréeformen. Bei den Absätzen liegen Blockabsätze und leicht angeschrägte Formen im Trend, die Sohlen sind ultraleicht und kommen in iherer modischen Variante als Plateau- oder Keilsohlen daher.

Der Sneaker ist aus den Schuhschränken nicht mehr wegzudenken und bleibt auch im kommenden Herbst/Winter unschlagbar. In der neuen Saison erscheint er cleaner und weniger detailreich. Ton in Ton werden Leo, Metallics und Velours mit ein wenig Lack gemixt, was den neuen Sneakern eine extravagante Note verleiht. Matt-Glanz- und 3D-Effekte verleihen den Sneakern ein topmodisches Aussehen. Für die kältere Jahreszeit kommt der Sneaker im Material-Mix mit Fell und warmer Innengestaltung daher. Neopren, Mesh und Leder erzeugen in Kombination mit 3D-Drucken ein neues modisches Bild. Seitliche Zipper, Dämpfungen und Polsterungen sorgen für höheren Komfort. Bei den Sohlen bleiben leichte, flexible PU- oder Mix-Varianten wichtig. Modisch sind neben den weißen und hellen Böden vor allen dunklere Sohlen oder Sohlen im Dirty Look angesagt.

Der Klassiker Schwarz wird auch in der neuen Saison nicht aus den Schuhschränken verschwinden, auch wenn Schwarz in der neuen Saison nicht als ultimative Trendfarbe gehandelt wird. Kaufimpulse sollen Stein-, Holz und Mineraltöne setzen sowie Cognac und Camel, Rost und tiefe Rotnuancen, sowie Khaki, Oliv und Denimtöne. Farbverläufe und starke Kontraste sorgen für ein neues Erscheinungsbild. Glanz und Glitzer liegen wieder im Trend, sowohl durch glitzernde Farben als auch erzeugt durch Perlen und Strass.

Die Materialauswahl der Designer für die neue Schuhmode ist vielseitig wie selten, gern wird in der neuen Saison gemixt: Belebte, weiche Qualitäten mit Haptik und Struktur stehen neben sehr cleanen, glatten Qualitäten – gern auch in einem Schuh. Es wird gepatcht, umstochen, bedruckt, geprägt, gemustert und beflockt. Zu den angesagten Schuhmaterialien zählen Lederqualitäten in natürlichen Optiken, oft auch mit spürbarem Narbenbild. Echsenprägungen sind wieder en vogue, vor allem Kroko und Python. Softe Veloursund Nubukqualitäten sind ein Muss. Außergewöhnliche Finish-Effekte und Fantasieprägungen sind voll im Trend. 3D ist nicht nur ein Thema für neue Hightech-Qualitäten, sondern zeigt sich auch als Brokat, Bouclé, Spitze oder Jacquard-Musterung.