Textile Leadership

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Komponenten der ConText-Infrastruktur im Berlin Open Lab. Komponenten der ConText-Infrastruktur im Berlin Open Lab. © DFKI
15.03.2023

Smart Home: Textilbasierte Lösung zur nahtlosen Integration von IoT-Geräten

Immer mehr Menschen statten ihre Wohnung mit intelligenten, vernetzten Geräten aus. Doch nicht immer befinden sich die benötigten Anschlüsse dort, wo sie gebraucht werden. Die Lösung sind smarte Textiloberflächen, die Wände und Böden im Wohnbereich für kabelbasierte Stromversorgung und Kommunikation nutzbar machen. Entwickelt wurde die innovative Technologie von einem Konsortium unter Koordination des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt ConText.
 

Immer mehr Menschen statten ihre Wohnung mit intelligenten, vernetzten Geräten aus. Doch nicht immer befinden sich die benötigten Anschlüsse dort, wo sie gebraucht werden. Die Lösung sind smarte Textiloberflächen, die Wände und Böden im Wohnbereich für kabelbasierte Stromversorgung und Kommunikation nutzbar machen. Entwickelt wurde die innovative Technologie von einem Konsortium unter Koordination des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt ConText.
 
Die Möglichkeiten, Wohnumgebungen intelligent zu gestalten, sind vielfältig. Dank des sogenannten Internets der Dinge (Internet of Things, IoT) lassen sich Wohngegenstände heute so miteinander vernetzen, dass sie den Alltag in vielerlei Hinsicht erleichtern. Allerdings fehlt es in privaten Haushalten in der Regel an flächendeckenden Niederspannungs- und Kommunikationsanschlüssen, um IoT-Komponenten wie Temperatursensoren, Mikrofone oder Lichtsignale an den gewünschten Orten zu installieren. Daher funktionieren die Geräte meist mit Batterien und Funktechnologien, was sie anfällig für Störungen und Ausfälle macht.

Textilbasierte Stromversorgung, Kommunikation und Interaktion
Doch wie kann dem Wunsch nach Gestaltungsfreiheit und Flexibilität beim Einsatz von Smart-Home-Systemen bei gleichzeitigem Verzicht auf unvorteilhafte Energieversorgung und Datenkommunikation entsprochen werden? Mit dieser Frage beschäftige sich seit Juli 2019 ein Verbund aus Industrie- und Forschungspartnern in dem nun abgeschlossenen Projekt ConText („Connecting Textiles“). Inspiriert von den Möglichkeiten intelligenter textiler Materialien, wie sie bereits heute bei der Herstellung smarter Kleidung zum Einsatz kommen, untersuchten die Partner das Potenzial elektronischer Textilien für die kabelbasierte Niederspannungsversorgung und Kommunikation in Rauminnenflächen. In einem explorativen und nutzungsorientierten Prozess entwickelten sie eine Infrastruktur, die die Vorteile kabelgebundener Verbindungen nutzt und sich zugleich unsichtbar in Textiloberflächen integrieren lässt. Die sogenannten Connecting Textiles ermöglichen nicht nur die flexible Anbringung von Aktoren und Sensoren im Wohnbereich mittels frei positionierbarer Patches, sondern auch die Stromversorgung und die Kommunikation mit Smart-Home-Systemen. Zudem stellt die entwickelte Infrastruktur haptische Interaktionsmodalitäten zur intuitiven Steuerung von IoT-Geräten bereit.
 
Demonstratoren stellen Infrastruktur über textile Tapete bereit
Im Projekt gefertigte Demonstratoren setzen die Connecting Textiles beispielhaft anhand einer Tapete um. Diese besteht aus mehreren Schichten: einer magnetischen Rückschicht, die die Haftung zwischen den Patches und der Tapete erhöht, einer Funktionsschicht mit eingewebten Leiterbahnen, die den Strom vertikal durch die Tapete verteilen, und einer dekorativen Deckschicht. Zur Realisierung der Leiterbahnen untersuchten die Partner verschiedene gewebte und nicht-gewebte Materialien, wie sie heute für Standardtapeten verwendet werden, sowie unterschiedliche Verarbeitungstechniken, darunter Siebdruck und Weben. Dabei erwiesen sich die gewebten Proben aufgrund ihrer vergleichsweisen hohen Leitfähigkeit als für die Funktionsschicht am geeignetsten. Die elektrische Kontaktierung einer Tapetenbahn erfolgt über die Sockelleiste, die auch benachbarte Tapetenbahnen miteinander verbindet, um großflächige Anwendungen zu ermöglichen. Die Leiste enthält zudem die notwendige Elektronik sowie Funktionen, die den Stromfluss überwachen, um mögliche Schäden an der Tapete oder falsch angebrachte Bahnen zu erkennen.

Nutzerorientierte Entwicklung intuitiver Interaktionselemente
Als zentrale Interaktionselemente der Connecting Textiles dienen funktionale Patches, die sich entweder mithilfe von Magneten oder mittels an der Rückseite befestigter Mikronadeln flexibel an der Tapete anbringen lassen. Die Patches können entweder eine IoT-Funktionalität enthalten, z.B. einen Sensor, oder ein oder mehrere IoT-Geräte miteinander verbinden, um sie in das Smart-Home-System zu integrieren. Die Steuerung und Konfiguration der Geräte kann auch direkt auf der Tapete über ein zusätzliches, mittels Siebdruck auf Textil konfektioniertes Interaktionsfeld erfolgen. Eine Mustererkennungssoftware erfasst die Grundmuster von Gesteninteraktionen und ermöglicht es, Steuerungsgesten und Interaktionsfolgen selbst zu definieren. Das Interaktionskonzept wurde im Projekt partizipativ unter direkter Beteiligung von Nutzenden entwickelt und evaluiert.
 
Dr. Serge Autexier, ConText-Projektleiter am DFKI-Forschungsbereich Cyber-Physical Systems: „Dank des Engagements und der sehr guten Zusammenarbeit der Projektpartner ist es uns gelungen, die Umsetzbarkeit von Connecting Textiles als flexibles, adaptierbares und leicht konfigurierbares Interaktionsmedium zu demonstrieren, das sich nahtlos in Smart Homes integrieren lässt. Damit eröffnen sich nicht nur neue Möglichkeiten für die Konfektion funktionaler Textiloberflächen, sondern auch für die Entwicklung neuartiger IoT-Anwendungen und die kreative Gestaltung personalisierter Mensch-Umgebungs-Interaktionen über den Anwendungskontext von Wohnumgebungen hinaus.“

Einer der im Rahmen des Projekts entwickelten Demonstratoren ist als Teil der Smart-Home-Umgebung in die Infrastruktur des Bremen Ambient Assisted Living Lab (BAALL) des DFKI integriert.
ConText wurde vom 1. Juli 2019 bis 31.12.2022 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Zu den Projektpartnern gehörten:

  • DFKI – Forschungsbereich Cyber-Physical Systems, Bremen
  • DFKI – Forschungsbereich Interaktive Textilien, Berlin
  • Robert Bosch GmbH, Renningen
  • Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF), Denkendorf
  • Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), Bremen
  • Norafin Industries (Germany) GmbH, Mildenau
  • Peppermint Holding GmbH, Berlin
  • Innovative Living Institute GmbH & Co.KG, Mülheim an der Ruhr (im Unterauftrag)
Weitere Informationen:
Smart Home Tapeten Stromversorgung KI
Quelle:

Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz

Foto: Pixabay
20.06.2022

Techtextil 2022: Innovation Awards für Auto, Medizin & Bekleidung

Nach dreijähriger Corona-Pause verleihen die Leitmessen Techtextil und Texprocess wieder die renommierten Innovation Awards. Die prämierten Neuentwicklungen aus Bereichen wie Neue Produkte, Nachhaltigkeit und Automatisierung zeigen: Textile Innovationen und Technologien sind Impulsgeber für viele Industriezweige und versprechen Markt- und Umsatzerfolge weit über die eigene Branche hinaus. 13 Gewinner aus sieben Kategorien werden am 21. Juni 2022 im Rahmen einer öffentlichen Preisverleihung auf der Techtextil und Texprocess ausgezeichnet.
 

Nach dreijähriger Corona-Pause verleihen die Leitmessen Techtextil und Texprocess wieder die renommierten Innovation Awards. Die prämierten Neuentwicklungen aus Bereichen wie Neue Produkte, Nachhaltigkeit und Automatisierung zeigen: Textile Innovationen und Technologien sind Impulsgeber für viele Industriezweige und versprechen Markt- und Umsatzerfolge weit über die eigene Branche hinaus. 13 Gewinner aus sieben Kategorien werden am 21. Juni 2022 im Rahmen einer öffentlichen Preisverleihung auf der Techtextil und Texprocess ausgezeichnet.
 
Wie für viele andere Branchen, sind die Zeiten auch für die Textilindustrie fordernd: Coronafolgen, Ukraine-Krieg, angespannte Lieferketten, Nachhaltigkeitsfragen, steigende Energiepreise und Nachwuchssorgen – die Branche steht von vielen Seiten unter Druck. Doch wie kaum eine andere steht sie auch dafür, Transformationszwängen mit neuen Ideen, Entwicklungen und Geschäftsmodellen zu begegnen. Exemplarisch zeigen das in diesem Jahr erneut die Innovation Awards der Leitmessen Techtextil und Texprocess. Die insgesamt 13 Preisträger beweisen mit neuen Produkten, Materialen, Lösungen und Verfahren beispielhaft: Textile Innovationen sind der Königsweg, um aus den Herausforderungen der Gegenwart die Marktchancen und Umsatzerfolge der Zukunft zu machen.

Techtextil Innovation Award und Texprocess Innovation Award
Ein besonderes Highlight ist die öffentliche Verleihung der Techtextil bzw. Texprocess Innovation Awards am 21. Juni 2022 in Halle 9.0. Progressive Ansätze sowie Neu- und Weiterentwicklungen im Bereich der technischen Textilien und Textilverarbeitung stehen im Mittelpunkt. Von einer internationalen Fachjury ausgewählte textile Innovationen werden prämiert und an allen vier Messetagen in Halle 9.1 (Techtextil) bzw. 9.0 (Texprocess) vorgestellt. Hier bündelt sich die Zukunft der Textilindustrie mit zukunftsträchtigen und wegweisenden Innovationen.

Weltneuheit: Erste gewebte Herzklappe ohne Nachkonfektionierung
In der Kategorie „New Product“ geht der Techtextil Innovation Award an das Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden. Gemeinsam mit Medizinprodukteherstellern und Herzchirurgen aus dem Herzzentrum Dresden und der Uniklinik Würzburg ist es Textilforscher*innen vom ITM gelungen, die weltweit erste gewebte Herzklappe zu entwickeln, die ohne eine einzige Naht oder sonstige Fügetechnik auskommt. „Unsere Neuentwicklung soll künftig auch Kindern mit Herzklappenfehlern helfen, indem sie – wiederholte chirurgische Eingriffe vermeidend – mit dem Herz der kleinen Patienten mitwächst“, sagt Dr.-Ing. Dilbar Aibibu, Forschungsgruppenleiterin Bio- und Medizintextilien am ITM. Weltweit gehören Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu den häufigsten Todesursachen; mehrere Millionen Menschen sterben daran jährlich. Erhalten Patienten Herzklappen-Ersatz, kommen in der Regel künstlich-mechanische oder biobasierte Lösungen zum Einsatz. Geht es nach dem ITM, soll die mit dem Techtextil Innovation Award ausgezeichnete gewebte Klappe künftig eine vorteilhafte Alternative werden.

Nachnutzung von Abfällen aus natürlicher Quelle
In der Kategorie „New Material“ erhält die RBX Créations (Frankreich) den Innovationspreis für eine neuartige Zellulosefaser aus Hanfabfällen. Das Material mit dem Namen Iroony® wurde vor dem Hintergrund folgender Frage entwickelt: Hanf wird heute entweder zur Herstellung von Fasern oder zur Produktion von Hanföl angebaut – aber ließe sich nicht beides kombinieren? RBX Créations ist es nun gelungen, einen Prozess zur Gewinnung von Zellulose aus den Abfällen des Ölsaat-Hanfes zu entwickeln. Versponnen zu Textilfasern, lassen sich so nachhaltige Textilien, Verpackungen und andere „grüne“ Produkte herstellen. Den Preis erhält RBX Créations für die kontinuierlichen wie erfolgreichen Bemühungen, Abfälle aus einer regenerativen Quelle in eine werthaltige Zellulosefaser umzuwandeln, die höchsten Nachhaltigkeitsstandards entspricht.

Abschirmtechnik aus Fasern für Krankenhäuser, Elektroautos und Serverfarmen
Der Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Technology“ geht an die Aachener FibreCoat GmbH und die Deutsche Basalt Faser GmbH aus Sangerhausen (Sachsen-Anhalt) für die gemeinsame Entwicklung einer aluminiumbeschichteten Basaltfaser. Sie vereint die Festigkeit von Basalt mit der elektrischen Leitfähigkeit von Aluminium. Nach Angaben von FibreCoat sollen elektromagnetische Abschirmungen als Tapeten in Gebäuden unter anderem in Krankenhäusern oder Serverfarmen dank der Neuentwicklung bis zu 20-mal günstiger sein als mit herkömmlicher Alufolie. Ein weiterer attraktiver und besonders schnell wachsender Markt: Abschirmlösungen für Elektroautos. Robert Brüll, CEO von FibreCoat: „Für ein junges Unternehmen wie unseres ist der Gewinn des Techtextil Innovation Award ein wichtiger Meilenstein. Wir fühlen uns geehrt, diesen renommierten Preis durch die unabhängige Fachjury verliehen zu bekommen. Insbesondere das dadurch gewonnene Vertrauen unserer Kunden und die Sichtbarkeit sind für ein Start-up wie FibreCoat entscheidend auf dem Weg zum Markterfolg.“
 
Nachhaltigere Hygieneprodukte wie Windeln
Die Kelheim Fibres GmbH aus dem bayerischen Kelheim und das Sächsische Textilforschungsinstitut (STFI) aus Chemnitz erhalten den Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Concept“ für die Entwicklung neuartiger, thermisch verfestigter Vliesstoffe auf Zellulosebasis zur Herstellung wiederverwendbarer Produkte mit hoher Saugfähigkeit. Verbraucher*innen sollen nicht mehr zwischen leistungsstarken oder umweltfreundlichen Produkten entscheiden müssen. Natur und Performance von Hygiene-Produkten gehen dank der Innovation von Kelheim, dem STFI und dem Berliner Start-up SUMO Hand in Hand. Dr. Marina Crnoja-Cosic, Director New Business Development bei Kelheim Fibres: „Es ist uns eine große Ehre und Freude, den Techtextil Innovation Award gemeinsam mit unseren Partnern entgegenzunehmen. Den Preis sehen wir nicht nur als Auszeichnung für das vorgestellte Projekt, sondern auch als Anerkennung unserer Innovationsstrategie. Denn im Dialog mit Partnern können wir schneller auf aktuelle Trends reagieren, gezielter entwickeln und die Kommerzialisierung innovativer Lösungen beschleunigen.“

Abfälle aus Automobilindustrie als Ressource
Ein weiterer Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Approaches on Sustainability & Circular Economy“ würdigt ein Verfahren, das Naturlederabfälle aus der Automobilindustrie zur Herstellung innovativer Textilbeschichtungen nutzt. Entwickelt wurde es vom CITEVE, dem Technologiezentrum für Textil- und Bekleidungsindustrie in Portugal, und den Partnern ERT Têxtil Portugal, CeNTI und CTIC (alle Portugal). Nachdem CITEVE –Forscher festgestellt hatten, dass bei Schneidearbeiten in der Automobilindustrie eine große Menge als Abfall eingestuftes Naturleder anfällt, suchten sie nach einer Lösung zu dessen Wiederverwendung. Die Fachjury würdigt die Entwicklung als gelungene industrielle Symbiose: „Abfälle aus einem Industriezweig werden hier in einem anderen als Ressource genutzt. Die Arbeit der CITEVE -Forscher unterstützt damit einen wichtigen Trend hin zu einer ressourceneffizienten, umweltfreundlichen und nachhaltigen Textilindustrie.“

Kompostierbare Textilbeschichtung
Der Techtextil Innovation Award in der Kategorie „New Approaches on Sustainability & Circular Economy“ geht an das Textilforschungsinstitut Centexbel (Belgien) für eine biobasierte und kompostierbare Dispersion für Textilbeschichtungen und Druckfarben. Die Neuentwicklung kommt ohne Lösungsmittel aus und bringt eine völlig neue Art von Polymer für Beschichtungen und Druckfarben auf den Markt. Die Innovation, so die Fachjury, sei ein wichtiger Schritt für die Textilbeschichtungsindustrie hin zu mehr Produkten auf Grundlage erneuerbarer Ressourcen.    

Mode aus Ananasschale
Das italienische Unternehmen Vérabuccia wird in der Kategorie „Performance Fashion Award“ für ein innovatives Produktionsverfahren für den Mode- und Designbereich ausgezeichnet. Mit dem patentierten Verfahren sollen Fruchtabfälle in Fashion-Highlights verwandelt werden. Ein erstes Material ist das sogenannte „Ananasse“. Die Besonderheit daran laut Vérabuccia: Im Gegensatz zu anderen Pflanzenledern, die zur Imitation von echtem Tierleder tendieren, behält es das ursprüngliche Aussehen einer Ananasschale bei; dadurch werde der Ursprung des Rohstoffs hervorgehoben. Die Jury würdigt mit dem Techtextil Innovation Award das unkonventionelle Denken des jungen italienischen Labels, das mit seiner Originalität beweise, dass sich aus überraschenden Materialien innovative und ansprechende Mode entwickeln lasse.
 
100 Prozent kompostierbares Bindemittel für Vliesstoffe
In der Kategorie „New Technology“ erhält die Firma OrganoClick (Schweden) den Techtextil Innovation Award für die Entwicklung eines zu 100 Prozent biobasierten Bindemittels für Vliesstoffanwendungen, das aus Abfallkomponenten hergestellt wird und deshalb vollständig kompostierbar sein soll. Die Innovation soll kunststoffbasierte Bindemittel ersetzen. Weil Vliesstoffe oft aus nicht-abbaubaren Kunststoffen hergestellt werden, hat sich das schwedische Unternehmen darauf spezialisiert, kompostierbare Material-Alternativen unter anderem aus Weizenkleie, Frucht- oder Krabbenschalen zu entwickeln. Die Jury des Techtextil Innovation Awards hat das überzeugt: „OrganoClick erhält den Preis für seine Bemühungen, biobasierte Rohstoff-Alternativen zu finden, um erdölbasierte Materialien zu ersetzen.”

Formaldehydfreies & biobasiertes Beschichtungssystem
Der dritte Award in der Kategorie „New Approaches on Sustainability & Circular Economy“ geht an die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) aus Baden-Württemberg und das Unternehmen TotalEnergies - Cray Valley (Frankreich). Gemeinsam haben sie ein neuartiges, formaldehydfreies Beschichtungssystem entwickelt. Es basiert auf ungiftigem Hydroxymethylfurfural (HMF), das aus Biomasseabfällen gewonnen wird. Diese HMF-basierten Tauchformulierungen sind in der Lage, Haftvermittler auf Formaldehydbasis im Verhältnis eins zu eins zu ersetzen. Zum Hintergrund: In Reifen, Fördergurten oder Keilriemen werden Gummimaterialien durch Cord verstärkt. Die Qualität solcher Cord-Verbundsysteme mit hochfesten Fasern wie Polyester, Aramid oder Polyamid und Kautschuk wird durch die Haftungseigenschaften der Fasern an der Matrix bestimmt. Im etablierten Herstellungsverfahren werden Haftvermittler aus Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) eingesetzt. Formaldehyd ist jedoch seit 2014 von der EU als nachweislich krebserregend und erbgutverändernd eingestuft. Die Jury begrüßt deshalb die gesundheits- und umweltfreundliche Neuentwicklung. Diese trage zu einer nachhaltigeren Textilindustrie und der Reduktion schädlicher Chemikalien bei.

Quelle:

Messe Frankfurt Exhibition GmbH