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Sensorik und LED: Smarte Textilien sind wie eine zweite Haut

| Autor / Redakteur: Hans-Werner Oertel / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Smarte Textilen vereinen Sensorik und LED. Damit sind sie auf dem besten Weg, die zweite Haut des Menschen zu werden. Damit Kleidung, die mit Elektronik ausgestattet ist, mit ihrer Umwelt interagieren kann, sind noch einige Aufgaben zu erledigen.

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Sensoren und LED verschmelzen in smarttextiler Kleidung. Solche Kleidung ist in der Lage, automatisiert oder per Touch bzw. sensitiv mit ihrer Umwelt zu agieren.
Sensoren und LED verschmelzen in smarttextiler Kleidung. Solche Kleidung ist in der Lage, automatisiert oder per Touch bzw. sensitiv mit ihrer Umwelt zu agieren.
(Bild: Lunative)

Noch ist es Zukunftsmusik, doch wesentliche Elemente des Smartphones werden im nächsten Jahrzehnt in die zweite Haut des Menschen integriert. Die Rede ist von smarttextiler Kleidung, die dann automatisiert, per Touch oder sensitiv mit der Geräteumwelt interagiert.

Im Gespräch berichtet Achim Pörtner, Entwicklungsleiter des europäischen Smart Textiles-Technologieführers Lunative, wie Textil und Elektronik zusammen finden und welche Besonderheiten es für Entwickler gibt.

Herr Pörtner, wie finden Textil und Elektronik idealerweise zusammen?

Smart Textiles sind ein neuer, vielversprechender Milliarden-Markt, der an die Innovationen mit Waschbarkeit oder Flexibilisierung neue Anforderungen stellt. Dabei müssen für das Zukunftsprodukt zwei ganz unterschiedliche Industrien zueinanderfinden. Dazu braucht es auf beiden Seiten modern orientierte, flexible und proaktive Partner, die Neuland betreten wollen und deshalb gewillt sind, über ihren jeweiligen Tellerrand zu schauen.

Das klassisch-tradierte Elektronikdenken und das Beste aus der Elektronik First ist bei Smart-Textiles-Entwicklungen in der Regel nicht zielführend. Warum? Wir haben im späteren Textilprodukt verschiedene Restriktionen zu beachten, davon sind Flexibilität, Dehnbarkeit, Miniaturisierung, Modularisierung und Waschbarkeit die wesentlichen. Auch die Simplifizierung – also das Prinzip des Weglassens – spielt mit Blick auf die Nutzerfreundlichkeit der jeweiligen Entwicklung ebenfalls das Schrittmaß von Anfang an.

Bei der Elektronik am Textil, so unsere Erfahrung, kommt es primär nicht auf das „Höher, Schneller, Weiter und Leistungsfähiger“ an. Ich erinnere vor diesem Hintergrund an einige Projekte mit flexiblen elektrotechnischen Steuer- und Kommunikationselementen für und in Textilentwicklungen. Konkreter kann ich aus patentrechtlichen Gründen bzw. wegen des Vertrauensschutzes leider nicht werden. Interessante elektrotechnische Herausforderungen finden sich bei der Sensorik inklusive der entsprechenden Sensorkomponenten und bei IoT im Textil (sinnvoll im Textil zu integrierende Wireless-Kommunikationselemente) zu finden.

Ein interaktiver Workwear-Handschuh

Sie sind folglich ab Ideenfindung mit im Boot?

Lunative entwickelt als One-Stop-Partner auf Basis der eigenen „Smart Light Wear Technology“ und einem breiten Sortiment an smarten Komponenten, leitenden Textilien und neuen Produktionstechnologien für jeden individuellen Bedarf die richtige smarte Lösung. Am Beispiel eines smarten, interaktiven Workwear-Handschuhs lässt sich belegen, wie sinnvoll eine Zusammenarbeit ab Idee sein kann: Das Konzept dafür war zunächst rein elektrotechnisch geprägt – also ohne Benutzerführung mit den entsprechenden Funktionen, die der Arbeiter als späterer Anwender aus der nichttechnischen Sicht für wichtig erachtet.

Diese wichtige Seite der Einbettung des neuen Produkts in die Industrie- und Logistikumgebung wurde bei der ersten, primär technischen Konzeption, schlichtweg vergessen. Von Trageversuchen im jeweiligen Usecase, die wir bei der Produktentwicklung für absolut notwendig erachten, war zunächst auch keine Rede.

Wo genau lag das Manko?

Leuchtende Kleidung: Sensorik und entsprechende Sensorikkomponenten sind elektrotechnisch betrachtet nicht trivial.
Leuchtende Kleidung: Sensorik und entsprechende Sensorikkomponenten sind elektrotechnisch betrachtet nicht trivial.
(Bild: Lunative)

Wenn die Benutzerseite (User-Journey) außen vor bleibt, geht ein so konzipiertes Tool am tatsächlichen Nutzerbedarf vorbei. Wann, wo und wie lange arbeitet jemand mit dem Handschuh, welche Begleiterscheinungen gibt es während des Tragens sowie davor/danach, bei welchen Arbeitsabläufen wirkt er mit seiner Sensorik unterstützend, wo dagegen stört das neue Arbeitsmittel?

Das sind Fragen, die vorher mit Blick auf die technischen, mechanischen und IT-Ablaufsysteme ebenso beantwortet werden müssen wie die simplen Fragen, wie und in welchen Intervallen der Handschuh gereinigt wird bzw. seine Akkus wieder aufgeladen werden können. Von den unterschiedlichen Nutzergruppen will ich hier gar nicht erst reden.

Also ist Nachbessern out?

Man würde es dem Ergebnis ansehen, wenn man im Nachhinein optimieren oder Feuerwehr spielen würde. Generell gilt: Alle Smart Textiles sollten Menschen-zentriert (Human Centric Approach) sein, also kein Fremdkörper am Leib, sowie möglichst intuitiv bedienbar.

Konzeptionelle Versäumnisse lassen sich kaum im Entwicklungsprozess redesignen. Folglich ist es wichtig, dass unsere Ingenieure, Produktentwickler und Techniker bei Neuentwicklungen in einem ganz frühen Stadium mit ins Boot kommen. Auf diese Weise können wir mit unserem Cross-Sektoralen-Kompetenzteam aus dem Umfeld Textil, Technologie, Arbeitsschutz, Licht und Wearables oder IoT alle Karten als Solution-Provider und Produktbeschleuniger ausspielen.

Beispiel Workwear: Was können eTextiles bereits heute und was in wenigen Jahren?

Ebenfalls berücksichtigt werden müssen Trageversuche in der jeweiligen Anwendung.
Ebenfalls berücksichtigt werden müssen Trageversuche in der jeweiligen Anwendung.
(Bild: Lunative)

Auf der A+A kürzlich in Düsseldorf haben wir Schutzausrüstungen und Anwendungsfälle mit smarten Lichtkommunikations-Szenarien im Umfeld folgender Funktionen gezeigt: Bei schlechten Sichtbedingungen und Dunkelheit leuchtet die Workwear automatisch auf bzw. verändert ihr Leuchtverhalten. Bei Betreten von sogenannten No-go-Areas signalisieren Teile der Arbeitskleidung: Bis hier und nicht weiter! Im dritten Fall kommuniziert die Arbeitsschutzbekleidung intelligent und selbsttätig mit Mitarbeitern bzw. dem Arbeitsumfeld.

Im nächsten Jahrzehnt ist zu erwarten, dass die heute im Smartphone integrierten Hauptfunktionen für das tägliches Verhalten ins Textil integriert werden: flexibel und waschbar. Solche klassischen Metafunktionen wie on/off, hoch/runter oder bestätigen/ablehnen werden über die Arbeitsbekleidung bedienbar. Nur noch für Detailangaben wird man dann ein klassisches smartes System benötigen. Auch energetisch wird es schrittweise in den nächsten fünf bis zehn Jahren in Richtung autonomer Systeme gehen.

Lunative als Technologiepionier beherrscht Licht, Sensorik, Kommunikation und Aktorik im Textil...

... Deshalb arbeiten wir an recht anspruchsvollen Kundenprojekten mit gleichzeitig fünf, sechs verschiedenen Funktionalitäten im und auf dem Textil. Um beim Anwendungsfall Berufs- und Arbeitsschutzbekleidung zu bleiben: Die Workwear der nahen Zukunft leuchtet im Bedarfsfall, misst, klimatisiert, informiert, kommuniziert oder übermittelt Parameter – von Mitarbeiter zu Mitarbeiter, vom Vor-Ort-Arbeiter zum Vorarbeiter oder zur Leitstelle.

Basis der interaktiven Kleidung sind die von uns in drei Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit geschaffenen „Luna Light Wear Technology“. Sie machen an der Arbeitskleidung beispielsweise Sensordaten, zu große Hitze oder überhöhte Gaskonzentration über entsprechende Lichtkommunikation automatisiert sichtbar.

Ein Wort zur Digitalisierung in der Industrie – eine nächste große Herausforderung für Smart Textiles?

Die zweite Haut des Menschen rückt immer mehr ins Zentrum der Aufmerksamkeit der Industriedigitalisierung. Alles wird rund um 4.0 digital erfassbar: Maschinen, Geräte, Fahrzeuge, Produkte. Der einzige, der im Moment noch außen vor ist, ist der Mensch mit seiner Kleidung.

In Verbindung mit 4.0-Abläufen zu den Stichworten Warehousing und Logistik geht es via Smart Textiles um die Optimierung von allen Prozessen; das ist auch bei der Lieferung der Waren bis zum Kunden der Fall. Ein weiteres großes Anwendungsfeld für interaktive Jacken an der Schnittstelle zwischen 4.0 und IoT sind Sicherheitsbereiche beispielsweise großer Chemiefirmen, bei deren Zutritt sich Mitarbeiter künftig an sogenannten weichen Schranken über intelligente Kleidung identifizieren können.

Smart Textiles für Industrie 4.0-Anwendungen

2014 gegründet, ist das ehemalige Startup Lunative als Entwicklungspartner unter anderem für Automotive-, Logistik- und Industrieunternehmen, Polizei, Feuerwehr und Mode-Luxusmarken vor allem im B2B-Geschäft tätig, wenn es um Licht- und Sensorik am und im Textil geht. Der Technologiepionier für alle Arten von Smart Textiles-Implementierung hat neben Bekleidungs- und Outdoor-Anwendungen mit elektronischer Workwear besonders die Industriedigitalisierung sowie IoT-Lösungen im Blick.

Das interdisziplinäre Ingenieur- und Entwicklungsteam (Textil, Elektronik, Medizintechnik, Kommunikation, IT und KI) mit seinem Kompetenznetzwerk in sechs europäischen Ländern sowie in Asien und den USA versteht sich als On-Demand-Wegbegleiter von der Idee bis zum marktreifen Produkt.

* Hans-Werner Oertel ist Technologiejournalist aus Berlin.

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