Smarte Textilien, die heizen, steuern und leuchten

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Textile Lautsprecher, flexibles Flächenlicht oder um Rauschgift zu erschnüffeln: Smarte Textilien bieten viele Möglichkeiten. Der Markt soll in den nächsten Jahren kräftig wachsen. Alle Fäden laufen in einem Netzwerk in Thüringen zusammen.

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Licht aus dem Gewebe: Es besteht aus einem mehrschichtigen Polymer- oder Silikonkörper und bietet neue Möglichkeiten für Arbeitsschutz, Signalement und Sicherheit.
Licht aus dem Gewebe: Es besteht aus einem mehrschichtigen Polymer- oder Silikonkörper und bietet neue Möglichkeiten für Arbeitsschutz, Signalement und Sicherheit.
(Bild: Thomas Heinick, SmartTex-Netzwerk)

Smarte Textilien schicken sich an eine bedeutende Stellung einzunehmen. Dabei begrenzt sich ihr Einsatz nicht nur auf die Bekleidungsindustrie. Um die Kompetenzen zu bündeln, laufen die textilelektrischen Fäden im „SmartTex-Netzwerk“ zusammen. Hier haben sich 65 Firmen und Forschungsinstitute aus sieben Ländern zusammengeschlossen.

Gefördert wird das Netzwerk vom Freistaat Thüringen mit dem Ziel, neue Wertschöpfungsketten für neue Produkte, Dienstleistungen und Technologien und damit zukunftsträchtige Umsatzpotenziale zu erschließen. Sogenannte intelligente Textilien, die heizen, steuern und leuchten können und über Sensoren Vitalparameter bei Mensch und Tier oder Ist-Zustände in Bauteilen erfassen, ermöglichen mit Blick auf Bekleidung, Industrie und Medizintechnik zahlreiche Innovationssprünge. Experten sagen Produkten auf dieser Grundlage jährliche Wachstumsraten im zweistelligen Bereich voraus.

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Bekleidung mit Sensoren und Aktoren

In aktuellen Projekten des Verbunds fließen die Kompetenzen von Materialwissenschaftlern, Biowissenschaften und Elektronikern ein, die neue Standards setzen wollen. Ein Schwerpunkt richtet sich beispielsweise auf die Entwicklung bedarfsgerechter Assistenzsysteme für Menschen mit Handicaps. Dabei geht es um Bekleidung mit Sensoren bzw. Aktoren, Textilien mit Memofunktion, die bei motorischen Störungen die Greiffunktion unterstützen, oder auch um die Klimatisierung von Rollstühlen und Handschuhen. Es entstehen textile Solargewebe für das energieautarke Monitoring von Körperfunktionen in Medizin, Gesundheit und Sport bzw. zur Energieversorgung von Consumer-Elektronik. Außerdem sind auch drei weitere Produktentwicklungen entstanden:

Textil-Lautsprecher: Der flexible Stereo-Lautsprecher kann beispielsweise Freizeithemden oder Berufsbekleidung zum Sprechen bringen (Sprach- oder Musikausgabe für Handys) oder – eingebaut im Dachhimmel von PKW – sitzplatzbezogene Informationen beispielsweise nur für den Fahrer ermöglichen. Kern des Planar-Lautsprechers mit einer denkbar großen Anwendungsbreite ist eine auf Stoff gestickte Spule und ein flacher Magnet, der inzwischen auf zwei Millimeter Dicke herunter optimiert wurde.

Flexibles Flächenlicht: Das neuartige Leuchtelement für Sicherheitsanwendungen und Kennzeichnung an Arbeitsschutzbekleidung kommt mit wesentlich weniger Spannung und Wechselstromfrequenzen als marktübliche Produkte aus. Es besteht aus einem mehrschichtigen Polymer- oder Silikonkörper; die aus flexiblen Platinen bestehende Elektronik ist teilweise darin integriert. Durch diesen Ansatz lässt sich die Größe der externen Elektronik verringern. Erste Elemente mit einer Leuchtfläche von 35 mm x 100 mm wurden inzwischen hergestellt; an größeren Leuchtflächen wird derzeit gearbeitet.

Rauschgift Schnüffler: Fast jeder kennt Drogen- und Sprengstoffkontrollen beim Kofferdurchleuchten auf den Flughäfen: Mit einem Spezialpapier wird an Gepäckstücken oder auf der Tastatur von Laptops ein Abstrich gemacht, der dann separat im Labor nebenan ausgewertet wird. Um Zeit zu sparen, will ein Netzwerkmitglied jetzt die Möglichkeiten von Textilelektronik ins Spiel bringen. Entwickelt wird eine Art Wischtuch für den Zoll, dass Nanometer-große Partikel von verbotenen Substanzen aufspüren kann und noch während der Anwendung entsprechende Informationen direkt an den Auswertungs-Computer gibt. Herzstück dieser Innovation ist ultradünne Sensorik, die in die textilen Fäden eingearbeitet werden.

Markt für smarte Textilen wächst stark

Der Markt für smarte Textilien soll in den nächsten Jahren stark wachsen. Eine Expertise des Europäischen Zentrums für Wirtschaftsforschung prognostiziert bis 2023 allein für Deutschland ein Marktvolumen von 4,2 Mrd. Euro (derzeit 700 Mio. Euro). Hierzulande laufen seit fast 25 Jahren entsprechende Vorlaufforschungen, jedoch tue man sich im Unterschied zu Wettbewerbern aus Asien und den USA mit der Umsetzung in marktbezogene Produkte weiterhin schwer, sagt Netzwerkgründer Klaus Richter. „Uns fehlen nach wie vor Anreizsysteme, um schnell und schlaggkräftig entsprechende Produkte in die Märkte zu bringen.“

Die große und breite Innovationskraft laufe sich leider bei der Umsetzung oftmals tot. Weiteres Mankobereiche seien die noch fehlenden Standards bzw. Zertifizierungen auf EU-Ebene und das Hinterherhinken von Textilmaschinenhersteller, automatisierte Produktionstechniken zur Verfügung zu stellen. 2001 gegründet, gehörte Richters in Chemnitz und Weimar ansässige Gesellschaft für Intelligente Textile Produkte (ITP) zu den weltersten Unternehmen mit Ausrichtung auf smarte Textilien.

Wegen des großen Potenzials, das intelligente Textilien vor allem in der Industrie als Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine haben, will das Netzwerk neben der Produktentwicklung künftig auch zur schnelleren Umsetzung von Ergebnissen aus Forschung und Entwicklung beitragen. „Wir werden uns zum Dienstleister, genauer gesagt zum Systemanbieter für Smart Textiles entwickeln – und das auf europäischer Ebene“, sagt Richter. Es gelte, Firmen für die Produktion großer Stückzahlen Know-how und Technik zur Verfügung zu stellen – beispielsweise Stickerei- und 3D Druck-Kapazitäten.

Das Netzwerk als Wissens- und Erfahrungsplattform für den kooperativen Erfolg hatte seinen Wertschöpfungsansatz gleich zu Beginn des Lockdowns unter Beweis stellen können. Kaum war Covid-19 ausgebrochen, schlossen sich nach Konzept binnen weniger Wochen Hersteller zusammen, die zur Serienproduktion von Masken mit besonderer Funktionalität auch die Expertise anderer Branchen mit ins Boot geholt hatten.

SmartTex-Netzwerk (externer Link)

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