Anwendungsfelder für Smart Textiles

Hochschule Niederrhein. Dein Weg.

Smarte Textilien können vielfältig eingesetzt werden vom Smart Home zum Medizinprodukt reicht da die Bandbreite. Einige Anwendungen, die bei uns in Demonstratoren und Prototypen bereits erarbeitet wurden, stellen wir Ihnen hier vor.

Schutztextilien, die mitdenken

Sensorische, stichhemmende Jacke

 

Im Rahmen des ZIM-geförderten Projekts „Entwicklung eines Durchstichsensors für Stichschutzbekleidung“ in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Bache Modeland GmbH, Freyer & Siegel Elektronik GmbH & Co. KG entwickelte die Hochschule Niederrhein elektrisch-leitfähige Dispersionen für den Sieb- und Digitaldruck. Anschließend wurden diese auf verschiedenen Gestricken und Abstandsgewirken appliziert. So entstanden durchstichsensorische Einlagen für stichhemmende Jacken.

Die Jacke wurde für „Worst Case“ Szenarien für Personen im öffentlichen Leben entwickelt, z.B. Busfahrer, Taxifahrer, Sicherheitsdienstangestellte oder Angestellte in Arbeits- und Sozialämtern.

 

 

Im Cornet-Projekt mit der Hogeschool Gent / Belgien entwickelt die Hochschule Niederrhein sensorische und aktorische hybride Fäden und Nahtstrukturen für Sport- und Schutzbekleidungssysteme. Es werden tragbare Prototypen entwickelt, die Licht emittieren, Feuchte und Temperatur aufzeigen oder auch Körperbewegungen nachvollziehen können.

Förderkennzeichen: 09689-19 (Cornet IGF-Vorhaben)

Involvierte Personen: M.Sc. Katalin Mengler, Dr. Thomas Grethe, Prof. Dr. Kerstin Zöll, Prof. Dr. Thomas Weide, Prof. Dr. Anne Schwarz-Pfeiffer

SmartSeam – Sensorische und aktorische, funktionale Nähte für die FashionTech Industrie

Medizin, Gesundheit, Healthcare

Textilintegrierte Sensorik zur feedback-gestützten Rehabilitation nach Operation des vorderen Kreuzbandes – KneTex

 

 

 

Mit Hilfe der KneTex-Kniebandage sollen ungesunde Bewegungsabläufe durch Erfassung der Lage und des Winkels des Knies, der relevanten Beinmuskeln und des Bewegungskontextes, erkannt und lokalisiert werden. Mit einer entsprechenden Feedback-Aktorik sollen schädliche Bewegungsabläufe unmittelbar korrigiert werden. Es ermöglicht die Reduktion der Rezidiv- und Komplikationsrate von Patienten mit operativ versorgtem vorderem Kreuzbandriss und die eigenständige Anwendung durch den Patienten im Alltag.

Die Kombination von Methoden der Textiltechnik, Sensorik, eingebetteter IT mit entsprechenden Analyseverfahren und Aktorik unter Verwendung neuartiger Technik in der Gestaltung der elektronischen Komponenten dient nicht nur der Erfassung von Lage und Winkel des Knies, sondern auch der Aktivität der relevanten Beinmuskeln und des Bewegungskontextes in feiner Auflösung.

Moderne Feedbackverfahren sorgen für die direkte Beeinflussung des Bewegungsablaufes im Augenblick des Geschehens bei gleichzeitig langfristiger Umorientierung in den Bewegungsabläufen. Eine einfache Anwendung auch im häuslichen Umfeld wird durch Robustheit in der Verwendung mit wissenschaftlich fundierter Evaluation der Wirksamkeit und Nutzerakzeptanz bestimmt.

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Förderkennzeichen: EFRE 0801285

Involvierte Personen: M.Sc. Ramona Nolden, Manuela Niemeyer, M.Sc. Julia Demmer, Andreas Kitzig, Prof. Dr. Edwin Naroska, Prof. Dr. Martin Alfurth, Prof. Dr. Kerstin Zöll, Prof. Dr. Anne Schwarz-Pfeiffer

Der smarte Handschuh besteht aus einem Handschuh mit integriertem Biegesensor im Finger und einer anknüpfbaren Manschette. Die Signale des textilen Biegesensors im Handschuh werden von einem Mikrocontroller in der Manschette gesteuert und an die LED-Functional Sequin DevicesTM weitergeleitet, die auf dem Handrücken platziert sind.

Das Schaltungslayout besteht aus einem leitfähigen Garn, welches mittels Sticktechnologie implementiert wird. Das Stickmuster integriert die textilen Datenleiter, die LEDs und die Anschlüsse des Mikrocontrollers. Die LED-FSDsTM sind herkömmliche Pailletten mit Schaltungslayout und Träger kleiner elektronischer Komponenten. Mit einem definierten und reproduzierbaren Prozess werden sie automatisiert platziert, befestigt und kontaktiert.

Der smarte Handschuh ermöglicht die mobile sensorische Erkennung der motorischen Beweglichkeit der Finger. Neben dem Fingertraining dient der smarte Handschuh auch als Biofeedback, indem die Bewegungssignale mit den LED-FSDsTM visualisiert werden. Das Biofeedback signalisiert dem Bediener den Erfolg der Therapie, wirkt als Selbstkontrolle über den motorischen Trainingsprozess und erhöht die Motivation und den Lernprozess.

Therapiehandschuh

Lifestyle und Smart Home

In diversen Projekten haben wir bereits unterschiedliche Leuchtmittel in Bekleidungssysteme integriert. Neben LED-bestickten Pailletten kommen bedrahtete LEDs ebenso in Einsatz wie elektrolumiszente Drähte und optische Fasern in Kombination mit einer Laserquelle.

SolTex – Entwicklung von textilbasierten Farbstoffsolarzellen

 

 

Farbstoffsolarzellen stellen inzwischen eine interessante Alternative zu siliziumbasierten Solarzellen dar. Auch wenn ihre Wirkungsgrade noch deutlich niedriger als die herkömmlichen Solarzellen sind, lassen sie sich jedoch ohne Reinraumbedingungen und aus relativ preiswerten, ungiftigen Materialien herstellen. In dem DBU-geförderten Projekt „SolTex“ wurden erste Schritte zu textilbasierten Farbstoffsolarzellen für eine autarke Stromversorgung erfolgreich unternommen. Im Labor- und kleinen Pilotanlagenmaßstab wurden funktionierende Solarzellen im Wesentlichen aus Naturstoffen hergestellt und in ihrer Effektivität vermessen. Hierbei wurden keine umweltschädlichen Substanzen eingesetzt, insbesondere keine organischen Lösemittel und keine Schwermetalle. Alle angewandten Prozesse sind skalierbar. Projektpartner der Hochschule Niederrhein waren InovisCoat GmbH und die Fachhochschule Bielefeld.

 

Im ZIM-Projekt „Entwicklung von flexibel gestaltbaren und digital gedruckten Leuchttextilien für die Werbe- und Architekturbranche“ entwickelten das Unternehmen Thamm GmbH und die Hochschule Niederrhein gemeinsam Tintenformulierungen für einen digital-gesteuerten Dispenserdruck von elektrolumineszenten Textilien, der auch Gegenstand der Entwicklung war.

Weitere Informationen unter:

journals.sagepub.com/doi/10.1177/1558925019861624;

Förderkennzeichen: ZF4102202CJ6 (ZIM-Kooperationsprojekt)

Involvierte Personen: M.Sc. Evelyn Lempa, Carsten Grassmann, Prof. Dr. Anne Schwarz-Pfeiffer

Digital-gedruckte Leuchttextilien

El-Fib – Leuchttapeten im Kontinue Verfahren hergestellt

 

 

Gemeinsam mit Coatema Coating Machinery GmbH, AdPhos Innovative Technologies GmbH, IMST GmbH und belgischen Partnern (Förderung ZIM International) entwickelte die Hochschule Niederrhein elektrolumineszierende Textiltapeten, die über Kontinue-Verfahren hergestellt und mittels Sensoren gesteuert über einen Miniatur-Inverter elektrisch versorgt werden. Zum Einsatz kam u.a. eine intermittierende Breitschlitzdüse zur Bemusterung der Leuchtschicht und eine NIR-Trocknung.

Förderkennzeichen: ZF4102214SL8 (IraSME-Förderung)

Involvierte Personen: M.Sc. Evelyn Lempa, Mirja Kreuziger, Prof. Dr. Anne Schwarz-Pfeiffer

 

Das Cornet Projekt „AmbiTex – Textile integrated sensors for monitoring of ambient Parameters“ befasste sich mit der Entwicklung textiler Feuchtigkeits- und Temperatursensoren entwickelt. Gemeinsam mit der Universität Innsbruck / Österreich war es das Ziel, dass beide Sensoren möglichst textilbasiert und elektrisch auswertbar sind, damit eine quantitative Analyse möglich ist. Die Arbeiten der Hochschule Niederrhein konzentrierten sich auf die Entwicklung gedruckter, beschichteter und gestickter kapazitiver Feuchtesensoren.  Hierzu wurde die Änderung der dielektrischen Permittivität eines Mediums betrachtet, die, so es Feuchtigkeit aufnehmen kann, von dessen Wassergehalt abhängt.

Förderkennzeichen:03137-16 (Cornet IGF-Vorhaben)

Involvierte Personen: Dr. Thomas Grethe, M.Sc. Katalin Mengler, M.Sc. Susanne Küppers, Prof. Dr. habil. Maike Rabe, Prof. Dr. Anne Schwarz-Pfeiffer

AmbiTex