Nanospinning, 4D-Printing, NFC und Smart Textiles im Fokus

4 Trend-Technologien für die Funktionskleidung der Zukunft

Welche Neuerungen enthält Sport- und Funktionsbekleidung in fünf Jahren? In moderner Funktionsbekleidung ist man vor Wind und Wetter geschützt und genießt ein angenehmes Tragegefühl. Um zukunftsfähige Funktionskleidung herzustellen, wird an vielen Stellen gearbeitet. ISPO.com gibt eine Übersicht wegweisender Technologien: von einer Membrantechnologie, die diesen Herbst auf den Markt gekommen ist, über ein 4D-Druckverfahren und Chips in Kleidung bis hin zu aktueller Forschung und Entwicklung an elektronischen Bauteilen in Textilien.

Nutzung der Verisium-App an einer Cloudburst Wear Jacke.
Nutzung der Verisium-App an einer Cloudburst Wear Jacke.

Trend 1: Nanospinning: The North Face Futurelight Membran

Wie schützt sich ein Fahrradfahrer vor Umwelteinflüssen wie Regen und Wind? Wasserdichte und atmungsaktive Membranstoffe sind essentielle Bestandteile sowohl von Outdoor- als auch urbaner Funktionskleidung.

Entscheidend ist hierbei, die zur jeweiligen Verwendung und Situation passende Balance zwischen den beiden Eigenschaften zu finden. Erreicht The North Face diese Balance mit der neuen Futurelight-Membran?

Durchlässig für Luft und Wasserdampf

Durch die Nutzung der Nanospinning-Technologie, einer Variante des Electrospinnings, stellt The North Face sehr dünne Fasern aus Polyurethan her. Die Polymerlösung wird mit Hilfe eines elektrischen Feldes von einer Elektrode weg beschleunigt, sodass sich kleinste Fasern an der Gegenelektrode wie ein Vlies anlagern.

Die Größe der entstehenden Poren bewegt sich nur noch im Nanometerbereich, was die Membran gleichzeitig durchlässig für Luft und Wasserdampf, aber dicht gegen flüssiges Wasser macht. Über Variation von Viskosität, Oberflächenspannung und Ladungsdichte der Flüssigkeit können Atmungsaktivität, Dehnbarkeit und Struktur der Membran dem Verwendungszweck angepasst werden. So kann das Material beispielsweise für schweißtreibenden Leistungssport oder den Schutz in nasskaltem Klima optimiert werden.

Luftdurchlässigkeitstest der TNF Futurelight-Membran.
Luftdurchlässigkeitstest der TNF Futurelight-Membran.

Nylon- und Polyesterschichten aus recycelten Rohstoffen

Unterstützt wird die Futurelight-Membran durch die Laminierung mit Nylon- und Polyesterschichten, die vor Abrieb schützen und aus recycelten Rohstoffen hergestellt werden können. Die wasserabweisende Beschichtung, die zur Erhaltung der Atmungsaktivität im Regen beiträgt, besteht aus PFC-freien Kohlenwasserstoffen und ist direkt in die Faser eingearbeitet, sodass sie bis zu 80 Waschgänge ihre Funktionalität beibehält – länger als konventionelle Beschichtungen.

Auf Futurelight basierende Kleidungsstücke sind seit Oktober 2019 erhältlich. Weitere Infos gibt es hier.

Trend 2: 4D Printing mit GRDXKN

Können Membranjacken bei einem Sturz vom Fahrrad vor Verletzungen schützen? Die Ingredient Brand GRDXKN (sprich: grid-skin) will dies schon bald ermöglichen.

In 4D-Druckverfahren werden Materialien 3D-gedruckt, die sich über die Zeit oder Umwelteinflüsse gezielt verändern lassen. Im GRDXKN Verfahren werden miteinander vernetzte Polygone aus gefärbtem Polyurethan auf Textilien gedruckt, die sich während des Druckvorganges hitzeverformen und eine dreidimensionale Struktur bilden.

Ohne Hautabschürfungen beim Sturz vom Rad

Ursprünglich als rein ästhetische Zugabe genutzt, folgt gewissen Strukturen eine Funktionalität. So können zum Beispiel Strukturen an der Textilinnenseite bei einem Sturz vom Rad verhindern, dass Hautabschürfungen entstehen. Gleichzeitig forscht GRDXKN an der Verbesserung der Aerodynamik von Kleidung durch die 4D-Druckstruktuern.

Das Verfahren wird aktuell patentiert und weiterhin erforscht. Grundsätzlich ist der Druck von 0,5 bis 4 Millimeter Dicke auf allen hydrophilen Materialien möglich, wozu zum Beispiel Zellulosefasern oder Polyester zählen. Wasserabweisende Ausrüstungen müssen nach dem Druckvorgang an die Fasern angebracht werden.

Fahrradkleidung, ausgerüstet mit GRDXKN auf der Innenseite.
Fahrradkleidung, ausgerüstet mit GRDXKN auf der Innenseite.

Variable Festigkeit für den jeweiligen Träger

Die Möglichkeiten reichen von der Einstellung auf die persönlichen Anforderungen einzelner Träger (Individualprints) bis hin zu variabler Festigkeit/Flexibilität des Drucks durch Einstellen des Druckmaterials und Druckmusters. Weitere Informationen zu GRDXKN gibt es hier.

Trend 3: Innovative Kundeninteraktionen über NFC-Technologie mit Verisium

Wie informieren Hersteller und Verkäufer ihre Kunden am besten über Produkteigenschaften? Eine spannende Möglichkeit bietet das Moskauer Start-up Verisium.

NFC-Chips sollten ursprünglich in Kleidung eingearbeitet werden, um illegale Nachahmungen von Markenartikeln zu erschweren, Verisium allerdings hat neue Anwendungen dafür gefunden. Das Near-Field Communication Protokoll ermöglicht es Geräten wie Smartphones mit dem Chip zu interagieren.

NFC-Chip der Marke Verisium – Größe: 12 x 22mm.
NFC-Chip der Marke Verisium – Größe: 12 x 22mm.

Beim Scan des Chips erhalten Kunden Informationen

Nutzer erhalten nach einem Scan des Chips vom Hersteller der Kleidung hinterlegte Informationen, wie zum Beispiel Links zu weiterführenden Webseiten, Video- und Audiodateien. Dies ermöglicht eine direkte Kundeninteraktion, die für Marketingzwecke kreativ genutzt werden kann.

Käufer von Produkten der Marke Cloudburst Wear erhielten personalisierte Einladungen zur Paris Fashion Week 2019, wenn sie die Kleidungsstücke scannten. Es können auch zusätzliche Informationen zu Produkten (Verortung von Geheimtaschen) oder andere Möglichkeiten genutzt werden, um die individuelle Story der Marke zum Ausdruck zu bringen.

Häufigkeit der Scans kann ausgewertet werden

Außerdem können Daten, wie Häufigkeit der Scans oder Verortung der Scanvorgänge erhoben und ausgewertet werden. Bei mehrfachem Scan desselben Produktes kann so etwa auch ein Sonderpreis angeboten werden. Weitere Informationen zu Verisium gibt es hier.

Trend 4: Forschung an Smart Textiles am ITA der RWTH Aachen

Mittels elektronischer Komponenten in Funktionstextilien können nicht nur Kundeninteraktionen verbessert, sondern Menschenleben gerettet werden. Wie? Aktuell sind schon viele Wearables erhältlich, die Vitalfunktionen – Herzschlag, Körpertemperatur, GPS-Signal – aufnehmen (Sensoren von Movesense). Zudem gibt es Satellitensysteme, die Rettungen aus Notsituationen in entlegenen Gebieten ermöglichen (ProteGear).

Die nächste Stufe in der Entwicklung solcher Technologien ist die Implementierung der Funktionalitäten direkt ins textile Produkt. Smarte Textilien sind ausgestattet mit mindestens einem Sensor und einer Recheneinheit (Microcontroller), teilweise auch Aktoren, die aktiv auf Umwelteinflüsse reagieren können.

Noch gibt es Herausforderungen, an der die RWTH forscht

Auch hier existieren schon Produkte, die zum Beispiel abhängig von der Körper- und Umgebungstemperatur die Leistung einer in der Kleidung integrierten Heizung regeln.

Eine bisher ungelöste Herausforderung bleibt die Haltbarkeit und Waschbarkeit der Textilien: Entweder sind sie gar nicht mit normalen Waschgängen waschbar, oder die Funktionalität der elektronischen Komponenten wird nur für eine begrenzte Anzahl von Waschgängen garantiert. An der Verbesserung dieser Eigenschaften wird am Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen geforscht.

Ein smartes Kissen das bei Handauflegen LEDs zum Leuchten bringt.
Ein smartes Kissen das bei Handauflegen LEDs zum Leuchten bringt.

Sportshirts mit Elektroden

Besonders in sportlichen, medizinischen, und militärischen Anwendungsbereichen werden Smart Textiles benötigt. Zum Beispiel können moosgestickte Elektroden in Sportshirts aus Funktionsjersey eingearbeitet werden.

Leitfähiges Garn für komplexe Smart Textiles

Diese senden über Leiterbahnen aus gesticktem, leitfähigem Garn Informationen wie ein Elektrokardiogramm (EKG) an einen Microcontroller, der die Informationen verarbeitet und abbildet. Es können auch piezoelektrische (druckempfindliche) Sensoren in Kleidungsstücken verwendet werden, um Touch-Bedienelemente für notwendige elektronische Geräte darzustellen.

Weiterhin entwickelt das ITA mit Partnern in Deutschland und Korea Verfahren, um komplexe Smart Textiles in Großserie herstellen zu können. Mehr Informationen zum ITA der RWTH Aachen gibt es hier.

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