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Potentiale vorhanden:
Intelligente Textilien bieten Chancen für die Zukunft
Intelligente Textilien bieten Chancen gerade für Mitteleuropa: Smart, leicht, leuchtend, können sie Funktionen bieten, die es bislang noch nicht gab. Um das Thema voran zu bringen, organisierte die Bayern Innovativ, ein erstes Kooperationsforum in Lindau. Es wurde im Oktober 2013 mit Partnern aus Deutschland, Österreich und der Schweiz abgehalten.
Das Forum „Intelligente Textilien“ am 17. Oktober 2013 in Lindau erhielt mit 320 Teilnehmern aus sechs Ländern auf Anhieb eine hervorragende Resonanz und war ein bedeutender Treffpunkt für Experten der Textilindustrie und aus unterschiedlichen Anwenderbranchen wie Automobilbau, Sport und Medizin. Mit diesem Forum fand erstmals eine gemeinsame Innovationsveranstaltung im Bereich technischer Textilien zwischen Bayern, Österreich, der Schweiz und Baden-Württemberg statt – ganz im Sinne von "Innovation kennt keine Grenzen". Im Fokus standen Entwicklungen und Trends bei Textilien mit Funktionen wie elektrisch leitend, sensorisch, leuchtend, adaptiv oder leicht. Mit diesen Eigenschaften erschließen Hightech-Textilien immer wieder neue Einsatzfelder und können einen wichtigen Beitrag leisten, um Anforderungen, Kundenwünsche und anstehende.
Das Forum wurde von der Bayern Innovativ GmbH im Rahmen des Netzwerks Textile Innovation durchgeführt. Die Ausrichtung erfolgte gemeinsam mit Verbänden und Institutionen aus Bayern, Österreich, der Schweiz und Baden-Württemberg. Stellvertretend für die über zehn Partner seien der Verband der Bayerischen Textil- und Bekleidungsindustrie e. V. (VTB), die Smart Textiles Plattform Austria, der TVS Textilverband Schweiz und Südwesttextil e. V. genannt. Umfassende Unterstützung erfuhr das Forum durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie.
 Hightech-Socke von Alphafit für Diabetiker, bestehend aus Fäden
mit sensorischen Eigenschaften - 3-dimensionale textile Druckmessung rund um den Fuß.
Potenziale des Leichtbaus
CFK ist der Werkstoff der Zukunft – so lassen sich die Ausführungen von Peter D. Dornier, Geschäftsführungsvorsitzender, Lindauer DORNIER GmbH, zusammenfassen. Für die Herstellung von CFK-Bauteilen spielen textile Technologien eine wesentliche Rolle. Damit sieht Dornier die Textilindustrie als eine strategische Kerntechnologie für die Volkswirtschaft in Europa.
Lindauer DORNIER ist der Marktführer im Bereich Webmaschinen für technische Textilien. An die CFK-Industrie lieferte das Unternehmen bereits vor 40 Jahren die ersten Maschinen. „Verglichen mit metallischen Materialien wie Stahl oder Aluminium weist CFK ein zehn Mal besseres Festigkeit-Gewicht-Verhältnis und bietet so wichtige Perspektiven für die Konzeption künftiger Leichtbaustrukturen bei Flugzeugen, Autos, Zügen oder Lastwagen. Dies wiederum führt zu einer Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes“, erklärte Dornier. Er kann sich sogar vorstellen, dass in zehn Jahren bei Flugzeugen nicht nur die Tragflächen, sondern auch die Triebwerke aus Textil sind. Als ein weiteres wichtiges zukünftiges Einsatzgebiet sieht er die Bauindustrie: Die korrosionsfreie Carbonfaser als Ersatz für die Stahlbewehrung in neuen Betonbauten sowie in der Reparatur von älteren Bauwerken könnte einen großen Markt für textilverstärkte Produkte eröffnen.
Auf den Einsatz von CFK im Automobilbau ging Dr. Manfred Knof, SGL Automotive Carbon Fibers, ein. Die Forderung nach individueller Mobilität und die Verschärfung der Abgasnormen bieten ein ideales Pflaster für die Gestaltung der Mobilitätskonzepte der Zukunft. Ebenso seien die Komfortbedürfnisse der Menschen und die rechtlichen Anforderungen im Automobilbau in den letzten Jahren gestiegen, so Knof. Mit den E-Fahrzeugen i3 und i8 von BMW wird nun CFK in der Großserie eingesetzt. Mit Carbonfasern können leichte und langlebige Bauteile mit hohen Festigkeiten und Stromleitfähigkeit realisiert werden. „Derzeit ist der passive Fußgängerschutz ein großes Thema“, ergänzte Knof. Ebenso stellt das Recycling nach wie vor eine Herausforderung dar. SGL hat nun einen Prozess entwickelt, mit dem die Produktionsabfälle vollständig recycelt werden können.
Technologien für Smart Textiles
Für die Integration von sensorischen, elektrisch leitenden oder leuchtenden Funktionen in Textilien wird zwischen zwei Möglichkeiten unterschieden: textilintegrierten und textilbasierten Systemen. Bei ersteren werden mikroelektronische Komponenten miniaturisiert und in das Textil eingebracht. Bei zweiteren werden „intelligente Fasern“ genutzt, die inhärent mit diesen Funktionen ausgestattet sind.
 Erstes Dessous mit Stickereitechnik- integrierter innovativer Lichttechnologie
(Firmen Forster Rohner AG und Valisère/Triumph).
Die Empa arbeitet z. B. an sogenannten polymer optischen Fasern (POF), die für medizinische Anwendungen prädestiniert sind. Heute werden POFs noch nicht für medizinische Zwecke eingesetzt, wie Dr. Katrin Schöller ausführte. Jedoch könnten iHealth-Systeme in Zukunft stark zur Senkung medizinischer Kosten beitragen. Die Empa entwickelt derzeit u. a. POF-Systeme für die Überwachung der Wundheilung, Atem- und Herzfrequenz, des Blutdrucks und des Blutsauerstoffgehalts. Ziel ist ein tragbares Monitoring-System, das nicht nur präventive Behandlungen, sondern auch die ambulante Betreuung von Patienten nach stationären kardiovaskulären Behandlungen ermöglicht. Mit der alternden Gesellschaft gewinnt auch die Vermeidung von Dekubitus an Bedeutung. Ein spezieller Sensor wurde für das Dekubitusmonitoring entwickelt, der die gleichzeitige Messung von Temperatur, Feuchtigkeit, Druck und Durchblutung ermöglicht.
Für die vollautomatisierte Fertigung von LED-bestückten Leuchttextilien können Stickmaschinen eingesetzt werden – für diese Entwicklung erhielt das TITV Greiz den Avantex-Innovationspreis 2013. Die Functional Sequin Device FSD – Technologie nutzt Pailletten oder andere miniaturisierte Bauteile auf dem Textil als Trägersubstrat für LEDs. In einem voll automatisierten Prozess werden elektrische Leitungen mit leitfähigen ELITEX®-Fäden auf das Textil gestickt, die FSDs bestückt und positioniert, befestigt und mit dem ELITEX®-Stickfaden kontaktiert. „Damit wird eine wirtschaftliche, effektive und stückzahlenunabhängige Herstellung ohne aufwändige Handhabung und manuelle Positionierung möglich“, so Sabine Gimpel.
Anwendungen für smarte, leichte und leuchtende Textilien
Gleich drei Anwendungsbeispiele standen im Fokus der Ausführungen von Reto Hegelbach, Sefar AG: Sefar hat z. B. ein Heizgewebe entwickelt, das nach kundenspezifischen Designvorgaben gefertigt werden kann. Die wichtigsten Eigenschaften: Eigenmasse von weniger als 90 g/m? für ein schnelles Aufheizen und eine angenehme Handhabung, Heizleistung von mehreren 1000 W/m?, plissierbar, laminierbar und hinterspritzbar. Ein weiteres Beispiel ist eine dünne, leichte und bedruckbare Leuchtfolie auf Gewebebasis – sie bietet vielfältige Möglichkeiten für Elektrolumineszenz. Ebenso hat Sefar eine transparente Front-Elektrode auf Gewebebasis für die dritte Generation der Solarzellen entwickelt. Die Elektrode kann auch für weitere Optoelektronik-Anwendungen, wie für herkömmlichen Solarzellen, OLEDs, Elektrolumineszenz-Lampen, Touchscreens oder Displays, verwendet werden.
Insbesondere der Automobilbau sucht nach neuen Materialien und Lösungen, um neuartige Funktionen zu realisieren. Ein großes Thema ist derzeit die Beleuchtung für den Automobilinnenraum, wie Klaus Scheulen, ITA, RWTH Aachen, darlegte. Die Einsatzmöglichkeiten für textilintegrierte Lösungen sind sehr vielfältig: vom Dachhimmel (Ambientebeleuchtung) über Sitze (Beleuchtung der Kopfstützen der Vordersitze) und Armauflagen (Innenfachbeleuchtung) bis hin zur Seitenverkleidung (Designelemente) und Bodenbelag (Orientierungsbeleuchtung). Unterschieden werden dabei zwei Beleuchtungskonzepte: elektrisch aktive Beleuchtung mit LEDs und Elektrolumineszenz sowie faseroptische Beleuchtung auf Basis Glasfaser, POF und Polymer-Clad Silica Fiber als Kombination. Aktuelle Herausforderungen für beide Konzepte liegen u. a. in der Reproduzierbarkeit, der Ausfallsicherheit sowie den Kosten. Faser-basierte OLEDs dürften in zehn bis zwanzig Jahren Anwendung im Automobil finden, so die Ansicht von Scheule.
 Selbstleuchtende Textilstrukturen auf Basis der Elektrolumineszenz
Zukünftige Anwendungen liegen u. a. bei großflächigen leuchtenden Textilien oder
flexiblen textilen Displays (ITV Denkendorf). Bildquelle: Bayern Innovativ GmbH / Thomas Geiger
Leuchtende Textilien lassen sich auch mittels lichttechnischer Materialien realisieren. Durch gezielte Modifikationen im Bereich der Polymere, der Fadenerzeugung sowie durch neue Wege in der Flächenherstellung entwickelte die ETTLIN Spinnerei und Weberei Produktions GmbH & Co. KG ein neuartiges Gewebe – angeordnet vor LEDs erzeugt es dreidimensionale Lichtkörper mit einer starken Tiefenwirkung. Der gestalterische Spielraum ergibt sich aus Art und Typ des Gewebes und der LED sowie durch Abstand und Winkel zwischen beiden, wie Geschäftsführer Dr. Oliver Maetschke vorstellte. Die Technik bietet vielfältige Anwendungen – u. a. in der Innen- und Außenarchitektur sowie im Fahrzeugbau – wobei die Gewebe sowohl in Glas als auch Kunststoff eingebettet werden können.
Nicht nur im Bauwesen, sondern auch in der Medizintechnik bieten sich Einsatzpotenziale für textile Sensoren, wie Dr. Verena Schmidt, Siemens AG, aufzeigte. Bewegbare Medizingeräte im Operationssaal erfordern einen hohen Personenschutz; eine Kollisionsdetektion ist nötig, die bei Kontakt mit Körperteilen den Sicherheitskreis des Gerätes auslöst. Für den Kollisionsschutz könnten zukünftig textile Systeme zum Einsatz kommen. Sie müssen jedoch vielfältige Anforderungen erfüllen wie Desinfizierbarkeit der Oberfläche, Biokompatibilität, technische Sicherheit, Design und Farbgestaltung. Siemens analysiert derzeit unterschiedliche taktile Textil-Sensoren: u. a. kapazitive, resistive und induktive Varianten und steht neuen Möglichkeiten aufgeschlossen gegenüber.
Textiltechnik für Batteriesysteme? Warum nicht… Die E-Mobilität fordert leichte und flexible Lösungen in jeglicher Hinsicht. So arbeitet die Universität Innsbruck im Rahmen des EU-Projektes „Alp Store“ an stickereibasierten Batteriesystemen. „Gestickte Elektroden ermöglichen eine vierfach höhere Stromdichte und das Gewicht der Batterien verringert sich deutlich“, erklärte Prof. Dr. Thomas Bechtold. Die vielseitig anwendbare Stickereitechnologie bietet also großes Potenzial für Produktinnovationen bei Speichertechnologien. Vorteile der Stickerei sind hier: flexible Positionierung der Leiterbahnen, Realisierung von Dreidimensionalität, variable Leiterdichte in allen drei Dimensionen, angepasste Formen und weiche Strukturen sowie geschlossene Schnittkanten. Damit ist die Konstruktion leistungsfähiger und zugleich leichterer Batteriesysteme möglich, die höhere Spitzenleistungen abgeben können. Im „Alp Store“-Projekt werden insgesamt zwölf Unterprojekte durchgeführt. Dezentrale Speichermöglichkeiten stellen hierbei ein wichtiges Thema dar, wie Stefan Hartmann vom Projektpartner, illwerke vkw, darlegte.
Chancen für weitere Innovationen in der Textilindustrie
Das breite Spektrum der vorgestellten Technologien und Anwendungen intelligenter Textilien sowie die beeindruckende Resonanz aus verschiedensten Branchen zeigte, dass textile Technologien und Materialien weiterhin neue Felder erschließen und damit wiederum eine Basis für Innovationen in vielen Industriebereichen darstellen. „Vor diesem Hintergrund kommt der hoch innovativen Textilindustrie in der Bodenseeregion und insbesondere auch der Kooperation der Unternehmen aus Deutschland, Österreich, Schweiz untereinander sowie mit weiteren Partnern und Anwendern eine große Bedeutung zu, um weitere Potenziale zu realisieren“, wie Dr. Matthias Konrad, Bayern Innovativ GmbH, abschließend den Veranstaltungsverlauf resümierte.
www.bayern-innovativ.de
Auch auf der Hannover Messe ist die Bayern innovativ vertreten. Hallen und Standnummern
Findet man unter folgendem Link:
http://www.bayern-innovativ.de/kongresse/gemeinschaftsstand/aktuelle_messen/
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