Research & Development einer textilen Antenne
Smart Textile | Technical Textiles | Smart Clothing
Im Rahmen des ZIM KOREA Calls des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie hat ENTWURFREICH sein erstes eigenes Forschungsprojekt im Bereich Smart Textiles erfolgreich abgeschlossen. Die Nutzung von Smart Textiles ist noch nicht weit verbreitet; das wird sich jedoch in naher Zukunft ändern. Jacquard by Google prognostiziert, dass bis 2025 jede zehnte Person ihre Kleidung mit dem Internet verbinden wird. Unsere Forschungskooperation mit dem Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen (ITA) sowie den Technologiepartnern KITECH und RICHTEK aus Südkorea hat sich damit in einem Bereich führender Innovation und Technologie bewegt.
In den vergangenen 2,5 Jahren konnten wir gemeinsam Material- und Verfahrenskombinationen zur Realisierung einer textilen Antenne untersuchen und geeignete Fertigungsverfahren entwickeln. Das ENTWURFREICH-Team konzentrierte seine Arbeit auf die Identifikation geeigneter Märkte sowie möglicher Produktinnovationen und -konzepte. Ein weiteres Ergebnis des Forschungsprojekts war die Erarbeitung eines gemeinsamen Prozesses für die Entwicklung und Zertifizierung von Smart Textiles in Zusammenarbeit mit dem ITA.
Dieses Projekt wurde realisiert im Rahmen des ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand):
Technologische Merkmale treffen auf Marktforschung (MFX Phase 1)
Um sicherzustellen, dass unsere neue Technologie für Kunden und Nutzerinnen und Nutzer attraktiv ist, haben wir zunächst die Merkmale herausgearbeitet, die uns von bereits eingesetzten Technologien abheben. Dazu gehörten zunächst die erhöhte Reichweite, die Materialflexibilität, die grundsätzliche Möglichkeit der Nutzung von Textilien sowie die Fähigkeit, mit einer textilen Antenne unterschiedliche Temperaturumgebungen zu messen. Mithilfe verschiedener Brainstorming-Techniken erarbeiteten wir Bereiche, in denen das Potenzial einer textilen Antenne genutzt werden kann, wobei erste Besonderheiten bei der Entwicklung von Smart-Textile-Lösungen für die anschließende standardisierte Entwicklung identifiziert werden konnten.
Der erste Kontakt mit potenziellen Kunden und Nutzern (MFX Phase 2)
Die konzeptionellen Felder, in denen wir erstes Potenzial für spätere Anwendungen sahen, wurden im direkten Austausch mit der jeweiligen Zielgruppe bewertet. In den Gesprächen ging es zunächst darum, aktuelles Potenzial gegenüber bestehenden Technologien zu identifizieren, wie eine neue textile Antenne dieses Potenzial aufgreifen kann und wie es sich am besten in völlig neue Produktlösungen überführen lässt.
Zusätzliche Informationen wie etwa die Wünsche, Bedürfnisse und Verhaltensweisen der Kunden halfen dabei, bisher ungenutztes Potenzial zu identifizieren. Die Auswertung dieser Daten erfolgte in einem klassischen Punktesystem gemeinsam mit den Konsortialpartnern. Die folgenden drei Hauptbereiche wurden ausgewählt:
Outdoor Sport
Alle sportlichen Aktivitäten, die im Freien und teilweise in abgelegenen Gebieten stattfinden (Beispiele: die stärkere Sendeleistung von Lawinenrettungssystemen und der verbesserte Empfang von GPS-Daten).
Arbeitssicherheit
Alle Szenarien, in denen Menschen für ihre Arbeit bewusst oder unbewusst in Gefahr geraten (Beispiele: Feuerwehreinsätze, die Erfassung von Bauarbeitern auf hochkomplexen Baustellen).
Consumer Goods / Fashion
Einer der größten betrachteten Märkte und damit auch potenziell in der Lage, die für die Serienproduktion erforderliche Stückzahl zu liefern. In diesem Anwendungsbereich kann die textile Antenne auch bewusst als Modeelement gestaltet werden.
Präsentation @ Preview in Seoul (PIS), Südkorea
Die internationale Textilmesse Preview in Seoul ist auf hochfunktionale und nachhaltige Textilien spezialisiert und präsentiert jährlich die vielversprechendsten Produktinnovationen der Textilbranche. Matthias Menzel, Creative Director bei ENTWURFREICH, und Dr. Jan Jordan, Koordinator für EU-Aktivitäten am ITA, waren vor Ort, um die Ergebnisse dieses gemeinsamen Forschungsprojekts zu präsentieren. Besonders großes Interesse wurde dem MarketFitX-Prozess (entwickelt von ENTWURFREICH) und dessen Anwendung bei der Überführung von Smart-Textile-Konzepten in serienreife Produkte entgegengebracht.
Gemeinsam mit unseren koreanischen Partnern (KITECH und RICHTECH) konnten wir an den aktuellen Prototypen arbeiten und LoRa- sowie Bluetooth-Frequenzen vor Ort testen. Die gesammelten Ergebnisse ermöglichten es uns, Produktkonzepte mit besserer Bedienbarkeit und Fertigungsgerechtigkeit zu entwickeln. Insbesondere die Verlängerung der Bluetooth-Reichweite um den Faktor 10 war ein enormer Entwicklungsschritt.
Vom technischen Konzept zum definierten Fertigungsprozess (MFX Phasen 3+4)
Auf Basis dieser neuen Forschungsergebnisse konnte das ITA-Team (Herr Seidenberg, Herr Tenner & Herr Lauwigi) anschließend verschiedene Fertigungsverfahren unter Berücksichtigung der jeweiligen Anwendungsszenarien testen. Nachdem erste Herausforderungen hinsichtlich der Reproduzierbarkeit von Verarbeitungsverfahren überwunden waren, konnte ein nahezu vollständig automatisierter Prozess zur Herstellung textiler Antennen entwickelt werden.
Um einen serienreifen Prozess zu realisieren, wurden SOPs (Standard Operating Procedures) sowie Hilfsmittel wie Spanner und Schablonen entwickelt. Diese Richtlinien beschreiben den aktuellen Forschungsstand in Form einer Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Realisierung textiler Antennen.
Anwendungsfall: Feuerwehrdienste (MFX Phase 5)
Einsatz einer textilen Antenne im Bereich der Feuerwehr
Eines unserer bevorzugten Anwendungsszenarien für die textile Antenne liegt im Bereich der Feuerwehr. Textile Antennen und ihre Eigenschaften bieten gegenüber der aktuellen Informationsübertragung viele Verbesserungen. Das technologische Potenzial wird zu Sicherheitsverbesserungen durch eine konstante und sichere Datenübertragung an schwer zugänglichen Orten führen. Darüber hinaus kann der Workflow von Rettungsdiensten mithilfe digitaler Technologien optimiert werden, was eine schnellere und sicherere Rettung von Menschen in Gefahrensituationen ermöglicht.
