Forscher zielen auf Massentauglichkeit intelligenter Textilien ab
Das Dreijahresprojekt SIMPLESKIN hat zur Herstellung eines waschbaren Sensorstoffs geführt, welcher Körperbewegungen, elektrische Signale, Aktivitäten und Veränderungen bezüglich der Kondensatorkapazität des Körpers messen kann und hat eine Massenvermarktung dieser smarten Textilien zum Ziel. Die Forscher verfolgten das Ziel – genauso, wie sich in der Gesellschaft ein Wandel von einfachen Mobiltelefonen zu ausgefeilten Smartphones vollzogen hat – eine tragbare Sensortechnologie aus einem kostenintensiven Nischenbereich in ein Massenmarktprodukt zu verwandeln. Es wird das Potenzial für eine Reihe von Anwendungen im Alltag erkannt. Hierzu zählt eine Analyse der Muskelaktivität während körperlicher Betätigungen oder die Überwachung der Ernährung. „Wir sehen sowohl Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Wearable-Technologie als auch im Bereich der ambienten Technologie“, sagt Professor Jingyuan Cheng, SIMPLESKIN-Projektkoordinator und Senior Researcher am Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI). „Die textilienresistiven Drucksensoren lassen sich kostengünstig als Drucksensormatrix mit bis zu 10 000 Elementen produzieren und haben sich für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen, die weit über tragbare Systeme hinausgehen, als attraktiv erwiesen.“ Verschiedene ambiente Technologien sind erfolgreich versuchsweise getestet worden. So unter anderem eine smarte Tischdecke und eine intelligente Übungsmatte, welche die Bewegungen von Anwendern anhand von Drucksensoren messen, verschiedene andere technische Entwicklungen, wie bspw. ein Kissen, das die Schlafposition von Menschen erkennt, befinden sich dagegen noch in der Entwicklung. Generische Komponenten für die Massenproduktion Eine der Grundideen des Projekts bestand in einer Skizzierung der verschiedenen Produktionsstufen von smarter Technologie wie etwa der Textilienherstellung, der Elektronikentwicklung oder der Softwareimplementierung. „Demnach könnten anstelle von einer erforderlichen Implementierung einer aufwendigen Sonderlösung für jede einzelne Anwendung generische massenproduzierbare Komponenten flexibel zusammengestellt werden, um eine Vielzahl neu konfigurierbarer Anwendungsmöglichkeiten zu schaffen“, sagt Professor Cheng. Das Team hatte die Idee einer Abstraktionsschicht, einer Art Betriebssystem (BS) für Kleidung, welches dem Menschen die Entwicklung von Apps für smarte Kleidung ermöglicht, ohne dass es erforderlich wäre, sich mit dem komplexen Prozess der Fabrikfertigung, der Elektronik oder Signalverarbeitung auseinanderzusetzen. Ein Kleidungs-BS wurde erfolgreich für den Betrieb auf der Android-Software von Google entwickelt. Dieses ermöglicht Anwendern die Nutzung smarter Kleidung auf eine Weise, die mit den lokalen Sensoren eines Telefons vergleichbar ist. Interesse seitens der Industrie Das – von Forschern des DFKI, den Universitäten Boras, Passau und Stuttgart, dem Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf sowie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich in Zusammenarbeit mit dem schweizer Textilienunternehmen Sefar durchgeführte – Projekt hat großes Interesse seitens der Industrie erregt. Der Fahrzeughersteller Volkswagen schloss eine Kooperationsvereinbarung mit dem DFKI, nachdem das Institut VW den Prototypen für einen smarten Fahrzeugsitz präsentiert hatte. Bei diesem Sitz wird ein druckempfindlicher und kapazitativer Sensorstoff verwendet, um die Haltung des Fahrers, das Aktivitätsniveau und die Atemgeschwindigkeit zu überwachen, sodass ein Warnsignal ertönt, wenn eine Pause eingelegt werden sollte. Das Sportbekleidungsunternehmen Adidas unterstützt außerdem die Entwicklung eines smarten Fußballschuhs, der die Oberflächendruckveränderungen beim Treten eines Balls misst. Pläne für eine Maßstabsvergrößerung Die Forscher zielen darauf ab, konventionelle Kleidung in den kommenden zwei Jahrzehnten durch smarte Alternativen zu ersetzen. Laut Professor Cheng sollten die technologischen Fortschritte „den Grundstein für einen hohen Marktanteil von smarten Textilien legen, da Menschen ihre ‚dummen’ Textilien durch smarte Textilien ersetzen, die im großen Maßstab produziert werden können.“ Die Verdrängung konventioneller Kleidung in einem großen Maßstab ist eine komplizierte Angelegenheit, die Fragen zu Patenten, zum Datenschutz und zur Sicherheit aufwirft. Dementsprechend planen die Forscher auf kurze Sicht die Fokussierung auf Produkte für Nischenmärkte wie bspw. die Überwachung von Gesundheit und sportlicher Leistungen. Auf lange Sicht wird die Entwicklung neuer Methoden für die Textilienproduktion anvisiert, um die Flexibilität zu steigern, um eine Sensorarchitektur in einem sehr großen Maßstab zu verbessern und um die Arbeit mit externen Partnern in anderen Anwendungsbereichen fortzusetzen.
Schlüsselbegriffe
SIMPLESKIN, Stoffe, Wearable Technologie, ambiente Technologien, Betriebssystem, BS, textilienresistive Drucksensoren
