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16.05.2017 | Textilwerkstoffe | Im Fokus | Onlineartikel

Textilentwickler präsentieren Funktions- und Fertigungsinnovationen

Autor:
Dieter Beste

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Textile Werkstoffe werden als Naht- oder Verbandmaterial schon seit sehr langer Zeit im Körper eingesetzt. Schweizer Forscher erweitern ihr Einsatzspektrum als Biomaterial gegenwärtig kräftig.

Bereits die Ägypter und die amerikanischen Ureinwohner verwendeten Textilen für die Wundbehandlung. In der heutigen Medizin avancieren Textilien zu Hightech-Materialien. Die Entwicklung neuer Biomaterialien sowie neuer textiler Fertigungstechniken und -verfahren steht ganz oben auf der Liste der Forschungs- und Entwicklungsziele. Unter anderem geht es darum, mit textilen Strukturen Gewebe, Körperfunktionen oder Organe nachzubilden. "Mithilfe des Tissue Engineerings, also dem Nachzüchten von Gewebe mit Hilfe von Zellen des betroffenen Patienten, lassen sich speziell im Bereich des Weichgewebeersatzes sehr gute Ergebnisse erzielen" (Medizintechnik, Seite 961).

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2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Introduction to Smart Textiles

This chapter introduces fundamental concepts related to wearable computing, smart textiles, and context awareness. The history of wearable computing is summarized to illustrate the current state of smart textile and garment research. Subsequently …


Genau hier setzt in der Schweiz die Forschungsinitiative "Subitex – Sustainable Biomedicine Textiles" an, wie jetzt die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) mitteilt. Zusammen mit Swiss Textiles, dem Textilverband der Schweiz, arbeiten darin Forschung und Industrie zusammen, um durch innovative Ansätze und Wissenstransfer Neuerungen auf dem Gebiet von biomedizinischen Textilien zu fördern und diese schneller auf den Markt zu bringen.

Vliestextil mit einer Schicht aus Herzmuskelzellen

Aktuelles Beispiel dafür ist "Zurich Heart" ein Projekt mit Beteiligung der Empa. Hier entwickeln Forscher unter dem Dach der Hochschulmedizin Zürich gemeinsam mit dem Universitätsspital, der Universität und der ETH Zürich eine künstliche Herzpumpe. Diese wird ein Vliestextil mit einer Schicht aus Herzmuskelzellen besitzen, die vom Blut nicht mehr als Fremdkörper wahrgenommen wird. "Man muss Abschied nehmen von der Idee, dass es sich bei Textilentwicklung um Baumwoll-T-Shirts dreht", kommentiert René Rossi, Projektleiter von Subitex und Leiter der Empa-Abteilung "Biomimetic Membranes and Textiles." Vielmehr beschäftige sich die Forschung mit unterschiedlichsten Fasern aus Keramik, Metall, Holz und Kunststoff.

"Ein Textil ist auch nicht einfach ein ‚Lappen‘, sondern vielmehr ein zweidimensionales Gebilde, das aus einem eindimensionalen Material – einer Faser – entstanden ist", so Rossi. Die Gebilde, die daraus entstehen, sind flexible, formbare, dehnbare, leichte Gewirke, Gewebe oder Gestricke. Rossi: "Den textilen Materialien und ihren Eigenschaften sind theoretisch keine Grenzen gesetzt."

Funktionale textile Werkstoffe aus dem 3D-Drucker

Auch für die Fertigung textiler Werkstoffe gilt die Maxime, innovative Ansätze für die Praxis zu erschließen. Forscher am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Umsicht) in Oberhausen verfolgen jetzt die Idee, funktionale textile Werkstoffe im 3D-Druck herzustellen. Noch kommen 3D-Druck-Verfahren auf Textilien aufgrund mangelnder Filamente nicht zum Einsatz. Dabei bietet die additive Fertigung für Textil- und Bekleidungsunternehmen nach Ansicht der Umsicht-Forscher erhebliche Vorteile in der Produktion funktionalisierter Textilien im Bereich der Sport-, Schutz- und Sicherheitsbekleidung: Elemente wie Steckverbindungen ließen sich via 3D-Druck direkt auf textile Flächen auftragen.

Optimierung industriell einsetzbarer Filamente

In einem auf drei Jahre angelegten Verbundprojekt mit Partnern aus der Industrie entwickeln die Forscher im Projekt AddiTex Funktionstextilien für technische Anwendungen, die sich über ein 3D-Druckverfahren herstellen lassen. Dabei soll im Projekt das Fused Deposition Modeling (FDM) zum Einsatz kommen. "Darin sehen wir das größte Potenzial zur Umsetzung einer industriellen 3D-Funktionalisierung textiler Produkte", erklärt Inna Bretz, Projektleiterin im Fraunhofer-Institut. Der FDM-Druck auf Textilien wird bisher aufgrund der mangelnden Verfügbarkeit geeigneter Polymerwerkstoffe noch nicht kommerziell verwendet. Denn industriell eingesetzte Werkstoffe müssen neben der Zugabe von Prozessadditiven wie Weichmachern noch zusätzlich additiviert werden (beispielsweise hinsichtlich UV-Stabilität oder Flammschutz), um eine ausreichende Haltbarkeit der gefertigten Bauteile zu gewährleisten. Zunächst gelte es also, die Polymerwerkstoffe für die additive Fertigung im Verbund mit textilen Substraten zu entwickeln und zu modifizieren, so die Chemikerin. "Und zwar so, dass sie mittels FDM direkt auf Textilien angebracht und als Hochleistungskunststoffe genutzt werden können."


 

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