ENGINEERINGNET.BE - Nieuwe materialen ook. Het Duitse smartfiber ontwikkelde naast een zachte cellulosevezel, die farmaceutische zinkoxide bevat en mensen met een gevoelige huid beschermt tegen uv-stralen, vocht absorbeert en ontstekingsremmend werkt, een vezel op basis van zeewier. ITM van de TU Dresden pakte uit met 's werelds eerste geweven hartklep. Eveneens heel wat digitalisering, IoT en ML/AI op de beursvloer. Een exploratietocht.
Bij Desion uit het Duitse Darmstadt loopt de Classify box. Dit cameraysteem herkent en inspecteert de kwaliteit van textiel en andere ‘complexe’ goederen. Drop het textiel bovenaan in de box en voor het op de rolbaan daaronder valt, heeft het systeem uitgemaakt of het aan de normen beantwoordt of niet. “De klant geeft ons samples van alle mogelijke defecten.
Wij trainen het systeem daarop”, zegt machine learning engineer Nils Jansen (25). Mogelijke klanten: industriële wasbedrijven die hun was controleren. Een voorbeeld. “Handschoenen gaan vandaag typisch drie keer naar de was en worden dan afgeschreven, ook al zijn ze niet versleten. Ons systeem kan falen herkennen waarmee we hun levensduur kunnen verlengen.”
De stukken die aangeboden worden voor inspectie zijn niet de makkelijkste. De snelle visietechnologie, die aan het Fraunhofer Institut IGD werd ontwikkeld en gepatenteerd, was pas mogelijk dankzij de nieuwste snelle grafische kaarten. “We werken ook aan een robot die kledij oppikt en opentrekt voor de camera en we sleutelen aan iets nieuw voor online portals. Met ‘Classitag’ nemen we foto’s van tweedehandskledij en extraheren er de kenmerken van. Het doel is opnieuw het hergebruik van textiel te bevorderen.”
Elasticiteit
Bij de RWTH Aachen Institut fur Textiltechnik (ITA) schitterde in de vitrine een sok met elastische thermoplastische polyurethaan (TPU) vezels die deels gemaakt zijn met gerecupereerde CO2. Dat is het resultaat van het Europese CroCo2PETs project waaraan Covestro Duitsland en de TU Berlin meewerkten. Tijdens de productie van TPU wordt CO2 (uit afvalstromen) toegevoegd om polyolen te bekomen met 18 à 20% CO2.
Voor de productie van de vezels geen klassieke, tragere ‘solution spinning’ waarbij solventen nodig zijn, maar wel het vooralsnog drie keer snellere ‘melt spinning’ dat geen solventen vergt. De TPU wordt opgewarmd en valt door een matrijs wat lange vezels oplevert. Die vezels zijn echter heel erg kleverig en dat vergt procesaanpassingen bij het op- en ontwinden en het transport van de vezel doorheen de machines.
Het project moet uiteindelijk leiden tot een productieproces dat makkelijk op bestaande installaties loopt. Jan Thiel, die over de technologie zijn doctoraat schrijft, spon op de testinstallatie a rato van enkele kg TPU. Nu werkt hij als wetenschappelijk medewerker binnen het CO2-Tex-project aan het industrieel opschalen, van TRL4 naar TRL8 of 9. Het is de bedoeling elastisch textiel een pak goedkoper te maken. Het elastische garen zal eerst in sportkledij en medische toepassingen aangewend worden.
Nieuwe materialen met vlas en hennep
De Techtextil ‘innovatieprijs voor nieuwe materialen’ ging naar de Franse Charles Reboux en zijn zus Ann van RBX Créations en hun gepatenteerde IROONY technologie die cellulosepulp uit hennepvezels trekt. Om van de cellulosepulp een vezel te maken, wordt de pulp eerst opgelost in een ionische vloeistof om dan in een eigen ‘wet spinning’ proces tot vezel gewonden te worden.
Dit HighPerCell spinproces is van DITF. “In een ander project gebruiken we een ionische vloeistof tussen de pure cellulose en het filament.” Dit project kent partners in de kledij- en schoenwereld en heeft ook een link met de ruimtevaartindustrie. Nu schaalt hij op naar pilootproductie. Probleem: de prijs van de machines is vandaag onstabiel. “Je kan een offerte krijgen die 24 uur geldig is. We wachten nog even tot het rustiger is op de markt.”
Ondertussen bekijkt hij ook de mogelijkheden van vlas en miscanthus (prachtriet) dat 15 tot 20 ton/ha biomassa kan opleveren. “We bestudeerden de geschiedenis van vlas en hennep en … Vandaag steekt 90% van onze activiteit in het nieuwe gebeuren.” Belangrijk voor de jonge ondernemers is dat hierbij de hele keten ecologisch en duurzaam is.
Sensoren en actuatoren in textiel
Het Oostenrijkse Texible ontwikkelt en integreert sensoren en actuatoren in textiel. Samen met de universiteit van Innsbrück (UIBK) werkt het aan elektrodes voor redox flowbatterijen. Dat soort batterij is opgebouwd rond een elektrochemische cel waarin de energie opgewekt wordt uit in vloeistoffen opgeloste metaalionen die langs een membraan worden gepompt.
De elektrolyt wordt door de non-woven elektrode gepompt. Met klassieke non-wovens kan je de snelheid daarvan niet beheersen. Texible ontwikkelt een zogenaamde ‘Tailored Fibre Placement’ elektrode. “We borduren tunnels in de elektrode zodat de elektrolyt er sneller en gelijkmatiger doorheen vloeit. Ons prototype presteert 50% beter”, vertelde Kathrin Fröis, sales smart textiles.
Men is er ondertussen in contact met batterijproducenten die aan het testen gingen. De technologie is eerder bedoeld voor grote, vaste batterij-installaties. Het 3in-TEX project weefde sensoren in het textiel van de armsteun van een zetel. Door het aanraken van deze ‘knoppen’ open je de deur, schakel je lichten aan en uit of bedien je de gordijnen.
Het signaal van de geweven ‘knoppen’ loopt via bluetooth naar de nodige actuatoren. Uitdagingen in het project waren het vinden van het juiste textiel en het ontwikkelen van de meest ‘intuïtieve’ of ‘comfortabele’ plaatsing van de vier ‘knoppen’.
Kledij digitaal aansturen
Arnauld Plasson demonstreerde op smartphone de Clim8 app die via blue-tooth gepaard wordt aan een handschoen met verwarmingselement. De handschoen zal warmen naargelang het profiel van de gebruiker, zijn activiteit en de omgevingstemperatuur. Alles regelbaar. Het systeem leert ook van de gebruikservaring.
Clim8 ging in 2016 van start. Het levert de componenten om het warmen van handschoenen, jassen en andere kledij digitaal aan te sturen. “Wij bouwden een IOT-platform waarmee we de textielproducten van anderen ‘slim’ maken”, zegt Rustam Ismailov, CEO van het in 2014 in Hamburg gestarte Vulpés. In een ELIIT-project met het Italiaanse Edea werd het platform gebruikt om een slimme zool te ontwikkelen voor de ijsschaatsen van olympische teams. De zool bevat gra-feentechnologie die een zoneverwarming mogelijk maakt.
“Dat spaart tot 30% energie en dus batterijlevensduur.” Sensoren meten de temperatuur van de voet en de omgeving. Zo is een autonome sturing mogelijk. “We kijken naar mogelijke upgrades, bijvoorbeeld voor stemsturing.” Toepassingen zijn mogelijk op maat van de individuele persoon. Met AI is verwarming mogelijk nog vóór de persoon het vraagt.
Zo wordt er ook gewerkt aan een slim T-shirt dat de vitale signalen van de drager detecteert en waarschuwt wanneer risico’s toenemen. Vulpès heeft meerdere productlijnen. Sommige zitten al in de markt: een warmende buikband ‘BellyBelt’ voor vrouwen met buik- of menstruatiepijn, bijvoorbeeld.
Linten van soorten
De Franse lintenfabrikant Satab heeft onder de merknaam eWeave een reeks ‘slimme linten’ (met ingeweven koper of verzilverd koper) die aangeven of en/of waar ze doorgesneden werden. Tot 10 m nauwkeurig op een afstand van 1.000 m. Zo zijn er ook linten die schokken registreren en zelfs hun intensiteit, of waterlekken of zelfs het waterpeil.
Of linten die door aanraken het licht of het geluidsvolume optrekken of dimmen. De linten, die in allerlei textiel of andere materialen ingewerkt kunnen worden zijn steevast verbonden met een eWeave connectorblokje die de data behandelt. De data wordt uitgelezen op het MyEweave IoT-platform waarop ook allerhande ingesteld kan worden (waarschuwingen, meldingen, buzzer, batterijniveau …).
Basalt
De Akense start-up FibreCoat GmbH wees op zijn gepatenteerde coatingtechnologie waarmee het basaltvezels inline een aluminiumbekleding bezorgt waarmee textiel kan geweven worden dat én licht is, én sterk én ook zorgt voor een EMI-schild. En bovendien tien keer goedkoper is dan voorheen. De vezel zorgt immers voor de bijzondere eigenschappen met maar de helft van het gewicht aan duur aluminium.
“Met onze bekledingsmodule -tussen de bushing en de sizing- kan de basaltvezel gesponnen worden aan volle snelheid, tegen 1.000 tot 1.500 m/minuut”, zegt expert John Landsbaum die rekent dat het bedrijf vandaag 3 à 4 ton beklede en gesponnen basaltgaren per maand kan leveren. Het bedrijf rekent op een capaciteit van 60 ton per maand tegen eind 2022.
Het vermogen tot EM-shielding staat in de kijker in het licht van EV, autonome voertuigen en allerlei radiosignalen, denk 5G en straks 6G. Een elektrische wagen heeft zo’n 10 m2 elektromagnetisch afschermingsmateriaal nodig om interferentie tussen batterij, elektronica en sturingen te voorkomen. “Een nadeel in automotive is dat je er geen ‘off the shelf’ product kunt leveren.
Elke producent wil immers iets anders.” De vezel is ook thermisch geleidend waardoor het als geweven of als non-woven textiel zetels, vloeren en wanden kan verwarmen. Onlangs nog won het de 2022 JEC Composites Startup Booster prijs.
Eigenschappen voorspellen
De voorbije twee jaar kreeg Fraunhofer ITWM de vraag of het bij het smeltgeblazen (meltblown) extrusieproces voor micro- en nanovezels de turbulenties van het spinninggebeuren kon simuleren. Sindsdien is blijkbaar veel vooruitgang geboekt met zogenaamde visco-elastische modellen en kan men ook de eigenschappen van een geweven/niet-geweven of gestikt textiel voorspellen.
Men maakt er gebruik van simulatiesoftware van de spin-off Math2Market uit Kaiserslautern. Aan de hand van een beschrijving van de geometrie van een textiel worden de kenmerken gesimuleerd. Nu worden ook hybride modellen gebruikt die AI en ML inzetten maar, zo wordt gewaarschuwd, ga er nog niet van uit dat je alle informatie daaruit kunt halen.
Het uiteindelijke doel is ‘programmeerbare’ materialen te realiseren. Aan 3D-structuren (textiel) worden dan nieuwe functionaliteiten toegevoegd en spreekt men van 4D. Fraunhofer heeft een Research Cluster of Excellence ‘programmeerbare materialen’ opgezet.
Vezel met vloeibare kern
“Als je een 1 km lange vezel met een doormeter van 50 µm en een open kern van 20 µm zou moeten vullen met een vloeistof onder een druk van 2 bar, zou dat drie jaar vergen”, rekent dr. Rudolf Hufenus, R&D manager bij de Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA). “Wij doen het in één minuut.”
Het lab produceert de vezel met vulling tegelijk, in de polymeersmelt. Vergelijk het met een bicomponentspuitgieten. “Als je de holle ruimte met pepermuntolie vult, en je verwerkt die vezel in het textiel, hoef je het textiel zelf niet te impregneren. De geur zit in een ‘reservoir’ dat die langzaam afgeeft. Je kan aangename of minder aangename geuren toevoegen, insectenwerende stoffen …
In medische toepassingen kan je op deze manier zelfs medicijnen geleidelijk afgeven. Maar je kan de vloeistof ook ‘kleuren’ en de vezel een luminescentie meegeven. Dergelijke vezel kan ook dienst doen als druksensor of, als je het proces omkeert kan die ook een hydraulische functie hebben.”
Awards
De Techtextil Innovation Award kende deze editie dertien verschillende categorieën. Een losse greep. In de categorie ‘Nieuw product’ haalde het Institute for Textile Machinery and Textile High-Performance Materials Technology (ITM) van de TU Dresden het met 's werelds eerste geweven hartklep. Centexbel, het Belgische textiel en kunststoffen competentiecentrum won in de categorie ‘New Approaches on Sustainability & Circular Economy’ voor zijn biogebaseerde en composteerbare dispersie voor textielcoatings en drukinkten. Zijn polymeer vergt geen oplosmiddelen. Het Italiaanse Vérabuccia (Italië), dat een gepatenteerd proces ontwikkelde om fruitafval tot mode-highlights te transformeren, won de ‘Performance Fashion Award’.
Klik hier voor een aanvullend technologieluik.
