Construyendo e-textiles para comercialización y escala
Por Marie O’Mahony
IFAI explora formas de construir e-textiles y wearables para su comercialización y escala completa. Informa Marie O’Mahony.
Las restricciones a los viajes por la pandemia han proporcionado una instantánea muy enfocada de los intereses estadounidenses en los textiles inteligentes y protectores. En tiempos normales, la EXPO anual de Industrial Fabrics Association International (IFAI) atraería a una audiencia internacional, pero la EXPO 2021 de este año, incluida la conferencia Advanced Textiles (AT), se celebró en Nashville, Tennessee (EE. UU.) Del 3 al 4 de noviembre. justo antes del levantamiento de las restricciones de viaje [1].
Si bien muchos de los temas se comparten a nivel mundial, el evento permitió una lente local de posiblemente el mercado más grande para la industria, con telas inteligentes por sí solas con un valor estimado de US $ 1.100 millones en 2020 [2]. Tres temas dominaron la Conferencia AT, un escaparate de los nuevos desarrollos de la industria: creación de textiles electrónicos y dispositivos portátiles para una comercialización y escala completas; wearables, nuevas aplicaciones desde militares a médicas; textiles inteligentes y protectores, las últimas iniciativas de sostenibilidad.
La funda de brazo textil inteligente de Nextiles que contiene sensores patentados basados en hilos en el área del codo e IMU,
Bluetooth y pila de baterías en la parte posterior del brazo ubicado debajo del logotipo de la empresa.
Fuente: Nextiles
CREACIÓN DE TEXTILES ELECTRÓNICOS Y WEARABLES PARA UNA COMERCIALIZACIÓN Y UNA ESCALA COMPLETAS
La salud y el ejército son dos de las aplicaciones dominantes de los wearables, y Myant, Canadá y Propel LLC, EE. UU. (Respectivamente) ofrecen sus experiencias y visión de escala y comercialización [3], [4]. Lo más notable fue su enfoque en gran medida compartido para la gestión de la cadena de suministro, trayendo tanto como fuera posible internamente y trabajando con un pequeño número de actores lo más cerca geográficamente posible.
Myant presentó una visión de un futuro mundo conectado donde todos tengan acceso a la conectividad a lo largo de su día y actividades. El presentador, Ladan Eskandarian, ve el ecosistema fragmentado actual como un desafío para ofrecer al usuario la recopilación y el procesamiento continuos de datos: “Necesitamos un estándar universal para la conexión al sistema operativo humano”. Continúa: “Creemos que los textiles son la respuesta”.
Existen múltiples desafíos para la escalabilidad y la comercialización, incluida la fabricación compleja necesaria para la integración, los casos de uso dispares y las diferencias regionales en el mercado, así como los diferentes estándares y regulaciones. Buscando abordar esto, Myant ha desarrollado capacidades a través de I + D, lo que le permite a la empresa lograr prototipos rápidos, producción escalable y comercialización. La colaboración nacional e internacional es parte de este ecosistema, con asociaciones que incluyen ITA, RWTH Aachen University y SAPL, University of Toronto. La mayor parte del trabajo se lleva a cabo en las instalaciones de Myant ubicadas a las afueras de Toronto. Para una industria que protege en gran medida su propiedad intelectual, mantener tanto como sea posible internamente ofrece a la empresa un manto adicional de seguridad.
El desarrollo de nuevos materiales para la producción a gran escala es un desafío persistente y esto es particularmente cierto en las industrias textiles inteligentes y protectoras. Clare King, presidenta de Propel LLC, describió acertadamente el alcance del problema como un “valle de la muerte posterior al desarrollo”. En una diapositiva que demuestra los requisitos de creación de prototipos, la camisa del proyecto de uniforme textil inteligente SBIR financiada por la Marina de los EE. UU. Enumera el monitoreo en tiempo real, la transparencia del usuario, el análisis de datos, un sistema de 12 horas y la transmisión de datos a través del agua. La solución de Propel es desarrollar gran parte de la tecnología y, fundamentalmente, su sistema de integración internamente.
Esto incluye una prenda próxima a la piel con circuitos textiles electrónicos y sensores de frecuencia cardíaca tejidos patentados para un monitoreo continuo del estado fisiológico (PSM) en tiempo real. El resultado es una prenda de detección inteligente que es lavable, cómoda y transparente para el usuario. Una nota al margen aquí: cuando asistí al Primer Simposio Internacional sobre Computadoras Portátiles en el MIT en 1997, la respuesta de DARPA a mi pregunta sobre la comodidad del usuario fue que las prendas estaban siendo usadas por los SEAL de élite y simplemente no fue un factor. Los tiempos y el pensamiento han cambiado enormemente.
Las conexiones lavables textiles suaves son una tecnología pendiente de patente de Propel LLC.
Una indicación de la importancia de la integración a escala y la comercialización en wearables. Fuente: Propel LLC
WEARABLES, NUEVAS APLICACIONES DE MILITAR A MÉDICO
El ejército de EE. UU. Ha invertido en textiles inteligentes desde los primeros días de la tecnología, trabajando con departamentos de investigación en universidades, fabricantes y empresas emergentes. La Enmienda Berry rige el aspecto comercial y garantiza que solo las empresas estadounidenses puedan suministrar telas, ropa y calzado a las fuerzas armadas [5]. La excepción es cuando se puede probar que algo no está disponible en el país. Desde un punto de vista práctico, esto restringe la I + D con socios internacionales. En su presentación, George Sun, CEO y fundador de Nextiles, EE. UU. Señaló un futuro con un diseño más centrado en el ser humano y lo que él describe como “la ley de la comodidad” que abarca el ámbito militar, junto con la geriatría, la automoción y la medicina [6]. En medicina, destaca las capacidades de medición biomecánica, análisis biométrico, diagnóstico, personalización y gamificación.
Estos luego giran hacia la atención geriátrica en forma de detección de caídas y prevención de lesiones, monitoreo remoto y detección de temperatura en la cama. A medida que los requisitos de casar el desempeño con la comodidad en diferentes mercados se alinean más estrechamente, es probable que el beneficio de la investigación militar se transfiera más rápidamente a otros sectores y se mueva con mayor fluidez a través de las fronteras geográficas.
Los Institutos Alemanes de Investigación de Textiles y Fibras (DITF), Alemania, es un expositor habitual en la EXPO y este año presentó una presentación pregrabada de Carsten Linti, asistente de investigación en el Departamento de Ingeniería Biomédica [7]. Con aplicaciones en implantes médicos, estos incluyen cuidado de heridas e implantes tubulares. Linti ofreció tres clasificaciones de e-textiles: textil adaptado, textil integrado y textil basado. El instituto trabaja con pymes en muchos de sus desarrollos. Un ejemplo dado es la camiseta biométrica del sistema de asistencia que deben usar los conductores de autobús que controlan la frecuencia cardíaca. Los socios involucrados incluyen Mercedes-Benz, Getemed y Nina von C.
La camiseta inteligente va más allá de la supervisión y la información, activando la conducción automatizada y una llamada de asistencia médica en caso de incapacidad del conductor. En los EE. UU., Donde los autobuses y vehículos comerciales cubren distancias aún mayores, se encontró que los conductores de camiones de largo recorrido tenían un mayor riesgo de enfermedad cardiometabólica en comparación con la población general [8]. El ponente también dio dos ejemplos de sus desarrollos para el uso de sensores en textiles: una media sensorial para prevenir las úlceras por presión en pacientes diabéticos y SensoRun, que se ajusta a la rodilla y el tobillo (envía 256 mediciones / segundo a través de Bluetooth) para ayudar en la rehabilitación y mejorar. rendimiento vinculado en tiempo real a una aplicación de teléfono inteligente [9].
Camisa biométrica para controlar la incapacidad del conductor desarrollada por DITF, Mercedes-Benz, Getemed y Nina von C.
Fuente: Institutos Alemanes de Investigación de Textiles y Fibras (DITF)
INICIATIVAS DE SOSTENIBILIDAD EN TEXTILES INTELIGENTES Y PROTECTORES
Los textiles inteligentes y protectores están lidiando con algunos problemas complejos relacionados con el impacto ambiental. Las iniciativas que ya están en marcha incluyen las prendas Skiin de la propia marca Myant, donde a los clientes se les ofrecen componentes mecánicos y eléctricos actualizados, mientras que DITF diseña textiles electrónicos para que puedan repararse y separarse fácilmente para su reciclaje. El profesor Jesse Jur, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, EE. UU., Recordó oportunamente el potencial de la electrónica de impresión por inyección de tinta en textiles [10]. Aunque reconoció que la investigación aún se encuentra en una etapa embrionaria, el potencial de rendimiento y los beneficios ambientales son suficientes para merecer atención.
La impresión por inyección de tinta ofrece la posibilidad de diseñar un patrón sobre un sustrato textil con la ventaja sobre otras técnicas de impresión de que no requiere enmascaramiento. Por lo tanto, reduciendo significativamente el desperdicio y el uso de un proceso de automatización de un solo paso. Es posible una deposición de capa fina y se pueden mantener los intersticios entre las fibras en el textil. Hay desafíos que superar para la comercialización, incluida la tendencia a la obstrucción de las boquillas y el rendimiento actual de 500 m / h. Estos problemas pueden y serán superados, al igual que a principios de la década de 1990, los telares de tejer inicialmente no podían hacer frente a la fibra de vidrio, causando frecuentes daños a los telares y tiempo de inactividad.
El equipo de investigación Nano-Extended Textiles NEXT de la universidad está buscando estrategias para controlar la penetración de la tinta y mejorar la utilización de la tinta para patrones de alta conductividad en tejidos de punto y tejidos [11]. Se están realizando más investigaciones sobre antenas textiles transpirables, tinta magnética para la manipulación automatizada de tejidos y sensores e interruptores de presión de fuerza textil.
Los problemas identificados por los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte para mejorar la precisión del patrón y la conductividad de la impresión por inyección de tinta incluyen el efecto de mecha en la dirección de la longitud y el efecto de “sangrado” del desbordamiento de la tinta en la dirección plana.
PANORAMA
La IFAI EXPO 2021 brindó la oportunidad de obtener una instantánea de los textiles inteligentes y protectores desde una perspectiva estadounidense. Tanto hacia el exterior como hacia el interior, las alianzas y la naturaleza de la investigación y la comercialización se forman de una manera única. El deseo de reafirmar la fabricación de alto valor no es exclusivo de la región, Europa también está tratando de hacerlo. Procesos, sistemas y bienes más sostenibles junto con una mayor transparencia también es un objetivo común. Al igual que el deseo de centrarse en productos y servicios que beneficien a la humanidad, algo para lo que los textiles inteligentes y protectores están, por su naturaleza, en una posición única para hacer.
