Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Fertigung von funktionalen und passgenauen Textilien mithilfe von Scan- und 3D-Drucktechnologien

In den letzten Jahren zeigte sich auch in der Textil- und Bekleidungsindustrie in Europa ein klarer Trend in Richtung Produktion und Verkauf von Produkten mit gesteigertem Wert, die sich stark an die spezifischen Bedürfnisse der Kunden anlehnen. Dies betrifft vor allem Funktionsbekleidung aus dem Sport-, Arbeitssicherheits- und -schutzbereich.

Gleichzeitig entwickeln sich im Sinne von Industrie 4.0 digitale Technologien wie Scannen und 3D-Druck mit großem Potenzial weiter. Speziell bei schnell wechselnden Produktionszyklen und bei kleiner Serienproduktion ermöglichen digitale Technologien eine kosteneffiziente Prozessführung auch vor Ort. In diesem Projekt soll eine neue Methodik entwickelt werden, um über Scan- und Modelingprozesse kundenspezifische Datenprofile zu gewinnen. Diese sollen dafür genutzt werden, um individuell angepasste Textilprodukte direkt über 3D-Druck auf Textil zu erzeugen. Eine derartige Verbindung von Scan- und Drucktechnologien zur innovativen Etablierung einer möglichst vollständig digitalisierten Prozessführung in der Textilproduktion wurde bisher noch nicht untersucht.

Dadurch dass der Zusatznutzen durch direktes Drucken angepasster, funktioneller Strukturen direkt auf Textil erfolgen soll, wird ein neuer kundenspezifischer Ansatz für die Maßschneiderung von Textilien möglich. Neben der Prozessführung ist hier die Entwicklung neuer Materialien erforderlich, die im geplanten 3D-Druckprozess (Fused Deposition Modeling) verwendet werden können und die letztendlich den textilen Anforderungen in Gebrauch und Komfort genügen.

Der projektbegleitende Ausschuss besteht aus maßgeblich textilen Unternehmen der Sport-, Arbeits- und (militärischen) Schutzbekleidungsindustrie (PSA) und Orthopädie sowie aus Firmen der Compoundier-, Polymer- und Filamentbranche. Dies zeigt auf, dass vor allem KMU`s von den Ergebnissen profitieren.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Cornet-Projekts "F3Dprint" wurden erfolgreich personalisierte Bekleidungselemente entwickelt, die durch 3D-Druck-Technologie perfekt an den Träger angepasst sind. Durch passend zur Anwendung ausgewählte Materialien und clevere Design-Lösungen lassen sich so schützende oder unterstützende Applikationen direkt mit dem Kleidungsstück verbinden. Durch eine weitgehend digitale Prozesskette kann, ausgehend von einem Körperscan, eine perfekte Passform für den jeweiligen Träger erzielt werden. Dabei ist es durch die Entwicklung von Grundmodellen möglich, eine effiziente Produktentwicklung und eine ressourcenschonende Fertigung zu gewährleisten. Durch den Einsatz der 3D-Druck-Technologie können mit geringen Investitionskosten hohe Mehrwerte bei lokaler Produktion erzielt werden.

Im Verlauf des Projekts wurden unterschiedliche Einsatzgebiete untersucht: Von der Haltungsunterstützung am Rücken (z. B. beim Tragen eines Rucksacks), über Knieschoner und einen Abstandshalter für Atemmasken wurden unterschiedliche Konzepte zur Kombination von Textil und Druck erarbeitet. Es konnte gezeigt werden, dass weiche thermoplastische Elastomere (TPE) nicht nur im 3D-Druck je nach eingesetzter Technologie als Granulat oder Filament einsetzbar sind, sondern auch passend zur Endanwendung in ihren Eigenschaften ausgewählt werden können.

In diesem Vorhaben konnte demnach gezeigt werden, dass über digitale Prozessschritte mittels 3D-Druck von thermoplastischen flexiblen Polymermaterialien ein neuer kundenspezifischer Ansatz für die effiziente Maßanfertigung von Textilien möglich ist. Dies betrifft vor allem Funktionsbekleidung aus dem Sport-, Arbeitssicherheits- und Arbeitsschutzbereich, lässt sich aber auch auf körperunterstützende Textilartikel für das Medizin- und Gesundheitswesen übertragen. Im Bereich der technischen Textilien ist die entsprechende Fertigung von individuellen Spezialprodukten durch Kombination von druckbaren Kunststoffen und Textilwaren vorstellbar.