Funktionskleidung: Schlauer Schnickschnack

Es gibt sie tatsächlich, die Handschuhe mit Heizung oder Kapuzenjacken mit eingebautem Kopfhörer. Zahllose Internetshops bieten derlei Technik-Gimmicks feil. Wer trendy und originell sein will, greift da gern zu. Für die allermeisten Käufer aber ist Kleidung mit elektronischer Zusatzfunktion auch heute noch bloße Spielerei und durchaus verzichtbar.

Es ist keine zehn Jahre her, da bejubelte man die Intelligente Kleidung oder Wearable Electronics (tragbare Elektronik) als Zukunftstechnologie. Praktische, voll integrierte Zusatzfunktionen sollten künftig den Kunden erfreuen. 2004 kam die erste Sportjacke mit MP3-Player, Freisprecheinrichtung, Ohrstöpseln im Kragen und Stofftastatur am Ärmel in die Geschäfte.

Es folgte der große Katzenjammer. Die Käufer konnten sich für die eigenartigen Zwitter aus Elektronik und Textil nicht erwärmen. Die Branche wartet auf die Killerapplikation, jenes Produkt, das alle haben wollen. Vermutlich wird es das so schnell nicht geben, denn bei der Verheiratung von Kleidung und Elektronik prallen zwei völlig gegensätzliche Welten aufeinander.

„Es ist extrem schwer, mit Wearable Electronics in den Konsumgütermarkt zu gehen und die Erwartungen der Kunden zu erfüllen“, sagt Christof Breckenfelder, Leiter Business Development am Bremer Technologie-Zentrum Informatik und Informationstechnik. Außerdem gebe es heute viele andere Konkurrenztechnologien. „Wer in der Brusttasche ein Smartphone trägt, mit dem man telefoniert, im Internet surft und Musik hört, braucht keine elektronische Jacke mehr.“ Breckenfelder ist davon überzeugt, dass sich die Intelligente Kleidung daher zunächst in Nischen etablieren wird. „Dort, wo man den Zusatznutzen wirklich braucht – im Gesundheitswesen und bei professionellen Anwendungen.“

Da gibt es nach rund einem Jahrzehnt der Forschung tatsächlich einige interessante Ansätze. An einem Projekt ist Breckenfelder selbst beteiligt. Gemeinsam mit dem Hohenstein-Institut für Textilinnovation im süddeutschen Bönnigheim haben die Bremer eine Schnittschutzhose für Holzfäller entwickelt. Sie bewahrt unachtsame Waldarbeiter davor, sich die Kettensäge ins Bein zu jagen. In die Hosenbeine haben die Forscher eine Textillage mit feinen Drähten und reiskorngroßen Magnetfeldsensoren eingearbeitet. Nähert sich das Kettenblatt dem Bein, geben die Sensoren einen Impuls an einen Funksensor am Hosenbund, der die Säge augenblicklich stoppt. Gewöhnliche Schutzhosen haben mehrere dicke Textillagen, in denen sich das Kettenblatt bei Berührung verfängt.

Soll die Intelligente Kleidung tatsächlich eine Erfolgsgeschichte werden, dann müssen die Forscher aber nicht nur den richtigen Einsatzzweck finden, sondern auch neue Wege, um Elektronik und Textil zu verschmelzen. Denn fliegende Kabel und klobige Batteriefächer wird der Kunde kaum akzeptieren. Auch da macht die Branche langsam Fortschritte.

Wissenschaftler vom Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland (TITV) im ostdeutschen Greiz haben zusammen mit Medizinern der Ruhr-Universität in Bochum einen Therapiehandschuh für Schlaganfallpatienten entwickelt, deren Hände gelähmt sind. Dieser reizt die Nervenenden an den Fingerkuppen mit kleinen Stromstößen und trainiert damit das geschädigte Hirnareal. Bislang musste man den Patienten vor jeder Sitzung Elektroden auf die Finger kleben.

Stromstöße auf der Haut

In den Fingerkuppenbereich der Handschuhe werden passgenau für jeden Patienten dünne leitfähige Garne mit Silberummantelung eingestickt, die die Stromstöße auf die Haut übertragen. „Derartige Garne werden inzwischen industriell hergestellt“, sagt Sabine Gimpel, Bereichsleiterin Forschungsmanagement am TITV. In der Regel werden sie als Heizdrähte in Kleidung oder andere Textilien eingewebt. „Für unseren Zweck mussten wir die Fäden zunächst mit einer noch dickeren Silberbeschichtung versehen und nachgalvanisieren, damit die Reizleitung über die Haut stark genug ist.“

Das TITV zeigt, wie sich die Branche die Verschmelzung von Elektronik und Textil vorstellt: Die Elektronik geht in die Fläche. Sticken ist da eine noch vergleichsweise punktuelle Lösung. Das große Ziel der Hersteller ist die Massenfertigung – im Idealfalle soll die Elektronik verwoben werden. Ivo Locher aus der Entwicklungsabteilung des Gewebeherstellers Sefar im Kanton Appenzell Ausserrhoden denkt dabei allerdings weniger an Kleidung. „Da gibt es nur wenige Anwendungen, die kommerziell sinnvoll sind.“

Locher und seine Kollegen arbeiten stattdessen beispielsweise an Heizgewebe, in das sie dünne elektrisch leitfähige Garne einweben. Mitsamt einer hauchfeinen Isolierschicht sind diese Kupfer-Nickeldrähte nur ein Zwanzigstel Millimeter stark. Damit lassen sie sich in leichte weiche Stoffe einweben. Heizdecken für Patienten im OP oder beheizbare Sitzbezüge für Terrassen-Stühle im Restaurant hat die Firma bereits hergestellt. Die lassen sich reinigen, müssen aber nicht wie gewöhnliche Kleidungsstücke einen ganzen Waschgang überstehen.

Als Spezialist für Industrie-Gewebe verdiene Sefar mit den eher avantgardistischen elektrischen Textilien noch nicht das große Geld, sagt Locher. So ähnlich hört man es derzeit von vielen Unternehmen und Forschern. Vieles befindet sich noch im Prototypenstatus. Einig sind sich die Experten aber auch darin, dass die Elektronik ein echter Mehrwert ist, mit dem man sich von der Konkurrenz in Billiglohnländern abheben kann. Bei Qualitätstextilien ist Europa nach wie vor gut wettbewerbsfähig. Und jeder Zusatznutzen sichert die Stellung.

Ein Teppich schlägt Alarm

Das britische Unternehmen Fibretronics zum Beispiel fertigt textile Schalter, die sich in diverse Oberflächen, etwa den Autositzbezug, einweben lassen. Ähnlich originell ist die bayerische Firma Future-Shape, die von Mitarbeitern des Chipherstellers Infineon gegründet wurde, als der seine Wearable-Electronics-Sparte einstellte. Future-Shape stellt unter anderem Auslegeware mit berührungsempfindlichen Drucksensoren her – eine Entwicklung für Seniorenpflegeeinrichtungen. Stürzt eine Person, registriert das der Teppich und löst einen Alarm aus. Dank einer Analyse-Software kann das System unterscheiden, ob eine Person am Boden liegt oder nur kurz kniet. Die Sensoren und die Leiterbahnen werden auf eine dünne Textilbahn gedruckt, die unter dem Teppich verlegt wird.

Experten wie Gerhard Tröster tüfteln an anderen Verfahren, mit denen sich die Sensorik wie ein Garn verweben lässt. Der Ingenieur von der ETH Zürich arbeitet an leitfähigen Kunststoffen, auf die er wenige Millimeter große elektrische Sensoren auflötet – beispielsweise Temperatursensoren, mit denen sich der Zustand von Feuerwehrleuten, Patienten oder Sportlern überwachen lässt. Noch steht Tröster am Anfang. Im Labor hat er bereits einige Meter Sensor-Garn produziert und in Textilien verwoben. Anfangs platzten die Chips ab, weil das Garn beim Weben stark gebogen wird. Inzwischen bleibt es funktionsfähig. „Die Wearable Electronics werden sich letztlich nur durchsetzen, wenn man den Textilfabrikanten solche Vorprodukte liefert, die sich tatsächlich in großem Maßstab wirtschaftlich verarbeiten lassen“, ist sich Tröster sicher.

Wirtschaftliche und zuverlässige Produkte sind auch das Ziel von Andreas Röpert, dem Geschäftsführer der bayerischen Firma Interactive Wear, der zweiten Infineon-Ausgründung in dieser Branche. Das Elektronikunternehmen ist darauf spezialisiert, leitfähige Textilien und Elektronik zu „Wearable-Produkten“ zu verheiraten. Röpert und seine Kollegen haben unter anderem Druckknöpfe mit kleinen Leuchtdioden entwickelt, die man bequem in Motorrad-Jacken oder Arbeitschutzkleidung einklickt. Entstanden ist auch ein Signalband mit grünen und roten Leuchtdioden, das sich Soldaten bei Schießübungen über den Helm ziehen können. Röpert: „Jetzt müssen wir noch die Fertigung automatisieren, das Verbinden der Dioden mit dem leitfähigen Textil.“