Smarte körpernahe Sensor-Textilien für Gesundheit auf Basis recycelter Fasern
Digitaler Design-Workflow und Rapid Prototyping eines körpernahen Sensor-Shirts
Arbeitspaket 5: Industrielle Anwendungsfälle
Abstract
Der Übergang zu einer personalisierten Gesundheitsversorgung erfordert innovative Lösungen wie Smart Textiles für das Echtzeit-Monitoring. Diese Studie präsentiert einen durchgängigen, digitalen Workflow zur Herstellung maßgeschneiderter EKG-Smart-Shirts. Durch die Kombination von 3D-Bodyscanning, parametrischem Design (Rhino + Grasshopper) und moderner CAD-Stricktechnologie wird eine präzise Sensorplatzierung bei maximalem Tragekomfort ermöglicht. Das Framework schließt die Lücke zwischen digitalem Design und automatisierter Fertigung und bietet einen skalierbaren Weg für die Telemedizin der nächsten Generation.
Aufgabenstellung
Die größte Herausforderung bei Wearables ist die Sicherstellung eines konstanten Hautkontakts für die Signalqualität ohne Einbußen beim Tragekomfort. Herkömmliche Standardgrößen berücksichtigen die individuelle Anatomie oft unzureichend, was zu Signalverlusten durch verrutschende Sensoren führt. Ziel war es, einen automatisierten Prozess zu entwickeln, der individuelle Körpermaße in produktionsreife Strickdaten übersetzt und dabei Materialabfall sowie Prototyping-Zeiten minimiert.
Lösungsweg
Der Workflow nutzt eine duale Strategie:
- Digitale Erfassung: Mittels 3D-Bodyscanning wird ein hochauflösendes Mesh des Torsos erstellt und auf der MSoft-Plattform mit Landmarken versehen.
- Parametrisches Design: In Rhino3D/Grasshopper werden mittels Python-Skripten und der Komponente MeshMap die optimalen Kontaktzonen identifiziert. Die 3D-Daten werden in einen 2D-Schnittplan überführt, wobei die exakte Position der Sensoren verzerrungsfrei aus dem 3D-Raum in das Textillayout übertragen wird.
- Technische Umsetzung: Die exportierten DXF-Schnittmuster werden in STOLL Create Plus integriert. Hier werden spezifische Bindungstechniken, Garnparameter und Signalwege definiert, um ein maschinenfertiges Strickprogramm zu generieren.
Abbildung 1: Erkennung von Kontaktzonen und Abbildung von 3D auf 2D
Ergebnis und Anwendungen
Das Ergebnis ist ein rekonfigurierbares Design-Framework, das die Entwicklungszeit drastisch reduziert und eine "First-Time-Right"-Produktion ermöglicht. Die Integration von EKG-Sensoren direkt in das Gestrick sorgt für präzise Daten und hohe Nutzerakzeptanz. Anwendungen liegen vor allem in der Langzeitüberwachung von Herz-Kreislauf-Patienten, der Telemedizin und dem Profisport. Zudem leistet das Verfahren durch "Knit-to-Shape" einen Beitrag zur nachhaltigen Produktion (Eco-Conscious) durch minimierten Materialabfall.
Abbildung 2: Intelligentes Gesundheits-Sensorshirt mit recycelten Fasern für die telemedizinische Überwachung im Gesundheitswesen
Über Convert2Green
Das Projekt Convert2Green lief vom 1. Januar 2023 bis 31. März 2026. Das Projekt wurde im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms „Horizont Europa“ der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 101092347 finanziell unterstützt.
Das Convert2Green-Konsortium besteht aus 17 europäischen Partnern, darunter Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen, Wirtschaftsexperten und Experten für geistiges Eigentum:
- Nationale Technische Universität Athen, GR
- Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Wissenschaften e.V., DE
- Technisches Forschungszentrum Finnland, FI
- Internationales Iberisches Nanotechnologielabor, PT
- Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V., DE
- Universität Burgos – Institut für kritische Rohstoffe, ES
- DIGNITY, GR
- STAM S.r.l., IT
- KETMarket GmbH, DE
- Amires Business Innovation Management Institute z.ú., CZ
- Inlecom Commercial Pathways, IRE
- Fiat Research Center, IT
- Biokeralty Research Institute AIE, ES
- NetCompany Intrasoft, LUX
- Enfucell Oy, FIN
- Stryker Trauma, DE
- Polivouga, PT
Ansprechpartner
Herr Pulkit Mishra
E-Mail:
