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LEAD Innovation Blog

Wie der 3D Druck in der Textilindustrie in ein neues Zeitalter führt

3D Druck Textilindustrie

Die fortschreitenden technischen Möglichkeiten im Bereich 3D-Druck und 3D-Scan machen Entwicklungen möglich, die Produktion und Handel in der Mode- und Textilindustrie revolutionieren werden. Kleidung und Schuhe kommen demnächst individualisiert aus dem 3D-Drucker, für Funktionstextilien eröffnen sich neuartige Möglichkeiten und der 4D-Druck bringt das 3D-Verfahren auf eine neue Stufe mit faszinierenden Anwendungen.

 

3D-Druck in der Modeindustrie

 

Nicht nur der 3D-Druck, die 3D-Technologie an sich verändert zunehmend die gesamte Wertschöpfungskette in der Bekleidungsindustrie vom Design über die Prototypen-Erstellung bis hin zum fertigen Produkt und dessen Auslieferung.

 

Kostenreduktion durch 3D Simulation

 

Bislang hat der Designer ein Produkt mit zweidimensionalen Materialien designed und dann kostenintensiv einen oder mehrere Prototypen sowie Musterkollektionen erstellt, ehe das Produkt in die Massenproduktion gehen konnte. Diese Kostentreiber können jetzt durch eine virtuelle 3D-Simulation ersetzt werden. Die Software ist mittlerweile soweit ausgereift, dass Schnitte an virtuellen Größen-Avataren sowie Farben und Muster getestet werden können. Auch der Faltenwurf und die Bewegung der Avatare wird realitätsgetreu simuliert.

 

 

 

Die 3D-Simulation macht die Erstellung der Kollektion schneller, passgenauer und kostengünstiger. Wird die Prototypen-Anfertigung verkürzt, fallen Leerlauf und Wartezeiten weg und Varianten sind jederzeit möglich. Das Unternehmen gewinnt damit an Flexibilität und kann erheblich schneller auf neue Trends reagieren.

 

Treiber der Technologie ist vor allem der Onlinehandel, der sich mit dem Avatar im Webshop die Lösung des massiven Retouren-Problems erhofft. Das Datenmaterial für die Avatare der Simulation wird derzeit aus aufwendigen und kostenintensiven Bodyscan-Reihenmessungen in der Bevölkerung gewonnen. Damit stehen menschliche Körperdaten digital zur Verfügung, die auch die 3D-Simulation für die Entwicklung neuer Kollektionen sinnvoll macht. Über mobile Bodyscanner in Shopping-Centern könnten nach Meinung mancher Experten in naher Zukunft individuelle Avatare erstellt werden, die für die virtuelle Anprobe genutzt werden können.

 

Individualisierte Produktion durch 3D-Druck

 

Die Daten des 3D Scans dienen als Basis für alle weiteren 3D Anwendungen. Sobald die Daten digital – und damit dreidimensional – erfasst wurden, ist der Schritt zum 3D-Druck nicht mehr weit und letztlich logische Konsequenz. Der Kleidungskauf könnte dann in naher Zukunft individualisiert ablaufen und wie folgt aussehen:

 

  1. 3D-Scan des eigenen Körpers
  2. Erstellung eines Avatars
  3. Online-Anprobieren
  4. Online-3D-Laufsteg mit dem eigenem Avatar, evtl. auch mit VR-Reality-Brille
  5. Online-Typberatung und Kleidungsvorschläge
  6. Onlineshopping des 3D-Modells
  7. 3D-Druck des Modells

 

Einige Hersteller experimentieren bereits mit automatisierten Produktionsverfahren auf Basis von 3D-Druck. So hat die Firma New Balance aus Boston bereits maßgefertigte, anhand persönlicher Angaben 3D-gedruckte Spikeplatten für Laufschuhe vorgestellt. Auch Adidas hat in diesem Sommer in der „Speedfactory“ in Ansbach die Serienproduktion von Sportschuhen gestartet, die zum Teil aus dem 3D-Drucker kommen.

 

„Speedfactory kombiniert das Design und die Herstellung von Sportartikeln in einem automatisierten, dezentralisierten und flexiblen Fertigungsprozess. Dank dieser Flexibilität können wir zukünftig viel näher an unseren Konsumenten sein und vor Ort in unseren Absatzmärkten produzieren", so Herbert Hainer, Vorstandsvorsitzender der Adidas Gruppe.

 

Wenn Schuhe bald komplett 3D gedruckt werden können, wird auch die Amazon-Idee von den fahrenden 3D-Druckern realistischer, die im LKW auf dem Weg zum Kunden das Produkt herstellen. 

 

Retail-Revolution: Das Store-Konzept der Zukunft

 

Wie die Zukunft des Textilhandels vor Ort aussehen kann, zeigt Adidas mit dem Konzept des „Knit For You Store“.  Der Store wurde im Rahmen des Forschungsprojektes „Storefactory“ bis März 2017 zur Erforschung der Möglichkeiten digitaler Produktion und In-Store-Experience im Bikini Berlin betrieben.

 

„Wir gehen dorthin, wo sich der Konsument aufhält und wo wir direktes Feedback von ihm bekommen können - in den Laden", sagt Tanieff Eckhardt, Projektleiter beim Adidas Future Team.  „So gewinnen wir Erkenntnisse darüber, wie individuelle Wünsche und Anforderungen direkt in Produktionsprozesse überführt und in die Fertigung transferiert werden können.“

 

Kunden durchlaufen im „Knit For You Store“ verschiedene Stationen, etwa die „Create-Station“ mit Projektionen und Kinect-Bewegungssensoren oder den „Bodyscan“ zur Körpervermessung. Innerhalb eines gesetzten Rahmens designen Kunden ihren individuellen Strickpullover und können ihn innerhalb weniger Stunden im Shop abholen. Und so sieht der Shop mit angeschlossener Mini-Fabrik aus:

 

 

 

Dieses neuartige Geschäftsmodell beruht nicht mehr auf der Beurteilung eines Stores auf Basis der Flächenleistung. Statt möglichst viel Ware auf die Fläche zu packen und eine vielfältige Auswahl zu bieten, werden Stores der Zukunft kleiner und auf die Erlebnisqualität des Kunden  ausgerichtet.

 

Innovative Anwendungen für technische Textilien

 

Bei der Herstellung technischer Textilien stehen vor allem die funktionellen Eigenschaften im Fokus. Für Textilunternehmen erschließen sich durch 3D Druckverfahren Möglichkeiten, die mit herkömmlichen Verfahren nicht umsetzbar sind. So lassen sich etwa Elemente wie Steckverbindungen mit 3D-Druck direkt auf textile Flächen auftragen. Auf diese Weise entstehen Textilien, die Funktionalitäten von Beginn an integrieren.

Workflow 3D

Grafik: Prinzip des digitalen Workflows im 3D-Druckverfahren, © Hochschule Niederrhein, Forschungsinstitut für Textil und Bekleidung (FTB)

 

Der Einsatz von 3D-Druckern ist bei der Herstellung von Textilien allerdings äußerst komplex, da nicht wie üblich mit Kunststoff-Filamenten gearbeitet wird. Die Optimierung des 3D Druckverfahrens für die Textilindustrie haben sich jetzt Forscher des Fraunhofer UMSICHT mit dem auf drei Jahre angelegten Verbundprojekt „AddiTex“ zum Ziel gesetzt. Gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie wird an der Entwicklung von Funktionstextilien für technische Anwendungen gearbeitet, die sich über 3D-Druck herstellen lassen.

 

Zu den möglichen Anwendungsbereichen gehören maßgeschneiderte Bauteile aus Schmaltextilien und Kunststoffen für technische Anwendungen, die Applikation von 3D-Strukturelementen für textilen Sonnen- und Schallschutz, Sportbekleidung sowie die Applikation angepasster Formverstärkungen für Schutz- und Funktionsbekleidung.

 

Durch den Einsatz von 3D-Druck in der Fertigung kann die Textilindustrie nicht nur von Beginn an ihre Produkte funktional optimieren, Fertigungsschritte wie das Zuschneiden, Einnähen oder Kleben von funktionalen Komponenten an ein Textil lassen sich auf diese Weise sogar einsparen.

 

Neue Dimensionen mit 4D Druck

 

Faszinierende neue Möglichkeiten bieten smarte Materialien, die im herkömmlichen 3D-Verfahren gedruckt werden, um sich danach eigenständig in einen neuen Zustand zu transformieren. Beim 4D-Druck nehmen 3D-Objekte eine neue Gestalt an, sobald man sie mit einem bestimmten Medium in Verbindung bringt.

 

Am Self-Assembly Lab des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelte Skylar Tibbits als einer der ersten Wissenschaftler ein 4D-Druckverfahren mit der Option physische und biologische Materialien zu programmieren. Wird Tibbits smarten Materialien in Form von Wärme oder einem Magnetfeld Energie zugeführt, können sie sich selbständig zu einem Produkt zusammenbauen. „Es ist wie Robotik, aber ohne Kabel und Antriebe“, so Tibbits.

 

 

 

Ein weiteres, für die Textilindustrie interessantes, 4D-Druck-Verfahren haben Wissenschaftler am WYSS Institute der renommierten Universität in Harvard entwickelt. Für den biometrischen 4D-Druck nutzen die Forscher ein spezielles Hydrogel, das Zellulosefasern beinhaltet und sich bei Kontakt mit Flüssigkeit in eine entsprechende Form verwandelt. Bereiche, in denen das Hydrogel eingesetzt werden könnte, reichen von der Biomedizin über Robotik bis hin zur Textilherstellung und Elektronik. Das Video zeigt die Verwandlung.

 

 

 

An der Universität Aachen wird die Flexibilität und Elastizität von textilen Materialien mit den Strukturen starrer Polymere kombiniert, um Systeme zu kreieren, die zweidimensionale Strukturen in dreidimensionale Strukturen umwandeln können. Der Forschungsschwerpunkt liegt auf innovativen Materialkombinationen und neuartigen geometrischen Strukturen für 4D-Textilien.

 

 

 

Auch zahlreiche andere Forschungseinrichtungen arbeiten an faszinierenden Anwendungen von 4D-Druckverfahren – so können Wissenschaftler der ETH Zürich die sich verändernde Form von 4D-Druckobjekten steuern und chinesische Ärzte nutzen 4D Druck zur Herstellung und Verpflanzung eines neuartigen Brustimplantats.

 

Fazit: Revolution durch 3D Druck in der Textilindustrie

 

Die Digitalisierung der Textilindustrie und Weiterentwicklung der 3D/4D Technologie führt zu einem starken Wandel der Branche. In naher Zukunft werden maßgeschneiderte Produkte für den Konsumenten realistisch, die Produktion wird durch flexible Produktionsanlagen am Point of Sale ersetzt und innovative Anwendungen für funktionale und smarte Textilien entstehen. Auch die Umwelt profitiert durch den Entfall von Transportwegen und dem Wegfall von Textilabfällen, die bei der Produktion anfallen.

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Topics: Textil Innovationen