Hoe om 4D-drukwerk te gebruik om slim tekstielprodukte te skep

Katarina Winands van ITA Institut für Textiltechnik van RWTH Aken Universiteit verduidelik hoe saamgesmelte afsettingsmodellering 'slim' tekstiele kan skep.

Die wêreld van tekstiele verander vinnig. In die nie-so-verre toekoms kan buigsame tegnologie 'slim' tekstiele skep, wat revolusionêre en verreikende toepassings in 'n wye verskeidenheid sektore kan hê.

Moderne lewe beteken nuwe produkte word voortdurend benodig aangesien menslike behoeftes voortdurend verander. Dit is egter ook belangrik om materiaalverbruik en afval te verminder. Nietemin kan hierdie konflik opgelos word deur aanpasbare materiale te skep wat verskeie funksies kan vervul. In die geval van tekstiele is bykomende vervaardiging 'n sleuteltegnologie wat gebruik kan word om dit te bewerkstellig.

Buigsame elektronika kan raakvlak-, sonpaneel- en vertoontegnologie insluit – wat tekstiel betref, kan buigsame tegnologie lei tot stof-gedrukte stroombaanborde, tekstielsensorstelsels en gefunksionaliseerde oppervlaktes.

Buigsame elektronika

Al hoe meer mense raak bewus van die potensiaal van buigsame elektronika. Die grootte van die wêreldwye buigsame en gedrukte elektronikamark sal na verwagting massief groei, van €15 miljard in 2020 tot 'n geraamde €50 miljard teen 2030, met Europa wat een van die vinnigste groeiende markte sal wees. Buigsame elektroniese tegnologie kan sektore, insluitend gesondheidsorg, persoonlike mobiliteit en siviele ingenieurswese, 'n rewolusie veroorsaak om maar drie te noem.

Nietemin is daar talle uitdagings wat die ontwikkeling van slim tekstiele terughou. Die batterye wat gebruik word, moet byvoorbeeld aan die nodige kragvereistes voldoen en buigsaam, liggewig en wasbaar wees. Produkte moet so volhoubaar moontlik gemaak word, met lewenstye wat gemaksimeer word en tot minimale vermorsing lei. Daar is ook materiële uitdagings – byvoorbeeld, die materiaal moet die meganiese spanning van was en stryk sowel as rek en skuur kan weerstaan, en geskik wees vir gestandaardiseerde, outomatiese produksie.

Funksionele konsep van 4D-tekstielontwerp

Die ITA Institut für Textiltechnik van RWTH Aken Universiteit skep 'n rol-tot-rol-produksielyn vir skaalbare en buigsame vervaardiging van slim tekstiele, ontwikkel in samewerking met Asys Systems GmbH. Die produksielyn maak reeksvervaardiging van slim tekstiele moontlik deur middel van skermdrukwerk en kies-en-plaas-prosesse. Wat meer is, sy modulêre ontwerp maak dit moontlik om toekomstige produksiemodules te integreer.

Die doel is om 'n moderne mikrofabriek vir prototipering en ontwerp te skep, asook om 'n werklike leerfabriek van die toekoms te bied. Om dit te doen, word 'n verskeidenheid van tegnologieë aangewend - byvoorbeeld, skermdruk en kies-en-plek plus optiese herkenning, en dispenser-drukwerk met gesamentlike robotte.

Welkom by die vierde dimensie

Die 'slim' tekstiele wat by Aken Universiteit ontwikkel word, is nie elektronies nie, maar kan eerder hul vorm, funksie en voorkoms verander. Bekend as '4D' tekstiele, kan hulle aanpas by gebruikers en die omgewing deur die komplekse interaksie tussen hibriede materiale en deur die gebruik van eksterne stimuli. Gevolglik maak dit ontwerpvryheid moontlik, is dit aanpasbaar en verminder dit materiaalverbruik. Moontlike toepassingsvelde is verbruikersgoedere, voertuiginterieurs, tekstielfasades en mediese tegnologie.

4D-tekstiele word geskep deur 3D-druk polimeermateriaal op voorafbeklemde tekstiele. Deur op die voorgespanne tekstiel te druk, word die uitgerekte toestand by die drukpunte vasgestel. Die tekstielsubstraat kan die energie wat deur die voorspanning geskep word meganies berg. Hierdie gestoorde energie kan vir 'n geteikende transformasie gebruik word.

Outomatiese tekstielproduksielyn

Deur die gestoor energie vry te stel, word 'n tweedimensionele struktuur 'n driedimensionele struktuur met bi-stabiele gedrag. In hierdie geval is die stabiele toestande twee verskillende driedimensionele vorms van die struktuur. Die verandering tussen die stabiele toestande kan geaktiveer word deur eksterne stimuli soos hitte, elektrisiteit of vog. Dit kan lei tot 'n verandering in funksie.

In tandem met Schneider Technologies ontwikkel ITA Institut für Textiltechnik van RWTH Aken Universiteit tans die grootformaatdrukker 4D-TexPrint 1.0. Hierdie drukker is 'n tekstieldrukker wat spesiaal ontwerp is vir 3D-drukwerk op voorgespanne tekstiele met 'n drukoppervlakte van 1m by 1m. Die drukker is ontwerp om die tekstiel op rolle te voer, wat die behoefte om te sny voor die drukproses uitskakel. Die resultate van die proses is programmeerbare tekstiel-4D-strukture met groot area, wat onbeperkte innovasiemoontlikhede moontlik maak, soos die tekstielfasades wat vroeër genoem is.