Die Automatisierungslücke in der Bekleidungsherstellung schließen

Jun 13, 2023

Selbst im Zeitalter der tragbaren Technologie ist der eigentliche Stoff unserer T-Shirts und Kleidung möglicherweise immer noch das Hightech-Produkt, das wir tragen. Aus dem gentechnisch veränderten Baumwollsamen wird dieses Produkt in einer der größten Automatisierungsblasen der Welt in einer autonomen Maschinenwelt hergestellt. Selbstfahrende Baumwollpflücker ernten und verarbeiten die Baumwolle. Weitere Maschinen mischen das Rohmaterial, kämmen es, drehen und spinnen es zu Garn, und schließlich produziert eine Webmaschine Bahnen aus makellosem Baumwolljersey. Der Automatisierungsgrad könnte nicht höher sein. Mit Ausnahme der Labore, in denen Samen, Baumwollfasern und Garne auf strenge Spezifikationen getestet werden, stammen gewebte Stoffe aus einer weitgehend menschenfreien Zone, die von Technologie und Wirtschaft bestimmt wird.

Nachdem der Stoff jedoch gewebt ist, endet die Automatisierung abrupt – Kleidung ist immer noch ein überwiegend handgefertigtes Produkt. Genau dort, wo schließlich alle Teile zusammenpassen, ist eine große Automatisierungslücke entstanden. Um eine Charge eines Kleidungsstücks, zum Beispiel eines Hemdes, herzustellen, werden Hunderte von Stoffschichten gestapelt, auf deren Oberseite eine gedruckte Papiervorlage des Schnittmusters liegt. Anschließend zeichnet ein Techniker mit einem Spezialwerkzeug (der elektrischen Schneidmaschine mit geradem Messer) die Konturen der Schablone nach und schneidet gleichzeitig Hunderte von Teilen. Eine Flotte von Nähmaschinen, die von fleißigen Nähern betrieben werden, fügt diese Teile dann zusammen, um Hemden, T-Shirts oder Hosen herzustellen. Das Zusammenfügen von Kleidungsstücken ist ein mühsamer Prozess, und RMG-Fabriken (Ready-Made-Garment) sind natürlich dort zu finden, wo Arbeitskräfte billig sind.

Wenn man sich ansieht, wie Kleidungsstücke zusammengesetzt sind, macht das Sinn: Können Sie sich eine andere Möglichkeit vorstellen, alle weichen Stoffteile zuverlässig auszurichten und eine Naht zu setzen? Kleidungsstücke sind zum manuellen Nähen konzipiert. Seit der industriellen Revolution sind Stoffe leichter geworden, Nähtechniken haben sich weiterentwickelt und überall dort, wo es die gewachsene Fertigungskette zulässt, wurden kurze Automatisierungsschritte eingebaut. Funktionsstoffe, Ultraschall-Nähtechniken, CNC-Schablonenschnitt, automatisiertes Nähen und verschiedene Drucktechniken hinzugefügt, der Gesamtprozess selbst bleibt jedoch unverändert.

Leider ist kein anderes Material so günstig, reichlich vorhanden und bequem wie der weiche und flexible Baumwolljersey aus der Automatisierungsblase, da er selbst nicht für eine weitere Automatisierung geeignet ist. Es kann praktisch nicht geklebt oder geschweißt werden, es ist eine Art hartnäckiges Material, das einem automatisierten Prozess zugeführt werden muss, und es macht die Neugestaltung von Kleidungsstücken für die automatisierte Fertigung zu einer großen Herausforderung. Allerdings findet dieser Neugestaltungsprozess jetzt statt und folgt Mustern, die wir bereits in anderen Bereichen der Fertigung gesehen haben. Von der Entwicklung von Desktop-Maschinen, die Kleidungsstücke praktisch im Handumdrehen bedrucken, bis hin zu völlig neuen Herstellungsmethoden, die den Weg der billigen, billigen Baumwolle verlassen, scheint alles möglich.

Computergesteuerte Flachstrickmaschinen verwenden eine Vielzahl von Hunderten mechanisch oder elektronisch verriegelten Stricknadeln, um Garn in beliebige, tragbare Formen zu bringen. Gerard Rubio startete OpenKnit 2014 als Open-Source-Projekt zur Entwicklung einer solchen Maschine, und das Projekt hat sich seitdem stark entwickelt. Gerard gründete kürzlich Kniterate und kündigte eine Kickstarter-Kampagne an, um eine Desktop-Maschine zu finanzieren, die gebrauchsfertige Kleidungsstücke bedruckt. Die Stricktechnik funktioniert am besten mit dicken Garnen, typischerweise für Pullover, Mützen und Wintersocken. Stricken ist für die Herstellung leichter Stoffe noch ungeeignet, aber wenn Sie jetzt schon Ihren eigenen Pullover bedrucken möchten, müssen Sie eigentlich nicht warten.

Wenn Sie es eng mögen, haben Sie zumindest schon die Form. Fabrican nutzt Ihren Körper als Form für ein perfekt sitzendes, nahtloses Kleidungsstück. Modedesign-Student Manel Torres erfand Fabrican 1995, indem er die harzartige Zusammensetzung von Silly String adaptierte, eine Forschungs- und Entwicklungseinrichtung einrichtete und seine Idee perfektionierte. Fabrican ist im Grunde eine Sprühdose, die eine Polymerlösung mit einem leicht flüchtigen Lösungsmittel enthält. Nach dem Auftragen löst sich das Lösungsmittel schnell auf und hinterlässt eine weiche Schicht aus Polymervlies.

Obwohl die Formulierung anscheinend einen Punkt erreicht hat, an dem sehr feine und leichte, waschbare Kleidungsstücke möglich sind, ist Fabrican nicht gerade ein kommerzieller Erfolg. Der wahrscheinlichste Grund dafür könnte darin liegen, dass Menschen keine Chemikalien auf ihren Körper sprühen wollen, um ihre eigenen Kleidungsstücke herzustellen. Allerdings deuten die meisten Videodemonstrationen auch darauf hin, dass der aufgesprühte Stoff nicht sehr flexibel ist, leicht reißt und daher nicht flexibel ist praktisch. Möglicherweise könnte die Technik durch die Verwendung von faserigen Füllmaterialien in Verbindung mit flexiblen Polymeren verbessert werden. Angesichts einer nichtmenschlichen Form und praktischerer Materialien ist die Methode ein guter Ausgangspunkt für die vollautomatische Bekleidungsproduktion.

Electroloom verwendet ein Elektrospinnverfahren, bei dem Vliesstoff auf flache oder dreidimensionale Metallformen aufgebracht wird, um nahtlose Kleidungsstücke automatisiert herzustellen. Leider reichten eine Kickstarter-Kampagne und ein Forschungsstipendium der National Science Foundation (NSF) nicht aus, um die Entwicklung eines Elektrospinnverfahrens zu finanzieren, das für die Bekleidungsproduktion eingesetzt werden kann. Die Gründer haben kürzlich das Ende von Electroloom bekannt gegeben. Dennoch war die Technologie, die Electroloom im letzten Jahr demonstriert hat, vielversprechend.

Der Prozess erfordert das Anlegen einer Hochspannung zwischen einer leitfähigen Emitterdüse und einer Metallform, wie z. B. dem oben gezeigten Metalltankdeckel. Anschließend wird langsam eine Polymerlösung aus der Düse abgegeben, wobei durch elektrostatische Abstoßung feine Fasern aus der Flüssigkeit austreten, bevor sie zur Oberfläche der Form beschleunigt werden. Die Fasern dehnen sich aus, werden auf wenige hundert Nanometer dünner und trocknen auf ihrem Weg zur Form, wo sie sich zu einem feinen, stoffähnlichen Material aufbauen. Um einen gleichmäßigen Materialaufbau zu gewährleisten, wird die Form während des Prozesses bewegt oder gedreht. Sobald genügend Material aufgetragen wurde, wird der Vorgang gestoppt und ein Kleidungsstück kann von der Form abgezogen werden.

Elektrospinnen wurde ursprünglich als Textilherstellungsverfahren erfunden, fand jedoch nie eine breite Verbreitung. Zu den gängigen Anwendungen des Elektrospinnens gehören derzeit Filtermaterialien, Wundverbandmaterialien, Tissue Engineering und andere Anwendungsfälle, die kleine Mengen sehr feiner, saugfähiger Gewebe erfordern. Auch wenn der angekündigte Bekleidungsdrucker von Electroloom nie auf den Markt kommt, bleibt die Vision eines vollautomatischen Produktionsprozesses für praktische, leichte Kleidungsstücke bestehen.

Wir befinden uns mitten in der „Automatisierungs“-Phase des Hackaday-Preises 2016, einem Wettbewerb, der den sozialen Wandel durch Kreativität vorantreiben soll. Die Bekleidungsherstellung ist eine der Branchen, die sowohl einen enormen Bedarf an Automatisierung als auch die Möglichkeit bietet, einige der eigenwilligen, gewachsenen Prozessketten zu durchbrechen. Wenn Sie eine Idee haben, wie Sie Kleidungsstücke besser herstellen können, als es derzeit der Fall ist, besuchen Sie hackaday.io, holen Sie sich Feedback von der Community und setzen Sie diese um, während Sie tolle Preise gewinnen! Irgendwelche anderen Ideen? Lass es uns unten in den Kommentaren wissen!

Vielen Dank an [regan67] für das Foto der Nähmaschine in der Titelgrafik!