Het krachtpak:niet alleen voor het werk

Wist je dat de integratie van nanomaterialen, fabricage- en kledingstoffen op het punt staat een geheel nieuw draagbaar "powersuit" te creëren dat kan helpen bij het bewaken van patiënten of het opwekken van energie - naast talloze andere mogelijkheden?

Vier Manufacturing USA Institutes in samenwerking met NIST MEP Centers spelen een vitale rol in deze industrie en de aangesloten toeleveringsketen door gebruik te maken van commerciële en technische ontwikkelingen die snel kunnen worden toegepast op dit nieuwe gebied.

Naarmate de ontwikkeling van nanomaterialen in een versneld tempo doorgaat, worden er meer toepassingen geïdentificeerd die de integratie van hoogtechnologische apparaten met eeuwenoude producten omvatten. Een van deze toepassingen binnen de kledingindustrie is een nieuwe trend die bekend staat als Power Suits.

Energieoogst

Energiewinning is het proces waarbij energie wordt verkregen uit externe bronnen (bijv. zonne-energie, thermische energie, windenergie, zoutgradiënten en kinetische energie, ook bekend als omgevingsenergie), opgevangen en opgeslagen voor kleine, draadloze autonome apparaten, zoals die worden gebruikt in draagbare elektronica en draadloze sensornetwerken. Op micro- en milli-amp-niveau blijft deze praktijk aan belang winnen, aangezien apparaten worden ontwikkeld met een zeer laag stroomverbruik. Het is een interessegebied voor de kledingsector, met name omdat het gaat om het omzetten van "beweging" in energie.

De potentiële toepassingen in deze branche kunnen levens veranderen.

Detectie van een val van een bejaarde, stroomvoorziening voor pacemakers of andere implantaten en het inbedden van GPS-apparaten in kleding voor wandelaars of om gedesoriënteerde Alzheimerpatiënten te lokaliseren behoren tot de mogelijkheden1. De overdracht is gebaseerd op twee bekende fenomenen:piëzo-elektrische en tribo-elektrische effecten. Piëzo-elektrische effecten verbinden elektrische signalen en mechanische kracht met elkaar, terwijl tribo-elektrische effecten het verzamelen van tegengestelde ladingen op twee ongelijke materialen inhouden zodra materialen met elkaar in contact komen.

De rol van Amerikaanse productie-instituten en MEP-centra

Power Suits en andere technisch geavanceerde kleding vereisen commerciële en technologische ontwikkelingen op vier sterk geïntegreerde gebieden:flexibele sensoren, 'slim' datagebruik, vermogenselektronica en stoffen. Dit zijn enkele van de technologische aandachtsgebieden van de volgende recent opgerichte Manufacturing USA Institutes: 

De missie van PowerAmerica is het ontwikkelen van geavanceerde productieprocessen die grootschalige productie van wide bandgap (WBG) halfgeleiders mogelijk maken, waardoor elektronische componenten kleiner, sneller en efficiënter kunnen zijn dan halfgeleiders gemaakt van silicium.

NEXTFLEX is gericht op het ontwikkelen van een nieuw tijdperk in de productie van flexibele hybride elektronica (FHE) door het Amerikaanse ecosysteem voor flexibele hybride elektronica te katalyseren om technologie te commercialiseren door investeringen in opschaling van FHE-materialen, dunnere apparaatverwerking, apparaat/sensor geïntegreerd printen en verpakken, systeemontwerp tools en betrouwbaarheidstesten en modellering.

Het Clean Energy Smart Manufacturing Innovation Institute brengt een consortium van bijna 200 partners uit de academische wereld, de industrie en non-profitorganisaties uit meer dan 30 staten samen om vooruitgang te stimuleren op het gebied van slimme sensoren en digitale procescontroles die de efficiëntie van de VS radicaal kunnen verbeteren. geavanceerde productie.

Het Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA) Institute, een nationale non-profitorganisatie die wordt gesteund door de industrie, de academische wereld, de overheid en durfkapitaal, zal de wijdverbreide commercialisering van zeer functionele stoffen versnellen. Dit omvat recente doorbraken in vezelmaterialen en productieprocessen die ons binnenkort in staat zullen stellen om stoffen te ontwerpen en te produceren die energie kunnen zien, horen, voelen, communiceren, opslaan en omzetten, temperatuur regelen, gezondheid bewaken en van kleur veranderen - het begin van een "stoffenrevolutie ”.

Een belangrijk element voor de implementatie en acceptatie van deze nieuwe technologieën bij fabrikanten in de VS is de Embedding MEP in Manufacturing USA Institutes Pilot Projects die in 2016 van start gingen. Enkele van de belangrijkste doelstellingen van de pilot zijn:

• het bewustzijn van kleine Amerikaanse fabrikanten vergroten over de aandachtsgebieden en bronnen van het Manufacturing USA Institute;
• zorgen voor de betrokkenheid van kleine Amerikaanse fabrikanten bij de processen en activiteiten die verband houden met het informeren en ontwikkelen van de onderzoeksagenda's van de instituten;
• de deelname van kleine Amerikaanse fabrikanten aan onderzoek van het Manufacturing USA Institute vergroten; en
• zorg voor de overdracht van onderzoeksresultaten van het Instituut naar kleine Amerikaanse fabrikanten voor implementatie.

Nog maar het begin

De ontwikkeling van krachtpakken krast nauwelijks de oppervlakte van de vooruitgang die mogelijk is met de integratie van fysieke verschijnselen, nanomaterialen en de acceptatie van nieuwe technologie. Commerciële productie voor state-of-the-art producten, zoals deze, vereist toeleveringsketens die nieuwe technologische ontwikkelingen en processen integreren. Door de samenwerking van Manufacturing USA Institutes en MEP-centra kunnen fabrikanten toegang krijgen tot markten die anders ontoegankelijk zouden zijn, terwijl ze innovatieve nieuwe producten naar de consument brengen.

Als u meer wilt weten over deze ontwikkelingen, neem dan contact op met uw lokale MEP-centrum of NIST MEP-hoofdkantoor op 301-975-0413.

^1. "Nanotechnologie zou ons een heel nieuw "powersuit" kunnen brengen", CEN.ACS.ORG, 16 januari 2017, P15-17.