EO

Als kleding kan 'praten'

18 maart 2021 om 15:21 uur

Slimme textiel kan resulteren in nieuwe functionaliteit ter bescherming van de gebruiker onder extreme omstandigheden. (Foto ter illustratie)

Sensoren worden tegenwoordig volop ingezet voor onder andere Smart Maintenance en in Smart Factories. Maar wie kent Smart Clothing? Het bestaat echt: werkkleding gemaakt van een geavanceerde textielsoort en voorzien van onder meer ingeweven sensoren, die zowel persoonlijke als omgevingsomstandigheden ‘monitoren’.

 

Door Marjolein de Wit-Blok

 

Praktisch overal in de industrie wordt de ‘mens' de kritische succesfactor genoemd. Een goed werkgever faciliteert medewerkers maximaal om werkzaamheden zo efficiënt en veilig mogelijk te kunnen uitvoeren. En daar zijn de afgelopen decennia vele producten en oplossingen voor ontwikkeld. Of het nu gaat om een goede stoel om langdurig schermwerkzaamheden uit te voeren, persoonlijke beschermingsmiddelen voor bijvoorbeeld gehoorbescherming en helmen. Of camerasystemen die bijvoorbeeld mensen volgen die relatief gevaarlijk werk doen op een offshore platform.

 

Smart Clothing System

Ook de textielsector denkt inmiddels anders na over werkkleding. Wout Evers werkt als onafhankelijk adviseur al jaren met de meest innovatieve bedrijven in de branche. Hij weet welke voordelen hightech kleding kan bieden als het gaat om (arbeids)veiligheid en comfort. De eerste toepassingen zijn inmiddels succesvol getest.

 

Op basis van de nieuwste ontwikkelingen, biedt de werkkleding van de toekomst méér dan alleen bekende functionaliteiten zoals zichtbaarheid, bescherming tegen weersomstandigheden en bescherming tegen verwondingen. De extra functionaliteit is toe te rekenen aan een innovatieve industrie, die ontwikkelingen vanuit compleet verschillende onderzoeksgebieden heeft samengebracht. Op basis hiervan is uiteindelijk het ‘Smart Clothing System - SCS' ontwikkeld.

 

Bescherming

Dit SCS - Evers is nauw betrokken bij de ontwikkeling van de Turkse textielgigant ISKO - kent bijzondere eigenschappen op diverse niveaus. Omdat het om geweven stof gaat zal het materiaal bijvoorbeeld bij beschadiging door mechanische belasting, scherpe voorwerpen of hoge temperaturen niet verder doorscheuren en blijft de schade beperkt.

 

In de chemische hoek is tot op atomair niveau onderzoek gedaan naar een coating die speciale eigenschappen aan kleding kan toevoegen, zonder daarbij het draagcomfort negatief te beïnvloeden. De meest geavanceerde variant op dit moment beschermt de mens tegen vloeistoffen en vuil, uiteenlopende chemicaliën, hoge en lage temperaturen, ultraviolette straling maar ook tegen bacteriën en virussen. Bovendien blijft de kleding ook na vele malen wassen representatief wat zeker in de service- en onderhoudswereld de aandacht heeft.

 

Wout Evers: "Het is vooral de combinatie van technologische mogelijkheden waardoor nieuwe coatings de textiel bijzondere eigenschappen geven. Zo kennen we allemaal wel waterdichte kleding. Maar uiteindelijk is deze toch niet helemaal waterdicht, laat onvoldoende transpiratievocht door, kan behoorlijk vies worden of bestaat uit een dermate dikke rubber laag dat het de bewegingsvrijheid beperkt. De coating waar het hier over gaat, neemt deze nadelen weg en is bovendien extreem en langdurig in de beschermende werking. Het stoot bijvoorbeeld vloeistoffen en vuil dermate goed af, dat de kleding zelf droog en schoon blijft. Zo blijft de medisch hulpverlener hygiënisch vrij van bloed, de medewerkers in de keuken veilig van hete voedselspetters, de monteur in de werkplaats van olie en is een politieduiker direct droog wanneer hij op de kant klimt."

 

Als kleding kan 'praten'Het Smart Clothing System van ISKO Vital beschikt onder andere over dynamische compressie-eigenschappen. De gebruiker wordt minder snel moe en herstelt sneller. (Beeld: ISKO) 

 

Lichamelijke ondersteuning

Naast technologische verbeteringen en aanvullingen van de eigenschappen van het textiel zelf, komt het ‘smart' deel al meer aan bod bij geïntegreerde dynamische compressie-eigenschappen. Compressie kennen de meeste mensen uit de sportwereld. Het is een middel om de bloedsomloop te stimuleren waardoor de spieren extra zuurstof krijgen. Handig in de sport, maar ook volop te gebruiken in de industrie. Mensen die fysiek bezig zijn, worden door compressie minder snel moe en herstellen sneller van zwaar werk, in bijvoorbeeld een magazijn of productieomgeving of bij onderhoudswerkzaamheden onder extreme omstandigheden of op lastige locaties.

 

Evers: "Het verschil met de compressie-eigenschappen van het SCS ten opzichte van sportkleding is de duurzamere werking. Zo neemt de compressie niet na twee, drie uur af zoals bij sportkleding gebruikelijk, maar blijft gedurende een hele werkdag bestaan; langer dan tien uur wijzen testen uit. Bovendien verdwijnen de compressie-eigenschappen niet na een aantal keer wassen, maar blijven zelfs na honderd keer wassen behouden.

 

"Daarbij zijn de compressie-eigenschappen op iedere gewenste plek in de kleding aan te brengen. Een deel van de compressie is standaard aanwezig terwijl een ander deel dynamisch reageert. De stof ‘voelt' waar extra ondersteuning wordt gevraagd en levert die vervolgens op het juiste moment. Een voordeel wanneer je langere tijd in eenzelfde houding staat bij montagewerk, op een ladder moet werken of juist tussen productiemachines heen en weer loopt (rent) en mogelijk producten moet versjouwen. Wanneer je kleding met lange mouwen en pijpen draagt, is over dit hele oppervlak extra ondersteuning te geven."

 

Exoskelet

Door de compressie-eigenschappen verder door te ontwikkelen, is de ondersteunende werking zóver vergroot, dat het eindresultaat te vergelijken is met de functionaliteit van een extern mechanisch exoskelet. De mate van fysieke ondersteuning van de kleding bedraagt momenteel ongeveer 75 procent van de ondersteuning van een metalen en mechanisch exoskelet. Dat is weliswaar lager, maar daar staat tegenover dat er geen mechanische of elektronische onderdelen nodig zijn, die de bewegingsvrijheid beperken; dus ook geen zware bewegingscomponenten of elektronica inclusief bijbehorende batterijen.

 

Defensie Innovatie Competitie 2020

Het SCS-systeem was genomineerd voor de Defensie Innovatie Competitie 2020 met als thema ‘Smart Medics’. Binnen dit thema zou het SCS onder meer een belangrijke bijdrage kunnen leveren aan een ‘Militairy Readiness Measurement System’. Een systeem dat relevante indicatoren en parameters van een gewonde militair continu kan meten en daarbij rekening houdt met de extreme omstandigheden van militaire operaties en de gevolgen daarvan voor fysieke mogelijkheden, zelfredzaamheid en overlevingskansen. Het systeem heeft niet gewonnen maar is dermate veelbelovend dat er toch een samenwerking tot stand is gekomen.

 

Ingeweven toevoegingen

De meest spraakmakende innovaties zijn de extra (elektronische) elementen die in de stof worden mee geweven, zoals sensoren, ontvangers en zenders. De data die de sensoren genereren, zijn ter plaatse te gebruiken om een omgeving in te schatten, de eigen conditie in de gaten te houden of werkgerelateerde informatie te ontvangen. Daarnaast zijn data ook door te sturen en te verzamelen voor realtime monitoring van de werknemer en zijn omgeving óf voor latere analyse.

Enkele voorbeelden van meegeweven elektronica:

  • Sensoren, inclusief camera's, die informatie uit de omgeving opnemen, bijvoorbeeld temperatuur, licht- en geluidsniveau, (lucht)vochtigheid, CO maar ook elektromagnetische of radioactieve straling. Zo kunnen werknemers in de gaten houden of de omgevingsomstandigheden veilig zijn om in te werken.
  • 'Trackers' met informatie over de persoon zelf en de locatie waar hij of zij zich bevindt. Dit kan belangrijk zijn voor een leidinggevende die zich bezighoudt met de planning. Anderzijds is het uit oogpunt van veiligheid hiermee mogelijk mensen letterlijk te volgen, bij werkzaamheden op gevaarlijke locaties. Sommige bedrijven gebruiken hier camera's en personeel dat in een aparte ruimte voortdurend de beelden in de gaten houdt. Met trackers is de controle te automatiseren en kan eventueel direct worden ingegrepen als protocollen bewust of on bewust niet worden gevolgd. Geschikt voor onder meer (onderhouds)monteurs in de hooggeplaatste cabines van moderne windturbines.
  • Sensoren die fysiek-medische gegevens van de persoon verzamelen zoals temperatuur, glucosewaarde, hartslag en bloeddruk (biomonitoring) maar tevens hersenprikkels (neuromonitoring). Hiermee is zowel de fysieke als mentale conditie van iedere werknemer door hemzelf maar óók door mensen op afstand in de gaten te houden. Dit type gegevens is vooral belangrijk wanneer medewerkers op écht extreme plaatsen moeten werken. Bijvoorbeeld op grote hoogte, bij hoge temperaturen of omgevingen die op een andere manier paniek kunnen veroorzaken. Wout Evers: "De mentale gesteldheid monitoren is in de industrie eventueel niet direct een issue, maar kan in tijden van personeelsschaarste tóch helpen om de juiste mensen op de juiste plekken in te zetten."
  • Meegeweven speciaaldraad dat in staat is om de warmte van de warmste plaatsen van een menselijk lichaam (oksels en liezen) eenvoudig door te leiden naar lichaamsdelen die juist snel koud worden, zoals de handen, voeten en het gezicht. Een eenvoudige maar doeltreffende oplossing voor mensen die buiten werken en geen externe voeding vraagt.
    Tot slot de systemen waarmee ‘haptisch' informatie is over te brengen. Haptisch staat voor aanraken of tastzin; de betreffende persoon wordt door middel van bijvoorbeeld trillingen of druk van informatie voorzien. Een bekend voorbeeld is de trilling bij het indrukken van een toets, die de juiste en effectieve bediening bevestigt, of de trilfunctie van een smartphone die de gebruiker attendeert op een binnenkomende oproep of ander bericht. In kleding kan het een bevestigingssignaal zijn van de aanwezigheid van bijvoorbeeld een collega.

Om de sensoren te laten werken en eventueel hun data te versturen, wordt gebruik gemaakt van externe, lichtgewicht accu's maar nog liever van ‘laagwaardige' energie. Hierbij valt te denken aan trillingen, beweging, licht en (lichaams)warmte; deze energievormen zijn om te zetten naar het type energie waarmee sensoren kunnen werken. Dit type voeding wordt onder meer doorontwikkeld bij het NLR waar ze worden ingezet in draadloze sensornetwerken.

 

Als kleding kan 'praten'"In feite heeft iedereen die fysieke arbeid levert in extreme omgevingen voordeel bij het SCS." (Foto ter illustratie: Mediacentrum Defensie)

 

Eerste stappen gezet

Evers: "Wanneer je eenmaal gaat brainstormen over de mogelijkheden van het SCS, dan gaat er een wereld van interessante en functioneel relevante toepassingen voor je open. We zijn inmiddels begonnen met het testen van de kleding binnen onder meer Defensie en bij de politie. Organisaties die hoge eisen stellen wanneer het om veiligheid en functionaliteit gaat en het textiel dus meteen maximaal op de proef stellen. Afhankelijk van de klimatologische, geografische en andere omstandigheden wordt bepaald welke textiel is vereist. Hier testen we overigens ook systemen die automatisch medicijnen of voeding kunnen toedienen. Een functionaliteit die voor de industrie waarschijnlijk weinig meerwaarde heeft, maar goed om te weten dat het überhaupt mogelijk is en wellicht wel relevant voor het verrichten van installatie- of onderhoudswerkzaamheden in onherbergzame gebieden.

 

"Teruggaand naar de basis: In feite heeft iedereen die fysieke arbeid levert in extreme omgevingen voordeel bij het SCS. Daarbij neemt het aantal mogelijkheden alleen maar toe. Zeker wanneer je kijkt naar sensoren die steeds kleiner en lichter worden en steeds minder energie vragen. Maar ook naar de analysesoftware waarbij ‘artificial intelligence en ‘machine' learning steeds vaker worden toegepast. Het SCS is daarbij modulair en adaptief waardoor de kleding altijd is aan te passen aan de betreffende werkomstandigheden maar tevens is uit te breiden met functionaliteiten. Bijvoorbeeld omdat de toepassing verandert óf omdat er nieuwe functionaliteiten zijn ontwikkeld. Ik wil dan ook graag iedereen uitnodigen die ideeën heeft voor zijn of haar branche om contact op te nemen en de mogelijkheden nader te bekijken."

 

Kom in contact

Wie ideeën heeft over toepassingen en gebruik van Smart Clothing kan contact opnemen met Wout Evers via wevers@isko.com.tr of bellen naar +31(0)6 414 178 10. 

 

Dit artikel verscheen ook in Aandrijven en Besturen 2 - 2021

 

Kennis: Safety

safetyOp het gebied van de Europese regelgeving worden nog steeds veranderingen doorgevoerd, niet alleen om onduidelijkheden tussen richtlijnen onderling te verhelderen, maar ook om uitbreidingen te maken, bijvoorbeeld op het gebied van energiezuinigheid, chemicaliënbeheer, afvalstroombeheersing en dergelijke.

 

Whitepapers

whitepapersDownload hier whitepapers over het thema Safety:

 

Industrie 4.0 - safe & smart

Flexibele productie kan helpen om het gebruik van industriële installaties te optimaliseren.
Lees de whitepaper van Pilz
 

Veiligheidsnormen voor elektrotechniek uitgelegd

Hoe pas ik de NEN 3140 voor veilig werken met elektrische installaties toe in de praktijk? En hoe zorg ik dat gereedschap veilig is? Wat houdt CE-markering in? 

Vindt de antwoorden  in de whitepaper

 

Noodstopschakelaars

Emergency Stop Switches (0.49 MB)

 

Machineveiligheid

Concepts in networked machine safety

 

Safety Engineering

Approaches to Safety Engineering

 

Meer whitepapers>>