مستقبل الأجهزة القابلة للارتداء؟ ملابس ذكية ومريحة

اليوم، ليس فقط الأجهزة المنزلية بل حتى ملابسك تصبح ذكية. من جاكيتك، جواربك، قفازاتك، وقبعاتك إلى حمالات الصدر، تقريبًا كل قطعة ملابس تُزود بالتكنولوجيا لمساعدتنا على تتبع أنشطتنا وعلاماتنا الحيوية للعيش حياة صحية.

الاتجاه الناشئ للأقمشة الذكية يعد بملابس يمكنها أداء نفس مهام الساعات الذكية. لها تطبيقات للرياضيين، ومقدمي الرعاية الصحية، والعسكريين.

السوق للأجهزة القابلة للارتداء الذكية في الواقع سوق سريع النمو. في عام 2024، تجاوز سوق الأجهزة القابلة للارتداء العالمي 534 مليون وحدة، مما يمثل نمواً بنسبة 5.4٪ على أساس سنوي، وفقًا لأحدث البيانات من تتبع أجهزة القابلة للارتداء الربع السنوي العالمي لشركة International Data Corporation (IDC). 

هذا الاتجاه مدفوع أساسًا بالساعات الذكية، التي شهدت انخفاضًا بنسبة 4.5٪ العام الماضي. بينما ارتفعت سماعات الأذن القابلة للارتداء بنسبة 8.9٪. في العام القادم، من المتوقع أن يستمر كلاهما في النمو، إلى جانب الخواتم والنظارات. 

حتى الملابس الذكية من المتوقع أن تشهد زيادة، وإن كان بمعدل أبطأ. وهذا منطقي نظرًا لأن الملابس الذكية لا تزال في مرحلة التطوير أساسًا. 

التقدم في الأجهزة القابلة للارتداء الذكية مدفوع بالابتكارات في تكنولوجيا المستشعرات، وتحليل البيانات الضخمة، وعمليات التصنيع. هذه الأجهزة، المدمجة في الإكسسوارات أو الملابس، يمكنها مراقبة، تتبع، ونقل البيانات الفسيولوجية والبيئية، مما يوفر معلومات قيمة للصحة، واللياقة، وإدارة نمط الحياة. 

لكن بالطبع، دمج التكنولوجيا مثل المستشعرات، الأجهزة الإلكترونية، ومكونات ذكية أخرى في ملابسنا اليومية ليس أمرًا سهلًا. فذلك ليس معقدًا فحسب، بل سيجعل الملابس أكثر تكلفة. كما يجب أن تتحمل دورات الغسيل والتجفيف العادية وتظل تحتفظ بوظيفتها. 

إلى جانب المتانة، الراحة تمثل تحديًا آخر. مصادر الطاقة الضخمة والمستشعرات الصلبة لجعل الأقمشة الذكية تجعلها غير مريحة للارتداء اليومي.

عند الحديث عن الأقمشة الذكية، فإن الطرق المستخدمة لدمج المستشعرات داخل الملابس هي عوامل مهمة تؤثر على أداء المنتج النهائي.

بينما تُستخدم الطرق التقليدية مثل النسج، الخياطة، أو لصق الأجزاء الوظيفية مثل المستشعرات والخيوط الموصلة مباشرةً على الأقمشة، فإنها تواجه قيودًا في تقديم الوظائف المتعددة. كما أن هذه الطرق التقليدية مقيدة بأنواع المواد التي يمكن استخدامها.

لذلك، طور الباحثون طرقًا مختلفة لإنتاج أقمشة بميزات محسنة مثل التوصيل الكهربائي. على سبيل المثال، قاموا بتطوير خيوط وظيفية من خلال الطلاء وألياف مركبة وظيفية عبر غزل الألياف.

انقر هنا لتعرف على القماش الذكي الذي يحول الحرارة إلى كهرباء.

الطباعة ثلاثية الأبعاد توفر قدرة تحويلية ولكن ليست بدون تحديات  

من بين التقنيات المختلفة التي تم استكشافها وتطويرها، برزت الطباعة ثلاثية الأبعاد كتقنية تحويلية.

الطباعة ثلاثية الأبعاد أو التصنيع الإضافي هي واحدة من أكثر التقنيات إحداثًا للاضطراب في العقد الأخير. في عملية التصنيع هذه، تُنشأ الأجسام ثلاثية الأبعاد عن طريق ترسيب المادة طبقةً بطبقة استنادًا إلى تصميم رقمي. 

بلغ حجم سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد العالمي $19.33 مليار في 2024 ومن المتوقع أن ينمو إلى $101.74 مليار بحلول 2032، مسجلاً معدل نمو سنوي مركب 23.4٪. يهيمن على مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد أمريكا الشمالية، التي استحوذت على حصة سوقية قدرها 41.4٪ في 2024. 

مدفوعة بقدرة التقنية على إنتاج أجزاء معقدة ومخصصة بكفاءة، مما يقلل التكاليف ويسرع الإنتاج، تُستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك التصنيع، والطب، وعلوم المواد، والسلع الاستهلاكية، والسيارات، والفضاء.

في الأجهزة القابلة للارتداء الذكية والنسيج، توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد القدرة على معالجة أنواع مختلفة من المواد، وتصنيع أنماط معقدة، وتخصيص التصاميم لتلبية الاحتياجات الفردية، وتقليل النفايات أثناء الإنتاج، وتمكين الوظائف المتعددة.

تشمل الطباعة ثلاثية الأبعاد طرقًا مختلفة مثل التلبيد بالليزر الانتقائي (SLS)، تصنيع الكائنات المصفحة (LOM)، المعالجة الضوئية الرقمية (DLP)، الاستريوليثوغرافيا (SLA)، الكتابة بالحبر المباشر (DIW)، والنمذجة بالترسيب المنصهر (FDM).

تقدم هذه التقنيات موادًا متنوعة، بما في ذلك حبيبات المسحوق، الراتنجات القابلة للضوء، السوائل اللزجة، والبوليمرات المنصهرة.

من خلال تمكين إنشاء أنماط معقدة وتطبيق مواد متعددة الوظائف، تسهل الطباعة ثلاثية الأبعاد تصنيع أنظمة ذكية متطورة للارتداء لتتبع الحركة، ومراقبة الصحة، أو الكشف الكيميائي.

بالإضافة إلى تقليل النفايات، تحسن أيضًا زمن إنتاج الأجزاء الصغيرة وتعزز كفاءة الطاقة.

باستخدام التقنية، قام الباحثون بطباعة حشوات وظيفية على ركائز مطاطية ثم ربطها بالجلد باستخدام الأشرطة، أو الأساور، أو المواد اللاصقة لأغراض الاستشعار. ومع ذلك، قد تتسبب بعض المكونات اللاصقة في تهيج الجلد، بينما تكافح الأشرطة لتحقيق ملاءمة محكمة، مما يحد من الاستخدام الطويل الأمد للأجهزة القابلة للارتداء.

لتلبية طلبات المستهلكين بشكل أفضل، يقوم المهندسون والباحثون بإنشاء أقمشة ذكية مطبوعة ثلاثية الأبعاد حيث تُطبع الأجهزة مثل الدوائر، والأقطاب الكهربائية، والمستشعرات مباشرةً على الأقمشة التي نستخدمها بالفعل. يتيح ذلك دمجها بسلاسة في الملابس العادية للمراقبة المستمرة.

تركز الكثير من الأبحاث في هذا المجال على دمج الوظائف التقنية في الأقمشة، لكنهم لا يولون أي اهتمام لكيفية ملاءمة القماش، وشعوره، ومدى استمراره تحت الاستخدام والصيانة العادية.

هذا يعني أنه رغم التقدم الكبير الذي تم إحرازه هنا، لا يزال النهج يواجه تحديات في تحقيق الوظائف وتوفير المرونة، وقابلية الغسل، والمتانة المطلوبة من هذه الأقمشة لتوفير الراحة والصيانة في الاستخدام اليومي.

ما يعنيه ذلك هو وجود طبقة مطبوعة تتطابق مع مرونة وتمدد طبقة النسيج لتوفير الراحة وتجنب الانفصال أثناء الاستخدام. لكي تدوم لفترة طويلة، يجب أن تكون الطبقة المطبوعة مرتبطة بقوة بطبقة النسيج. كما أن التكلفة المنخفضة والاستدامة عوامل أخرى يجب مراعاتها في التصنيع الحديث.

لتحقيق جميع هذه الميزات، يعد اختيار تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، والمواد الطباعة الوظيفية، وركيزة النسيج أمرًا حاسمًا.

انقر هنا للحصول على قائمة بأهم أسهم التصنيع الإضافي والطباعة ثلاثية الأبعاد.

طريقة طباعة الحبر ثلاثية الأبعاد المستدامة توفر الراحة والمتانة 

لمواجهة التحديات الحالية في الأقمشة الذكية، أظهر باحثون من جامعة ولاية واشنطن طريقة طباعة حبر ثلاثية الأبعاد تمكنهم من الأداء الجيد حتى بعد الغسلات والاحتكاكات المتكررة.

نُشر في مجلة ACS Omega¹، هذا التقدم في القماش الذكي يوفر المتانة والراحة، بالإضافة إلى عملية أكثر صداقة للبيئة. يظهر إمكانات هائلة في جعل الأجهزة القابلة للارتداء الذكية حقيقة واقعة.

كانت الدراسة جزءًا من رسالة الدكتوراه للمؤلف الرئيسي زيهوي تشاو، طالب المؤلف المراسل هانغ ليو، أستاذ مشارك في قسم الملابس، والبيع، والتصميم، والنسيج. تم تمويلها جزئيًا من منحة من المؤسسة الوطنية للعلوم.

عمل ليو على عناصر مختلفة من الأقمشة الذكية لعدة سنوات الآن، ومنذ بضع سنوات، وصف أليافًا تجمع بين مرونة القطن وتوصيل البوليمر الكهربائي التي لها استخدامات محتملة في التكنولوجيا القابلة للارتداء.

في الدراسة الأخيرة، استخدم الباحثون طريقة DIW لطباعة مواد موصلة على الأقمشة. يمكن لهذه المواد توصيل الكهرباء من خلال السماح للإلكترونات بالتدفق بحرية وسلاسة من نقطة إلى أخرى إذا تم ربطها بمصدر طاقة.

الكتابة بالحبر المباشر هي طريقة طباعة ثلاثية الأبعاد تعتمد على البثق حيث يتم صرف الحبر السائل بمعدل تدفق مُتحكم فيه. تُستخدم هذه التقنية عادةً لتصنيع أقطاب بطاريات ثلاثية الأبعاد ومكثفات فائقة.

تتمتع بدقة طباعة أعلى من FDM وتكلفة وتعقّب أقل مقارنةً بتقنيات الطباعة الأخرى.

تُعد قدرة DIW على طباعة محلول ميزة كبيرة في تطوير الأجهزة القابلة للارتداء الذكية حيث يمكن إذابة مواد وظيفية مختلفة بسهولة في مذيّب كحبر الطباعة. عملية تحضير المحلول أبسط بكثير من تحضير خيط للطباعة بـ FDM.

ومع ذلك، فإن المحلول المُنتج يمتلك سيولة أعلى من البوليمر المنصهر، مما قد يؤدي إلى تفاعلات معقدة بين المحلول المطبوع وركيزة القماش.

تلعب لزوجة المحلول، وهياكل القماش، وتوافقه مع مادة الطباعة دورًا مهمًا هنا ويمكن أن تؤثر على عملية الطباعة وأداء القماش المطبوع.

بالنسبة لركيزة الطباعة، استخدمت الدراسة أقمشة متاحة تجاريًا بينما تم استخدام أنابيب الكربون النانوية (CNT) المذابة في محلول بولي (بويتيلين سكسينات) (PBS) كحبر طباعة لتطوير أقمشة مطبوعة ثلاثية الأبعاد موصلة. بولي بويتيلين سكسينات هو بوليستر قابل للتحلل متوافق مع الألياف الطبيعية.

لإذابة PBS وتوزيع CNT، استخدموا مذيّبًا مستندًا إلى الكائنات الحية، قابلًا للتحلل وغير سام يُدعى ديهيدروليفوجلوكوزينون، والذي يُسوق تجاريًا باسم Cyrene.

من خلال استبدال المذيّبات السامة الشائعة المستخدمة في معالجة PBS بـ Cyrene، تتماشى الدراسة مع مبادئ الكيمياء الخضراء وممارسات التصنيع المستدام، مما يعزز النهج الصديق للبيئة بشكل عام في هذا البحث.

اختبر الفريق بعد ذلك قدرة محلولهم باستخدام تركيزات مختلفة من أحبار الطباعة على نوعين مختلفين من الأقمشة. كان أحدهما قماش قطني، والآخر قماش مزيج بوليستر/قطن.

أظهرت الأقمشة المطبوعة قوة ميكانيكيةexcellent, وتوصيلًا كهربائيًا، ومعامل قياس، واستقرارًا تحت إجهادات متكررة، مما يبرز إمكانيتها للاستخدام في أجهزة ارتداء ذكية.

علاوة على ذلك، عند تعريضهما لإجهادات صغيرة بنسبة 2٪ و5٪، أظهر القماش القطني 100٪ وقماش مزيج بوليستر-قطن (65٪-35٪) استجابات مقاومة نسبية مختلفة، مما يبرز إمكانيتهما لتطبيقات مختلفة في تقنيات مستشعرات الإجهاد والحركة.

في الوقت نفسه، مكنت قدرة المحلول على الاختراق بين خيوط القماش والارتباط بالألياف من تعزيز قابلية الغسل ومقاومة التآكل للأقمشة، مما يبرز فوائد تقنية طباعة DIW في تطوير مستشعرات قائمة على النسيج للأجهزة القابلة للارتداء الذكية.

تبين أن القماش يعمل جيدًا حتى بعد عشرين دورة من الغسيل والتجفيف. علاوة على ذلك، خضع بنجاح إلى 200 دورة من الاحتكاك و500 دورة من اختبار الشد المتكرر دون حدوث أي خدوش أو تشققات على الأسطح.

انقر هنا لتعرف على الملابس الذكية لالتقاط الحركة لتغيير الرياضة والعلاج الطبيعي.

الاستثمار في التكنولوجيا القابلة للارتداء

في مجال التكنولوجيا القابلة للارتداء، الاسم البارز الذي يقود هذا المجال هو عملاق التقنية Apple (AAPL ). تأسست قبل ما يقرب من نصف قرن ومعروفة بأجهزتها الإلكترونية الاستهلاكية وبرمجياتها، وقد نمت Apple بشكل كبير على مدار العقود القليلة الماضية.

اليوم، تصمم، تصنع، وتسوق الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الكمبيوتر الشخصية، والأجهزة القابلة للارتداء، والإكسسوارات. تشمل منتجات Apple iPad، iPhone، Mac، والأجهزة القابلة للارتداء، المنزل، والإكسسوارات، بينما تغطي منصات البرمجيات iPadOS، iOS، macOS، visionOS، watchOS، وtvOS.

تبيع Apple أيضًا خدمات مختلفة ذات صلة، بما في ذلك خدمات السحابة، وخدمات الدفع، والمحتوى الرقمي، والإعلانات، وAppleCare. يُباع المحتوى الرقمي، في الوقت نفسه، عبر خدمات قائمة على الاشتراك تشمل Apple Music، Apple TV+، Apple Arcade، Apple News+، وApple Fitness+.

آبل إنك. (AAPL )  

اليوم، نتحدث عن الأجهزة القابلة للارتداء، وقد دخلت Apple هذا السوق لأول مرة في عام 2014 مع أول Apple Watch لها. خلال مكالمة الأرباح الأخيرة، تحدث الرئيس التنفيذي تيم كوك عن أن Apple Watch Series 10 أصبح جزءًا أساسيًا من رحلة الصحة واللياقة للأشخاص.
وفقًا لكيفان بارخ، نائب الرئيس الأول والرئيس المالي، وصل قاعدة أجهزة Apple Watch المثبتة إلى أعلى مستوى تاريخي جديد. ليس فقط أن أكثر من نصف العملاء الذين اشتروا Apple Watch خلال الربع الثاني من 2025 كانوا جددًا على المنتج، بل قال بارخ، 

“رضا العملاء عن Watch في الولايات المتحدة تم قياسه مؤخرًا بنسبة 95٪.”

كان دخول Apple متأخرًا مع سوق مشبع باللاعبين الراسخين، لكن لم يستغرق وقتًا طويلاً لتسيطر على المجال بساعاتها الذكية، AirPods، وأجهزة الرأس المثبتة (HMDs).

على مر السنين، قامت Apple بالعديد من الاستحواذات، مثل شركة الواقع المعزز Metaio في 2015، وشركة تقنية تتبع العين SensoMotoric Instruments وشركة الواقع المعزز Vrvana في 2017، وشركات الواقع الافتراضي NextVR وSpaces في 2020 لتطوير جهودها.

الآن، حصة Apple في سوق الأجهزة القابلة للارتداء في الربع الرابع من 2024، وفقًا لـ IDC، كانت 23.8٪.

كجزء من قسم الأجهزة القابلة للارتداء، شهدت مبيعات Apple Watch، AirPods، والإكسسوارات انخفاضًا في الإيرادات بنسبة 5٪ مقارنةً بنفس الفترة من العام الماضي لتصل إلى 7.52 مليار دولار. وقد عُزى ذلك إلى إطلاق جهاز Vision Pro في الربع المقابل من العام السابق.

مع VisionOS 2.4، ستفتح Apple قريبًا مجموعة أولى من ميزات الذكاء الاصطناعي لمستخدمي Vision Pro. ستقدم الشركة أيضًا مجموعة مختارة ومحدّثة بانتظام من التجارب المكانية عبر تطبيق Spatial Gallery.

من المتوقع أن تشمل خارطة طريق Apple المستقبلية للأجهزة القابلة للارتداء أيضًا نظارات ذكية مدعومة بالذكاء الاصطناعي، وخاتم لياقة، وAirPods مزودة بكاميرات. وقد أفادت بلومبرغ أن كلاهما في مرحلة الاستكشاف.

وفقًا لتقارير من مارك جورمان في بلومبرغ والمحلل مينغ-تشي كوو، تختبر Apple حاليًا طرقًا لإدراج الذكاء البصري ليس فقط في AirPods بل أيضًا في Apple Watch. قد تُطلق كاميرات صغيرة في الإصدارات المستقبلية من هذه الأجهزة القابلة للارتداء في عام 2027.

كواحدة من أكثر العلامات التجارية قيمة في العالم، تمتلك Apple قيمة سوقية تبلغ 3.15 تريليون دولار، وأسهمها، في وقت كتابة هذا، تتداول عند 208.13 دولار، بانخفاض 15.64٪ منذ بداية العام. ربح السهم (TTM) هو 7.08، نسبة السعر إلى الأرباح (TTM) هي 29.84، والعائد على حقوق الملكية (TTM) هو 152.55٪. كما تدفع العملاق التقني عائدًا على الأرباح، لكنه فقط 0.49٪.

من الناحية المالية، في 2 مايو، أبلغت Apple عن نتائج الربع الثاني من السنة المالية 2025 التي انتهت في 29 مارس 2025، والتي أظهرت إيرادات قدرها 95.4 مليار دولار، بزيادة سنوية قدرها 5٪.

يتضمن ذلك 46.84 مليار دولار من إيرادات iPhone، و7.95 مليار دولار من منتجات Mac، و6.4 مليار دولار من إيرادات iPad. بلغت إيرادات الخدمات 26.65 مليار دولار، بينما كانت إيرادات الأجهزة القابلة للارتداء 7.52 مليار دولار.

“ضع في اعتبارك، أننا واجهنا مقارنة أكثر صعوبة ضد إطلاق Apple Vision Pro في الربع المقابل من العام السابق وكذلك Watch Ultra 2 الذي تم إطلاقه العام الماضي.”

– بارخ

ما يبرز هو، “بفضل مستويات الولاء والرضا العالية لدى عملائنا، وصلت قاعدة أجهزتنا النشطة مرة أخرى إلى أعلى مستوى تاريخي عبر جميع فئات المنتجات والقطاعات الجغرافية.”

كان ربح السهم المخفف للربع 1.65 دولار، بزيادة 8٪ على أساس سنوي. جاءت نتائج Apple القوية للربع، بما في ذلك نمو مزدوج الرقم في الخدمات، رغم عدم اليقين الناجم عن التعريفات الجمركية.

عند الحديث عن تأثير التعريفات الجمركية على الأعمال، صرح الرئيس التنفيذي كوك بأنها “محدودة” بفضل تحسين الشركة لسلسلة التوريد.

“سندير الشركة كما فعلنا دائمًا بقرارات مدروسة ومتعمدة، مع التركيز على الاستثمار على المدى الطويل وبالالتزام بالابتكار والفرص التي يخلقها. ونحن نتطلع إلى المستقبل بثقة.”

– تيم كوك في مكالمة الأرباح

سمح نمو ربح السهم وتدفق النقد التشغيلي البالغ 24 مليار دولار لـ Apple بإعادة 29 مليار دولار إلى المساهمين. كما زادت الشركة عائد السهم النقدي بنسبة 4٪ إلى 0.26 دولار للسهم وأعلنت عن برنامج إضافي لإعادة شراء ما يصل إلى 100 مليار دولار من أسهمها العادية. قال كوك:

“نستمر في التخطيط لزيادة الأرباح السنوية.” 

ومن المثير للاهتمام، أفادت Apple بأنها خفضت انبعاثات الكربون بنسبة 60٪ خلال العقد الماضي.

الخلاصة

بينما الساعات الذكية هي التقنية القابلة للارتداء الأكثر شيوعًا واستخدامًا، يواصل الباحثون استكشاف طرق جديدة لدمج المستشعرات لمراقبة مؤشرات الصحة الحيوية في عناصر أخرى من حياتنا، مثل الملابس. 

لكن الأقمشة الذكية أصعب كثيرًا لأنها لا تحتاج فقط إلى ضمان الراحة بل يجب أيضًا أن تتحمل الاستخدام والصيانة المنتظمة، وتظل تحافظ على أدائها. يمثل البحث الأخير، باستخدام طباعة DIW ثلاثية الأبعاد، لحظة هامة للأقمشة القابلة للارتداء حيث يوفر المرونة والراحة والمتانة دون المساومة على أداء الاستشعار.

مع مرور الوقت، ومع تحسن التكنولوجيا، وزيادة فعاليتها من حيث التكلفة وقابليتها للتوسع، قد نرى القمصان أو الجوارب الذكية تُعتمد على نطاق واسع وتصبح جزءًا يوميًا من حياتنا.

انقر هنا للحصول على قائمة بأهم شركات تتبع الصحة القابلة للارتداء للاستثمار فيها.

الدراسات المشار إليها:

1. Zhao, Z., Liu, W., & Liu, H. (2025). أقمشة موصلة مطبوعة ثلاثية الأبعاد بكتابة الحبر المباشر مرنة ومتينة للأجهزة القابلة للارتداء الذكية. ACS Omega, 10(14), 14138–14149. https://doi.org/10.1021/acsomega.4c11367