KI-gestützte tragbare Technologie könnte in Autos, Möbel und sogar Raumanzüge integriert werden

Tragbare Technologien erfreuen sich einer immer größeren Beliebtheit, da die Technologie sich weiterentwickelt, Verbraucher sich ihrer Gesundheit stärker bewusst werden und staatliche Initiativen das Wohlbefinden fördern.

Fitnesstracker und Smartwatches sind die beliebtesten tragbaren Geräte und ihre Nachfrage steigt. Studien zeigen, dass 35% der US-Erwachsenen verwenden Wearables. Betrachtet man die Altersgruppen, liegt die Nutzung von Wearables bei 40 % bei den 18- bis 34-Jährigen und bei 25 % bei den über 65-Jährigen.

Aber das ist nicht alles, was tragbare Technologie zu bieten hat. Ein wachsendes Segment tragbarer Technologie ist elektronische Textilien (E-Textilien) oder Smart Textiles. 

Bei E-Textilien werden Elektronik und Textilien zu „intelligenten“ Textilprodukten kombiniert. Diese E-Textilien können Daten in gewissem Umfang aufzeichnen, analysieren, speichern, senden und anzeigen.

Da wir den Großteil unseres Lebens mit Textilien in Kontakt sind, ist es sinnvoll, unsere Kleidung intelligent zu machen. 

Beheizte Kleidung und Decken zählen zu den beliebtesten Produkten dieser Kategorie und erfreuen sich großer kommerzieller Märkte. Aber die Vielfalt der E-Textilien ist ziemlich Das Produktangebot ist breit gefächert und reicht von Bettwäsche über Bekleidung und Verbandsmaterial bis hin zu technischen Textilien. Ständig kommen neue Produkte auf den Markt.

Innovationen in der tragbaren Technologie der nächsten Generation

Viele Ansätze haben wurde genommen Entwicklung und Design von E-Textilien, einschließlich der Verwendung von leitfähigen Polymeren und Formgedächtnispolymeren. Intelligente Textilien verwenden auch Stoffe, die es elektronischen Komponenten wie Sensoren, Batterien und Lichtern ermöglichen, eingebettet sein in ihnen. 

Bei diesen intelligenten Kleidungsstücken ist der Zusammenhang zwischen Energie und Textilien sehr bedeutsam, da sie alle praktisch etwas mit sich bringen. So'ne Art Energieübertragung. Dieser könnte entweder zwischen dem Material und dem menschlichen Körper oder zwischen dem Material und einem externen Reiz bestehen.

Die Reaktionsfähigkeit intelligenter Textilien auf äußere Einflüsse hängt von Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt und Druck ab. Diese Faktoren sind in erster Linie materialbezogen und hängen von der Faserart, ihren Eigenschaften, ihrer Konstruktion und Garnstruktur ab.

Darüber hinaus gibt es Geräte wie Solarzellen, Leuchtdioden, Feldeffekttransistoren und Photovoltaikgeräte, die in Textilien integriert sind und zum Betrieb Energie benötigen. Sie ermöglichen es E-Textilien auch, Energie zu gewinnen und zu speichern.

Heutzutage werden intelligente Textilien häufig im Gesundheitsmanagement eingesetzt, um physiologische Anzeichen, Druck und Körperbeschleunigung zu überwachen. Dafür werden Sensoren werden verwendet zur Analyse von Bioflüssigkeiten. Sensoren in elektronischen Textilien dienen der Signalumwandlung und können Herzfrequenz, Blutdruck und Bewegung des Trägers überwachen. Sie können sich sogar über Bluetooth mit mobilen Apps verbinden, um die Temperatur zu regeln. 

E-Textilprodukte sind auch aktiv erforscht um Körperbewegungen zu erfassen, die Körpertemperatur zu regulieren, Gesundheitsdaten zu verfolgen, die Sicherheit zu verbessern, Krankheiten vorzubeugen und personalisierte Behandlungen bereitzustellen.

Obwohl sie nicht so beliebt sind wie andere tragbare Technologien wie Fitnesstracker oder Smartwatches, machen intelligente Textilien immer noch Fortschritte bei der Akzeptanz in der realen Welt. Ein prominentes aktuelles Beispiel dafür ist das Kleid, das viral auf TikTok weil es unter der Sonne seine Farbe von Weiß zu Rosa ändert. 

Die New Yorker Modemarke PH5 strickt aus ihren innovativen Garnen diese Kleider, die in der Sonne leuchtend rosa und blau werden. Diese Kleider sind Teil der UV Reactive-Kollektion von PH5, zu der auch farbwechselnde Röcke, Hemden und Cardigans gehören. 

Dies ist jedoch nicht ganz neu, da es bereits ähnliche farbwechselnde Kleidungsstücke gab, beispielsweise die wärmeempfindliche Hypercolor-Kleidung aus den 1990er Jahren.

Weitere Beispiele für intelligente Kleidung sind das LED-Kleid der Sängerin Katy Perry, das in verschiedenen Farben und Mustern leuchtet. Dann gibt es solarbetriebene Kleidung, bei der Solarzellen in Mäntel und Kleider integriert sind, um Sonnenenergie nutzen um mobile Geräte aufzuladen.

Auch Fitnessbekleidungsmarken nutzen Sensoren, um Muskelaktivität, Atmung und Herzfrequenz zu verfolgen und Fitnessbegeisterten und Sportlern wertvolle Daten zu liefern. Hier bieten Marken wie Under Armour und Hexoskin der breiten Öffentlichkeit intelligente Kompressionsbekleidung zur Optimierung von Leistung und Erholung an. 

Es gibt sogar Haltungskorrekturshirts mit sensorgestützten Systemen und haptischem Feedback, die eine schlechte Körperhaltung erkennen und Erinnerungen zur Korrektur senden.

Sogar künstliche Intelligenz (KI) wird in tragbaren Technologien zunehmend eingesetzt, um Gesundheitsdaten zu sammeln und zu analysieren und den Benutzern Warnungen und Empfehlungen zu geben. KI-fähige Wearables können bei der Früherkennung von Erkrankungen wie Bluthochdruck helfen, Behandlungspläne auf der Grundlage einzigartiger Daten anpassen und Benutzer über Änderungen wichtiger Gesundheitswerte informieren. Intelligente Einlegesohlen und intelligente Kleidung nutzen KI.

Bei Hightech-Kleidung ist jedoch der Tragekomfort und die Flexibilität des Stoffes eine Herausforderung. Darüber hinaus muss der Stoff den Belastungen standhalten, die ein herkömmliches Textil durchmacht, wie Weben, Waschen und Knittern, ohne Schaden zu nehmen. 

Diese Probleme stellen für E-Textilien ein großes Problem dar, das es zu überwinden gilt. Forscher versuchen ständig, diese zu lösen, um intelligente Kleidung praktikabel zu machen. Erst letztes Jahr haben Forscher der Boston University ein neues textiles Metamaterial geschaffen für eine genauere Datenerfassung mit größerer Flexibilität.

Metamaterial ist ein Material, das ist entworfen Eigenschaften zu haben, die werden nicht gefunden in der Natur. Es kann auch auf Kleidung gedruckt werden, um ein batterieloses Sensornetzwerk zu entwickeln, wichtige Körpersignale zu überwachen und die Funktion auch unter Wasser aufrechtzuerhalten.

Dieses hochentwickelte Netzwerk nahtlos in die Kleidung integrierter Sensoren, das die Körpersignale ständig in Echtzeit verfolgt, liefert Läufern und Schwimmern eine Fülle von Informationen, ohne sie bei ihren Aktivitäten zu unterbrechen, bemerkt Studien-Co-Autorin Xia Zhu.

Die Forscher entwickelten außerdem ein Body-Area-Network (BAN), das aus Flicken aus textilem Metamaterial besteht, die aus denselben Kabeln hergestellt wurden, die das Internet verbinden. Diese Flicken können nahtlos in die Kleidung eingenäht werden.

Nutzung von KI zur Verbesserung der Smart-Clothing-Funktionen 

Heizende E-Textilien wie Heizdecken und Heizkissen werden zwar häufig zur Steigerung des thermischen Komforts, zur Linderung von Schmerzen und zur Energieeinsparung eingesetzt, doch bei lang anhaltender Heizdauer besteht die Sorge, dass es zu hitzebedingten Erkrankungen wie Verbrennungen oder Hyperthermie kommen kann.

Die Älterensind aufgrund ihrer geringeren Hitzeempfindlichkeit anfälliger für hitzebedingte Verletzungen. Menschen in Pflegeheimen oder betreuten Wohngemeinschaften können nicht immer von medizinischem Personal überwacht werden und sind daher hohen Temperaturen ausgesetzt.

Trotz aller Fortschritte auf diesem Gebiet ist es aufgrund der unterschiedlichen thermischen Anforderungen schwierig, die Zufriedenheit der Verbraucher zu erreichen. 

Um diese spezifischen Probleme anzugehen, haben Forscher der School of Fashion and Textiles der Hong Kong Polytechnic University und des Laboratory for Artificial Intelligence in Design eine „intelligente“ Jacke entwickelt, die mit farbwechselnden und wärmeerzeugenden Garnen sowie Umweltsensoren ausgestattet ist.

Das intelligente thermochrome Heiz-E-Textil, das den thermischen Komfort erhöhen und das Überhitzungsrisiko verringern soll, weist großes Potenzial für tragbare Anwendungen im Gesundheitsbereich auf.

Veröffentlicht in ACS Applied Materials & Interfaces¹ Anfang des Jahres wurde in einer Studie mit dem Titel „Intelligentes thermochromes Heiz-E-Textil zur personalisierten Temperaturkontrolle im Gesundheitswesen“ die tragbare Technologie detailliert beschrieben, bei der in den Stoff leitfähiges Garn, polymere optische Fasern (POF) und Garn zur temperaturinduzierten Verfärbung (TIDY) integriert werden, um Temperaturänderungen sichtbar zu machen und die Effizienz zu gewährleisten.

Das neue E-Textil, das die Forscher für die intelligente Heizjacke entwickelt haben, besteht aus zwei Arten thermochromen Garns und silberbeschichtetem Garn. Das silberbeschichtete Garn wärmt die Jacke mit weniger Volumen und mehr Flexibilität als herkömmlich verwendete Kohlefaser. 

Das System ist außerdem mit Umgebungssensoren, Mikrocontrollern und Bluetooth-Konnektivität ausgestattet, um umfassende intelligente Heizlösungen anzubieten. 

Das Team hat die Jacke außerdem mit einem KI-basierten Temperaturkontrollsystem ausgestattet, das es dem neuen Stoff ermöglicht, den persönlichen Komfort zu optimieren, da er den Träger wärmen kann, ohne zu überhitzen. Es bietet außerdem sofortige Temperaturmessungen zur einfachen Überwachung und Farbindikatoren für Altenpflegepersonal. 

Das KI-Modell ist trainiert auf Daten von 50 Tragbarkeitstestpersonen unterschiedlichen Geschlechts, Alters und Körpertyps, um die optimale Heiztemperatur zu bestimmen. Die Testpersonen ermittelten für sich selbst perfekte Heizeinstellungen in Umgebungen mit unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Windgeschwindigkeit.

Beim Testen zeigte die Jacke vielversprechende Ergebnisse, da die Garne die Heiztemperatur genau anzeigten. Der gewebte leuchtende Heizstoff zeigte auch den Farbwechseleffekt, wobei die Stoffoberfläche in einer beleuchteten Umgebung über TIDY als Reaktion auf Temperaturänderungen von blassem Lila zu leuchtendem Pink wechselte. 

Der Farbwechsel des Garns von Violett nach Rosa zeigt eine Heiztemperatur über 30 Grad Celsius (86 Grad Fahrenheit) an, was eine einfache Temperaturüberwachung während des Tages ermöglicht und dem Träger eine Sicherheitsfunktion bietet.

Das Garn aus polymeren optischen Fasern gab in dunkler Umgebung ein rotes, gelbes oder blaues Leuchten ab, um Temperaturen von 50 °C (122 °F), 40 °C (104 °F) bzw. 30 °C (86 °F) anzuzeigen.

Laut den Messwerten aus einer Tabelle in der Studie wies der von den Forschern hergestellte Stoff im Vergleich zu handelsüblichen gewebten und gestrickten POF-Textilien eine viel höhere Weichheit, Flexibilität, Dehnbarkeit und Wärmeisolierung auf. Polymere optische Fasern (POF) bestehen aus Kunststoffpolymeren und verwendet wird für Datenkommunikations- und Sensoranwendungen. 

Darüber hinaus sagte die KI-Komponente eine angenehme Temperatur voraus und sorgte für eine konstante Wärme für den Träger, selbst wenn sich die Umgebung änderte.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich der entwickelte Stoff für Anwendungen in personalisierten Heiz- und Gesundheitstextilien eignet, da er Komfort und Anpassungsfähigkeit gewährleistet. Durch die Echtzeit-Temperaturanpassung ist er zudem äußerst nützlich, um älteren Benutzern gleichmäßige Wärme zu bieten.

Eine Jacke ist jedoch nur einer der Anwendungsfälle des E-Textils, denn das Team erkennt dessen Potenzial in Zukunft auch in zahlreichen anderen Bereichen, darunter beheizte Autositze, Möbel und sogar Raumanzüge.

Prominente börsennotierte US-Unternehmen im Bereich E-Textilien

E-Textilien haben ein enormes Potenzial, was sich in ihrer globalen Marktgröße widerspiegelt, die im Jahr 1 bei rund 2019 Milliarde US-Dollar lag und seitdem auf fast 5 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 angewachsen ist. Es wird weiter projiziert zu übertreffen 29 Milliarden Dollar bis 2033. Diese Integration von Technologie in Textilien stößt in Branchen wie Unterhaltungselektronik, Sportbekleidung und Gesundheitswesen auf zunehmende Nachfrage.

Werfen wir einen genaueren Blick auf einen prominenten Namen in der Branche, der bei der Integration fortschrittlicher Materialien und Technologien in Textilien eine Vorreiterrolle einnimmt.

1. DuPont de Nemours, Inc. (DD + 4.95%)

Der technologiebasierte Material- und Lösungsanbieter DuPont de Nemours hat große Fortschritte bei der Entwicklung leitfähiger Tinten und flexibler Materialien gemacht, die für E-Textil-Anwendungen unverzichtbar sind.

Durch ständige Innovationen ermöglicht das Unternehmen Konnektivität, intelligente Technologien und Halbleiterchips der nächsten Generation, verändert die Mobilität durch die Weiterentwicklung von Elektrofahrzeugen, begegnet der Wasserknappheit mit Lösungen für sauberes Wasser und ermöglicht nachhaltige Gebäude.

Das Unternehmen ist in mehreren Hauptsegmenten tätig. Das Segment „Elektronik und Industrie“ liefert differenzierte Materialien und Systeme für eine Vielzahl von Unterhaltungselektronikprodukten, darunter Mobilgeräte, Monitore, PCs und Elektronik für verschiedene Branchen sowie die Herstellung und Verpackung von Halbleitern und integrierten Schaltkreisen. Darüber hinaus bietet es neben Metallisierungsprozessen auch Lösungen für Wärmemanagement und elektromagnetische Abschirmung.

Der Geschäftsbereich Water & Protection bietet Lösungen für Wasserreinigung und -trennung sowie Arbeitssicherheit. Das Unternehmen liefert außerdem Materialien für die Energie-, Luft- und Raumfahrt-, Medizinverpackungs- und Bauindustrie.

DuPont liefert auch Stoffe, Fasern und Vliesstoffe für Leistung, Schutz und Vielseitigkeit. Mit seinen Hochleistungsmaterialien, zu denen KEVLAR, NOMEX, TYVEK und TYCHEM gehören, bietet DuPont ballistischen Schutz und Schnittschutz, Sicherheit vor Brandgefahren, atmungsaktiven Barriereschutz und chemischen Schutz.

Diese Materialien bieten alle möglichen Eigenschaften. Kevlar ist eine hitzebeständige, synthetische und leichte Faser mit hoher Zugfestigkeit. Nomex ist eine von Natur aus hitze- und flammbeständige Faser, während Tyvek leicht, haltbar und beständig gegen Wasser, Abrieb und Bakterien ist.

Bei einer Marktkapitalisierung von 35.25 Milliarden US-Dollar werden die Aktien von DuPont derzeit zu 84.32 US-Dollar gehandelt, was einem Anstieg von 10.58 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Das Unternehmen hat einen Gewinn pro Aktie (TTM) von 1.77, ein KGV (TTM) von 47.74 und zahlt eine Dividendenrendite von 1.80 %.

Anfang des Monats hat DuPont berichtet Finanzergebnisse für das vierte Quartal 4, die einen Nettoumsatz von 2024 Milliarden US-Dollar auswiesen, was einem Anstieg von 3.1 % entspricht, was dem organischen Umsatz im Vergleich zum Vorjahreszeitraum entspricht. Regional betrachtet war das organische Umsatzwachstum im Asien-Pazifik-Raum mit 7 % am höchsten, gefolgt von 11 % Wachstum in den USA und Kanada und dann 5 % organischem Umsatzwachstum in EMEA.

Im Hinblick auf diese „starke Finanzleistung“ verwies CEO Lori Koch auf die anhaltende Stärke des Unternehmens in den Endmärkten für Elektronik sowie im Segment Wasser und Schutz.

Der GAAP-Gewinn pro Aktie aus fortgeführten Aktivitäten betrug im Quartal -0.17 USD, während der bereinigte Gewinn pro Aktie 1.13 USD betrug. Der Cashflow aus betrieblicher Tätigkeit belief sich auf 564 Millionen USD, und der transaktionsbereinigte freie Cashflow betrug 455 Millionen USD. 

Während dieser Zeit präsentierte DuPont auf der Show der Taiwan Printed Circuit Association (TPCA) auch sein umfangreiches Sortiment an fortschrittlichen Schaltungsmaterialien und Lösungen für KI.

„Als führendes Unternehmen im Bereich fortschrittlicher Verbindungs- und Wärmemanagementlösungen widmen wir uns der Verbesserung der Datenverarbeitung und der Ermöglichung von Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der Datenübertragung, die beide für KI-Funktionen von entscheidender Bedeutung sind.“

– Yuan Yuan Zhou, Global Business Director, Advanced Circuit & Packaging, DuPont

Für das Gesamtjahr 2024 meldete DuPont einen Nettoumsatz von 12.4 Milliarden US-Dollar, einen GAAP-Gewinn pro Aktie von 1.77 US-Dollar, einen bereinigten Gewinn pro Aktie von 4.07 US-Dollar und einen freien Cashflow von 1.8 Milliarden US-Dollar.

„Ich freue mich über unsere soliden Ergebnisse im vierten Quartal, die ein starkes Finanzjahr krönen, und wir möchten diese Dynamik ins Jahr 2025 mitnehmen.“

– CFO Antonella Franzen.

Für das erste Quartal dieses Jahres schätzt das Unternehmen seinen Nettoumsatz auf knapp über 3 Milliarden US-Dollar und den bereinigten Gewinn pro Aktie auf 0.95 US-Dollar. 

Für das Gesamtjahr 2025 liegen die Schätzungen bei einem Nettoumsatz von 12.8 bis 12.9 Milliarden US-Dollar, einem operativen EBITDA im Bereich von 3.325 bis 3.375 Milliarden US-Dollar und einem bereinigten Gewinn pro Aktie zwischen 4.30 und 4.40 US-Dollar.

Fazit

Seit sie vor einem halben Jahrhundert zum Mainstream wurde, hat tragbare Technologie in Bezug auf Akzeptanz und Weiterentwicklung stark an Boden gewonnen. Sie hat sich schnell von einfachen Fitnesstrackern zu hochentwickelten Gesundheitslösungen entwickelt, die mehr Komfort und gesteigertes Wohlbefinden versprechen. 

Im Bereich der tragbaren Technologie verschieben insbesondere intelligente Textilien die Grenzen der Innovation, indem sie fortschrittliche Materialien und intelligente Systeme in Stoffe integrieren. Dank bedeutender Fortschritte bei Fasern und Technologie sind unsere alltäglichen Kleidungsstücke zu reaktionsfähigen Werkzeugen geworden, mit denen wir die Temperatur regulieren, Gesundheit und Umwelt überwachen, Schutz bieten und den Komfort individuell gestalten können.

Die neueste Forschung von Forschern aus Hongkong stellt einen bedeutenden Fortschritt im Bereich der E-Textilien dar, die thermochrome Garne, polymere optische Fasern und KI-gesteuerte Temperaturregelung umfassen. Mit ihrer intelligenten Heizjacke bietet die Forschung eine vielversprechende Lösung nicht nur für ältere Menschen und andere gefährdete Bevölkerungsgruppen, sondern auch für potenzielle Anwendungen in anderen Branchen. Die Studie unterstreicht auch die Bedeutung weiterer Forschung zur Kombination von KI mit Textiltechnologie.

Dieser ist jedoch alles nur der Anfang. Da die Technologie immer fortschrittlicher wird und Forscher diese Innovationen verfeinern, können wir davon ausgehen, dass intelligente Kleidung zu einem alltäglichen Bestandteil unseres Lebens wird, ähnlich wie andere tragbare Technologien wie Smartwatches, was zu einer intuitiveren und gesundheitsbewussteren Zukunft führen wird.

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