KI-verbesserte Wearable-Technologie könnte in Autos, Möbeln und sogar Raumanzügen integriert werden

Wearable-Technologie gewinnt stark an Zugkraft, da die Technologie voranschreitet, Verbraucher sich stärker ihrer Gesundheit bewusst werden und Regierungsinitiativen das Wohlbefinden fördern.

Fitness‑Tracker und Smartwatches sind die beliebtesten Wearable‑Geräte und verzeichnen eine steigende Nachfrage, wobei Studien zeigen, dass 35% der US‑Erwachsenen Wearables verwenden. Bei den Altersgruppen liegt die Nutzung von Wearables bei bis zu 40% der 18‑ bis 34‑Jährigen und 25% der über 65‑Jährigen.

Doch das ist nicht das gesamte Spektrum der Wearable‑Technologie. Ein wachsender Teilbereich der Wearable‑Technologie sind elektronische Textilien (E‑Textilien) oder Smart‑Textiles. 

E‑Textilien beziehen sich auf die Kombination von Elektronik mit Textilien, um „intelligente“ Textilprodukte zu schaffen. Diese E‑Textilien besitzen die Fähigkeit, Daten in gewissem Umfang zu erfassen, zu analysieren, zu speichern, zu senden und anzuzeigen.

Da wir den größten Teil unseres Lebens mit Textilien in Kontakt stehen, ist es sinnvoll, unsere Kleidung intelligent zu machen. 

Heizkleidung und -decken gehören zu den beliebtesten Produkten in dieser Kategorie und verfügen über bedeutende Märkte. Aber die Vielfalt der E‑Textilien ist ziemlich breit, sie reicht von Bettwäsche über Kleidung und Verbände bis hin zu industriellen Stoffen, wobei ständig neue Produkte entstehen.

Innovationen in der nächsten Generation von Wearable-Technologie

Viele Ansätze wurden verfolgt um E‑Textilien zu entwickeln und zu designen, einschließlich der Verwendung von leitfähigen Polymeren und Formgedächtnis‑Polymeren. Smart‑Textilien nutzen zudem Stoffe, die es ermöglichen, elektronische Komponenten wie Sensoren, Batterien und Lichter in ihnen zu integrieren.

In diesen intelligenten Kleidungsstücken ist die Verbindung zwischen Energie und Textilien sehr bedeutend, da sie praktisch alle eine Art von Energieübertragung beinhalten. Dies kann entweder zwischen dem Material und dem menschlichen Körper oder zwischen dem Material und einem externen Reiz erfolgen.

Jetzt hängt die Fähigkeit von Smart‑Textilien, auf äußere Einflüsse zu reagieren, von Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt und Druck ab. Diese Faktoren stehen hauptsächlich im Zusammenhang mit dem Material und hängen von der Faserart, ihren Eigenschaften, dem Aufbau und der Garnstruktur ab.

Dann gibt es Geräte wie Solarzellen, Leuchtdioden, Feldeffekttransistoren und photovoltaische Bauteile, die in Textilien integriert sind und Energie zum Betrieb benötigen. Sie ermöglichen es E‑Textilien zudem, Energie zu sammeln und zu speichern.

Heute werden Smart‑Textilien breit im Gesundheitsmanagement eingesetzt, um physiologische Signale, Druck und Körperbeschleunigung zu überwachen. Dafür werden Sensoren verwendet zur Analyse von Bioflüssigkeiten. Sensoren in elektronischen Textilien dienen der Signalumwandlung und können die Herzfrequenz, den Blutdruck und die Bewegung des Trägers überwachen. Sie können sogar über Bluetooth mit mobilen Apps verbunden werden, um die Temperatur zu steuern.

E‑Textilprodukte werden ebenfalls aktiv erforscht, um Körperbewegungen zu erfassen, die Körpertemperatur zu regulieren, Gesundheitsdaten zu verfolgen, die Sicherheit zu verbessern, Krankheiten zu verhindern und personalisierte Behandlungen zu ermöglichen.

Obwohl sie nicht so populär sind wie andere Wearable‑Technologien wie Fitness‑Tracker oder Smartwatches, machen Smart‑Textilien dennoch Fortschritte bei der realen Anwendung. Ein bemerkenswertes aktuelles Beispiel ist das Kleid, das viral auf TikTok wurde, weil es seine Farbe unter der Sonne von Weiß zu Pink ändert.

Die in New York ansässige Modemarke PH5 verwendet ihre innovativen Garne, um diese Kleider zu stricken, die sich bei Sonneneinstrahlung leuchtend pink und blau färben. Diese Kleider sind Teil der UV‑reaktiven Kollektion von PH5, zu der auch farbwechselnde Röcke, Hemden und Cardigans gehören.

Das ist jedoch nicht völlig neu, da ähnliche farbwechselnde Kleidungsstücke bereits existierten, wie die hitzeempfindliche Hypercolor‑Kleidung aus den 1990er Jahren.

Weitere Beispiele für intelligente Kleidung sind das LED‑Kleid, das die Sängerin Katy Perry trägt und das in Farben und Mustern leuchtet. Dann gibt es solarbetriebene Kleidung, die Solarpanels in Mänteln und Kleidern integriert, um Solarenergie zu nutzen, um mobile Geräte aufzuladen.

Fitness‑Bekleidungsmarken nutzen ebenfalls Sensoren, um Muskelaktivität, Atmung und Herzfrequenz zu verfolgen und so Fitnessbegeisterten und Athleten wertvolle Daten zu liefern. Marken wie Under Armour (UA ) (UAA ) und Hexoskin bieten der breiten Öffentlichkeit intelligente Kompressionskleidung an, um Leistung und Erholung zu optimieren.

Es gibt sogar Haltungskorrekturhemden, die sensorbasierte Systeme und haptisches Feedback nutzen, um schlechte Haltung zu erkennen und Erinnerungen zum Korrigieren zu senden.

Auch künstliche Intelligenz (KI) wird zunehmend in Wearable‑Technologie eingesetzt, um Gesundheitsdaten zu sammeln und zu analysieren sowie Benachrichtigungen und Empfehlungen an Nutzer zu geben. KI‑gestützte Wearables können bei der Früherkennung von Erkrankungen wie Bluthochdruck helfen, Behandlungspläne basierend auf individuellen Daten anpassen und Nutzer über Änderungen wichtiger Gesundheitsmetriken informieren. Smarte Einlegesohlen und smarte Kleidung nutzen bereits KI.

High‑Tech‑Kleidung bringt jedoch Herausforderungen mit sich, insbesondere hinsichtlich des Komforts und der Flexibilität des Stoffes. Darüber hinaus muss der Stoff den üblichen Belastungen von Textilien standhalten, wie Weben, Waschen und Knittern, ohne beschädigt zu werden.

Diese Probleme stellen ein großes Hindernis für E‑Textilien dar, das Forscher ständig zu lösen versuchen, um smarte Kleidung realisierbar zu machen. Erst im letzten Jahr haben Forscher der Boston University ein neues Textil‑Metamaterial entwickelt für genauere Datenerfassung mit größerer Flexibilität.

Metamaterial ist ein Material, das entwickelt wurde um Eigenschaften zu besitzen, die in der Natur nicht vorkommen. Es kann auch auf Kleidung aufgebracht werden, um ein batteriefreies Sensornetzwerk zu entwickeln, vitale Körpersignale zu überwachen und die Funktion selbst bei Unterwasserexposition aufrechtzuerhalten.

Von Läufern bis Schwimmern bietet dieses hochentwickelte Sensornetzwerk, das nahtlos in Kleidung integriert ist und kontinuierlich Körpersignale in Echtzeit verfolgt, ihnen eine Fülle an Informationen, ohne Aktivitäten zu unterbrechen, bemerkte die Studienmitautorin Xia Zhu.

Die Forscher haben zudem ein Body‑Area‑Network (BAN) entworfen, das aus Patches aus Textil‑Metamaterial besteht, die aus denselben Kabeln hergestellt werden, die uns das Internet bringen. Diese Patches können nahtlos in Kleidung eingenäht werden.

KI nutzen, um die Fähigkeiten von Smart‑Kleidung zu steigern 

Während beheizte E‑Textilien wie elektrische Decken und Heizkissen weit verbreitet für thermischen Komfort, Schmerzlinderung und Energieeinsparung eingesetzt werden, birgt langanhaltendes Heizen Bedenken hinsichtlich hitzebedingter Erkrankungen wie Verbrennungen oder Hyperthermie.

Ältere Menschen, insbesondere sind sie aufgrund verringerter Wärmesensitivität anfälliger für hitzebedingte Verletzungen. Bewohner von Pflegeheimen oder betreuten Wohnanlagen können nicht immer von Gesundheitsdienstleistern überwacht werden, wodurch sie hohen Temperaturen ausgesetzt sind.

Auch wenn es in diesem Bereich zahlreiche Fortschritte gibt, ist es aufgrund unterschiedlicher thermischer Bedürfnisse schwierig, die Kundenzufriedenheit zu erreichen.

Um diese spezifischen Probleme zu adressieren, 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 farbwechselnde und wärmeerzeugende Garne sowie Umweltsensoren enthält.

Das intelligente thermochrome Heiz‑E‑Textil, das darauf abzielt, den thermischen Komfort zu erhöhen und das Risiko von Überhitzung zu reduzieren, zeigt großes Potenzial für Wearable‑Gesundheitsanwendungen.

Veröffentlicht in ACS Applied Materials & Interfaces (AMAT ) ¹ Anfang dieses Jahres beschreibt die Studie mit dem Titel „Intelligent Thermochromic Heating E‑Textile for Personalized Temperature Control in Healthcare“ die Wearable‑Technologie, bei der der Stoff leitfähiges Garn, polymerische optische Fasern (POF) und temperaturinduzierte Verfärbungsgarne (TIDY) integriert, um Temperaturänderungen sichtbar zu machen und Effizienz zu gewährleisten.

Das neue von den Forschern für die intelligente Heizjacke entwickelte E‑Textil beinhaltet zwei Arten von thermochromen Garnen und ein silberbeschichtetes Garn. Letzteres erwärmt die Jacke mit weniger Volumen und mehr Flexibilität im Vergleich zu herkömmlich verwendetem Kohlenstofffaser.

Das System ist zudem mit Umweltsensoren, Mikrocontrollern und Bluetooth‑Konnektivität ausgestattet, um umfassende intelligente Heizlösungen zu bieten.

Das Team stattete die Jacke zusätzlich mit einem KI‑basierten Temperaturregelsystem aus, das den neuen Stoff ermöglicht, den persönlichen Komfort zu optimieren, indem er den Träger wärmt, ohne zu überhitzen. Es liefert zudem sofortige Temperaturmessungen für einfache Überwachung und Farbindikatoren für Pflegekräfte von Senioren.

Das KI‑Modell wurde trainiert anhand von Daten, die von 50 Trage‑Testpersonen unterschiedlichen Geschlechts, Alters und Körpertyps gewonnen wurden, um die optimale Heiztemperatur zu bestimmen. Die Probanden ermittelten die für sie perfekten Heizeinstellungen in Umgebungen mit unterschiedlichen Luftfeuchtigkeiten, Temperaturen und Windgeschwindigkeiten.

Bei Tests zeigte die Jacke vielversprechende Ergebnisse, wobei die Garne die Heiztemperatur präzise anzeigten. Der gewebte, leuchtende Heizstoff demonstrierte ebenfalls den Farbwechsel, wobei die Stoffoberfläche in einer beleuchteten Umgebung von blassviolett zu leuchtend pink wechselte, wobei TIDY auf Temperaturänderungen reagierte.

Der Farbwechsel des Garns von Violett zu Pink zeigt eine Heiztemperatur über 30 Grad Celsius (86 Grad Fahrenheit) an, was eine einfache Temperaturüberwachung im Tagesverlauf ermöglicht und den Trägern eine Sicherheitsfunktion bietet.

Das polymerische optische Faser­garn hingegen strahlte in dunklen Umgebungen ein rotes, gelbes oder blaues Leuchten aus, um Temperaturen von 50 °C (122 °F), 40 °C (104 °F) bzw. 30 °C (86 °F) anzuzeigen.

Laut den Messwerten aus einer Tabelle der Studie zeigte der von den Forschern entwickelte Stoff deutlich höhere Weichheit, Flexibilität, Dehnbarkeit und Wärmeisolierung im Vergleich zu kommerziellen gewebten POF‑ und gestrickten POF‑Textilien. Polymerische optische Fasern (POF) bestehen aus Kunststoffpolymeren und werden verwendet für Datenkommunikation und Sensoranwendungen.

Darüber hinaus sagte die KI‑Komponente eine angenehme Temperatur voraus und bot dem Träger kontinuierliche Wärme, selbst wenn sich die Umgebung änderte.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der entwickelte Stoff für Anwendungen in personalisierter Heizung und Gesundheits‑Textilien geeignet ist, wobei Komfort und Anpassungsfähigkeit gewährleistet werden. Die Echtzeit‑Temperaturanpassung ist zudem besonders vorteilhaft, um älteren Nutzern gleichmäßige Wärme zu bieten.

Allerdings ist eine Jacke nur einer der Anwendungsfälle des E‑Textils; das Team sieht künftig Potenzial in verschiedenen anderen Anwendungen, 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 2019 bei etwa 1 Milliarde $ lag und bis 2024 auf fast 5 Milliarden $ angewachsen ist. Es wird voraussichtlich weiter steigen und bis 2033 $29 Milliarden überschreiten. Diese Integration von Technologie in Stoffe zieht eine wachsende Nachfrage aus Bereichen wie Unterhaltungselektronik, Sportbekleidung und Gesundheitswesen nach sich.

Betrachten wir genauer einen prominenten Namen im Sektor, der an vorderster Front bei der Integration fortschrittlicher Materialien und Technologien in Textilien steht.

1. DuPont de Nemours, Inc.

Der technologie‑basierte Material‑ und Lösungsanbieter DuPont de Nemours (DD ) hat bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung von leitfähigen Tinten und flexiblen Materialien erzielt, die für E‑Textil‑Anwendungen unerlässlich sind.

Durch ständige Innovation ermöglicht das Unternehmen Konnektivität, intelligente Technologien und Halbleiter‑Chips der nächsten Generation, transformiert die Mobilität durch Fortschritte bei Elektrofahrzeugen, bekämpft Wasserknappheit mit Lösungen für sauberes Wasser und unterstützt nachhaltige Gebäude.

Das Unternehmen operiert über mehrere Hauptsegmente, wobei das Segment Electronics & Industrial differenzierte Materialien und Systeme für verschiedene Consumer‑Elektronikprodukte liefert, darunter Mobilgeräte, Monitore, PCs und Elektronik, die in unterschiedlichen Branchen eingesetzt werden, sowie die Fertigung und das Packaging von Halbleitern und integrierten Schaltkreisen. Zusätzlich bietet es Lösungen für das thermische Management und die elektromagnetische Abschirmung sowie Metallisationsprozesse.

Sein Water & Protection‑Segment bietet Lösungen für Wasseraufbereitung, -trennung und Arbeitssicherheit. Das Unternehmen liefert zudem Materialien für die Energie-, Luft‑ und Raumfahrt-, Medizinverpackungs‑ und Bauindustrie.

DuPont liefert außerdem Stoffe, Fasern und Vliesstoffe für Leistung, Schutz und Vielseitigkeit. Mit seinen Hochleistungs‑Materialien, zu denen KEVLAR, NOMEX, TYVEK und TYCHEM gehören, bietet DuPont ballistische und Schnittschutz, Sicherheit vor Feuergefahren, atmungsaktive Barriere‑Schutz sowie chemischen Schutz.

Diese Materialien bieten zahlreiche Eigenschaften. Kevlar ist ein hitzebeständiges, synthetisches und leichtes Fiber, das hohe Zugfestigkeit liefert. Nomex ist von Natur aus hitze‑ und flammenbeständig, während Tyvek leicht, langlebig und beständig gegen Wasser, Abrieb und das Eindringen von Bakterien ist.

Mit einer Marktkapitalisierung von 35,25 Milliarden $, handeln die DuPont‑Aktien derzeit bei 84,32 $, ein Anstieg von 10,58 % im Jahresverlauf. Das Unternehmen weist ein EPS (TTM) von 1,77, ein KGV (TTM) von 47,74 und eine Dividendenrendite von 1,80 % auf.

Anfang dieses Monats hat DuPont berichtet die Finanzergebnisse für das vierte Quartal 2024, die einen Nettoumsatz von 3,1 Milliarden $ zeigten, ein Anstieg von 7 %, was dem organischen Umsatz im Vergleich zum Vorjahr entspricht. Regionenbezogen war das organische Umsatzwachstum in Asien‑Pazifik mit 11 % am höchsten, gefolgt von einem Wachstum von 5 % in den USA & Kanada und einem organischen Umsatzwachstum von 1 % in EMEA.

Im Gespräch über diese „starke finanzielle Leistung“ bemerkte CEO Lori Koch die anhaltende Stärke, die das Unternehmen in den Elektronik‑Endmärkten und im Water & Protection‑Segment erfährt.

Der GAAP‑EPS aus fortgeführten Geschäften im Quartal betrug -0,17 $, während der bereinigte EPS 1,13 $ lag. Der Cashflow aus operativen Tätigkeiten betrug 564 Millionen $, und der transaktionsbereinigte Free‑Cash‑Flow lag bei 455 Millionen $.

In diesem Zeitraum präsentierte DuPont zudem sein umfangreiches Sortiment an fortschrittlichen Schaltkreis‑Materialien und KI‑Lösungen auf der Taiwan Printed Circuit Association (TPCA) Show.

„Als Kraftpaket für fortschrittliche Interconnect‑ und Thermomanagement‑Lösungen setzen wir uns dafür ein, die Datenverarbeitung zu verbessern und die Datenübertragungsgeschwindigkeit sowie -zuverlässigkeit zu ermöglichen, beides entscheidend für KI‑Funktionalitäten.“

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

Für das Gesamtjahr 2024 meldete DuPont einen Nettoumsatz von 12,4 Milliarden $, einen GAAP‑EPS von 1,77 $, einen bereinigten EPS von 4,07 $ und einen Free‑Cash‑Flow von 1,8 Milliarden $.

„Ich bin zufrieden mit unseren soliden Ergebnissen im vierten Quartal, die ein starkes Jahr finanzieller Leistung abschließen, und wir wollen dieses Momentum ins Jahr 2025 tragen.“

– CFO Antonella Franzen.

Für das erste Quartal dieses Jahres schätzt das Unternehmen den Nettoumsatz auf etwas über 3 Milliarden $ und den bereinigten EPS auf 0,95 $ pro Aktie.

Für das Gesamtjahr 2025 liegen die Schätzungen bei einem Nettoumsatz von 12,8 bis 12,9 Milliarden $, einem operativen EBITDA im Bereich von 3,325 bis 3,375 Milliarden $ und einem bereinigten EPS zwischen 4,30 $ und 4,40 $ pro Aktie.

Fazit

Seit dem Durchbruch vor einem halben Jahrhundert hat Wearable‑Technologie sowohl in der Akzeptanz als auch in der Weiterentwicklung stark an Bedeutung gewonnen. Sie hat sich rasch von einfachen Fitness‑Trackern zu hochentwickelten Gesundheitslösungen entwickelt, die mehr Komfort und ein verbessertes Wohlbefinden versprechen. 

Im Bereich Wearable‑Technologie treiben insbesondere Smart‑Textilien die Innovationsgrenzen voran, indem sie fortschrittliche Materialien und intelligente Systeme in Stoffe integrieren. Bedeutende Fortschritte bei Fasern und Technologie haben unsere Alltagskleidung in reaktionsfähige Werkzeuge verwandelt, die uns ermöglichen, die Temperatur zu regulieren, Gesundheit und Umwelt zu überwachen, Schutz zu bieten und Komfort zu personalisieren.

Die jüngste Forschung von Hongkonger Wissenschaftlern stellt einen bedeutenden Schritt im E‑Textil‑Bereich dar, der thermochrome Garne, polymerische optische Fasern und KI‑gesteuerte Temperaturregelung integriert. Mit seiner intelligenten Heizjacke bietet die Forschung eine vielversprechende Lösung nicht nur für ältere und andere gefährdete Bevölkerungsgruppen, sondern auch für potenzielle Anwendungen in anderen Branchen. Die Studie unterstreicht zudem die Bedeutung fortlaufender Forschung zur Kombination von KI mit Textiltechnologie.

Dies ist jedoch erst der Anfang. Wenn die Technologie weiter fortschreitet und Forscher diese Innovationen verfeinern, können wir erwarten, dass Smart‑Kleidung im Alltag ebenso verbreitet wird wie andere Wearables wie Smartwatches, was zu einer intuitiveren und gesundheitsbewussteren Zukunft führt.

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