Gestalten mit hybriden Materialien – Additive Fertigung für neuartige, kundenindividuelle Stichschutzbekleidung

Beschäftigte im öffentlichen Dienst sind einer steigenden Zahl von Übergriffen und Bedrohungen ausgesetzt. Auch in den Statistiken der Unfallversicherungsträger und der Polizei findet sich das Phänomen Gewalt verstärkt wieder. Die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung durch eine Stichwaffe ist in Deutschland deutlich höher einzustufen als die mittels einer Schusswaffe bzw. einem Projektil. Zudem werden stichhemmende und Stichschutzwesten nicht nur für den Einsatz im behördlichen, militärischen und Sicherheitsbereich angeboten, sondern auch für Privat- und Geschäftsleute. Die Westen sollen die Träger vor Angriffen mit Messern, Nadeln und spitzen Gegenständen schützen, sind jedoch in ihrem Tragekomfort verbesserungswürdig. Derzeit erfolgt die Abschwächung von Angriffen mit Stichwaffen durch integrierte Schutzplatten aus Aluminium, Edelstahl, Kunststoff, Keramik und/oder Metall-Ringgeweben. Die Stichschutzwesten besitzen zum einen ein beträchtliches Gewicht (je nach Modell und Größe 1,5 bis 5 kg). Zum anderen weisen sie bei langer Tragedauer und hohen Außentemperaturen (z. B. während der Sommermonate) ein schlechtes thermophysiologisches Verhalten auf. Üblicherweise nimmt die Schutzwirkung mit steigendem Gewicht zu. Eine Gewichtserhöhung vermindert jedoch den Tragekomfort, wodurch auch die Trageakzeptanz, d. h. die Bereitschaft einer Person zum Tragen der Schutzkleidung, verringert wird. Diese Trageakzeptanz stellt ein entscheidendes Kriterium für den erfolgreichen Personenschutz dar. Einen möglichen Lösungsansatz bietet die Realisierung von Leichtbaupotenzialen mittels neuer Technologien und hybriden Materialien. Durch eine Überarbeitung des bisherigen Designs der Schutzkleidung soll der Tragekomfort unter Beibehaltung der Funktionalität deutlich verbessert werden. Statt der bisher angewandten Schutzplatten wird eine körperformabhängige Segmentierung von bioinspirierten Interlocking-Strukturen aus Hochleistungsfaserstoffen entwickelt. Die Verstärkungskomponente mit hoher Schlagzähigkeit, Bruchdehnung und Zugfestigkeit besteht aus Aramidfasern. Zudem werden die Stichschutzelemente mittels additiver Fertigung auf biegeweiche Maschenwaren appliziert. Die Schutzkleidung lässt sich an die jeweilige Körperform anpassen und bietet neben dem Stichschutz einen verbesserten ergonomischen, thermophysiologischen sowie hautsensorischen Komfort. [... aus der Einleitung

Investigation of the visual appearance of different skirt styles and materials during the fitting simulation with Lectra Modaris

This paper examines the influence of different fabric types and material properties on the visual appearance of three types of skirt styles using numerical simulation. The purpose of the simulation is to present and analyze the appearance of virtual garments, create the best-fitting pattern pieces, and choose the appropriate fabric type based on the multiple clothing styles to achieve the intended design. The results show that when the type of fabric changes without changing the clothing style and on the other hand the style changes without changing the type of material, the appearance of the garment changes and the effect can be clearly seen with the 3d comparison result. These changes should be taken into account when choosing the right fabric for different styles

Simulation-based thermal analysis and validation of clothed thermal manikin

Human thermal comfort within various environmental conditions is of paramount importance in a wide range of industries, including clothing design, indoor climate control, and occupational safety. Researchers are always in search the sophisticated tools and techniques that simulate the thermal regulation of human body under different environmental conditions. The present research aims to present a precise methodology for the simulation of clothed thermal manikin in controlled environmental conditions. A comprehensive method is recommended that consists of the use of 3D body scanning technology, different 2D and 3D CAD as well as thermal simulation software. The results of the simulations are very satisfactory, which are later validated with the wear trials with the help of the same clothed thermal manikin and under the same environmental conditions. The comparative analysis shows some deviations that are discussed thoroughly and the need for further research is highlighted in the papers as well. Furthermore, the present research gives us a digital platform to understand the clothing's thermal comfort and the parameters that affect it with the consideration of the draping behavior of the clothing, microclimate, thermal properties, and surrounding environmental conditions

Towards a Combined CAD and CFD Development Process of a Wingsuit

A wingsuit gives the human body an airfoil-like shape to fly in the sky. The paper proposes a holistic design approach combining the fluid mechanical simulation of the function with appropriate CAE-software for the generation of pattern cuttings. A parametric CAD model of the flyer wearing a wingsuit is created enabling easy changes in its posture and the wingsuit geometry. The flow simulation is set up using a commercial CFD code. Since there is no database available for the flow around a wingsuit, validation is conducted for a delta wing. This configuration is close to a wingsuit in terms of geometry and flow regime, but simpler and with sound experimental data available. Boundary conditions, mesh and selected turbulence model are validated with this configuration and experience gained about parameters of the solution process. Due to the computational link between CAE and CFD it’s possible to accelerate the development of wingsuits

Gestalten mit hybriden Materialien – Additive Fertigung für neuartige, kundenindividuelle Stichschutzbekleidung

Beschäftigte im öffentlichen Dienst sind einer steigenden Zahl von Übergriffen und Bedrohungen ausgesetzt. Auch in den Statistiken der Unfallversicherungsträger und der Polizei findet sich das Phänomen Gewalt verstärkt wieder. Die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung durch eine Stichwaffe ist in Deutschland deutlich höher einzustufen als die mittels einer Schusswaffe bzw. einem Projektil. Zudem werden stichhemmende und Stichschutzwesten nicht nur für den Einsatz im behördlichen, militärischen und Sicherheitsbereich angeboten, sondern auch für Privat- und Geschäftsleute. Die Westen sollen die Träger vor Angriffen mit Messern, Nadeln und spitzen Gegenständen schützen, sind jedoch in ihrem Tragekomfort verbesserungswürdig. Derzeit erfolgt die Abschwächung von Angriffen mit Stichwaffen durch integrierte Schutzplatten aus Aluminium, Edelstahl, Kunststoff, Keramik und/oder Metall-Ringgeweben. Die Stichschutzwesten besitzen zum einen ein beträchtliches Gewicht (je nach Modell und Größe 1,5 bis 5 kg). Zum anderen weisen sie bei langer Tragedauer und hohen Außentemperaturen (z. B. während der Sommermonate) ein schlechtes thermophysiologisches Verhalten auf. Üblicherweise nimmt die Schutzwirkung mit steigendem Gewicht zu. Eine Gewichtserhöhung vermindert jedoch den Tragekomfort, wodurch auch die Trageakzeptanz, d. h. die Bereitschaft einer Person zum Tragen der Schutzkleidung, verringert wird. Diese Trageakzeptanz stellt ein entscheidendes Kriterium für den erfolgreichen Personenschutz dar. Einen möglichen Lösungsansatz bietet die Realisierung von Leichtbaupotenzialen mittels neuer Technologien und hybriden Materialien. Durch eine Überarbeitung des bisherigen Designs der Schutzkleidung soll der Tragekomfort unter Beibehaltung der Funktionalität deutlich verbessert werden. Statt der bisher angewandten Schutzplatten wird eine körperformabhängige Segmentierung von bioinspirierten Interlocking-Strukturen aus Hochleistungsfaserstoffen entwickelt. Die Verstärkungskomponente mit hoher Schlagzähigkeit, Bruchdehnung und Zugfestigkeit besteht aus Aramidfasern. Zudem werden die Stichschutzelemente mittels additiver Fertigung auf biegeweiche Maschenwaren appliziert. Die Schutzkleidung lässt sich an die jeweilige Körperform anpassen und bietet neben dem Stichschutz einen verbesserten ergonomischen, thermophysiologischen sowie hautsensorischen Komfort. [... aus der Einleitung

Gestalten mit hybriden Materialien – Additive Fertigung für neuartige, kundenindividuelle Stichschutzbekleidung

Beschäftigte im öffentlichen Dienst sind einer steigenden Zahl von Übergriffen und Bedrohungen ausgesetzt. Auch in den Statistiken der Unfallversicherungsträger und der Polizei findet sich das Phänomen Gewalt verstärkt wieder. Die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung durch eine Stichwaffe ist in Deutschland deutlich höher einzustufen als die mittels einer Schusswaffe bzw. einem Projektil. Zudem werden stichhemmende und Stichschutzwesten nicht nur für den Einsatz im behördlichen, militärischen und Sicherheitsbereich angeboten, sondern auch für Privat- und Geschäftsleute. Die Westen sollen die Träger vor Angriffen mit Messern, Nadeln und spitzen Gegenständen schützen, sind jedoch in ihrem Tragekomfort verbesserungswürdig. Derzeit erfolgt die Abschwächung von Angriffen mit Stichwaffen durch integrierte Schutzplatten aus Aluminium, Edelstahl, Kunststoff, Keramik und/oder Metall-Ringgeweben. Die Stichschutzwesten besitzen zum einen ein beträchtliches Gewicht (je nach Modell und Größe 1,5 bis 5 kg). Zum anderen weisen sie bei langer Tragedauer und hohen Außentemperaturen (z. B. während der Sommermonate) ein schlechtes thermophysiologisches Verhalten auf. Üblicherweise nimmt die Schutzwirkung mit steigendem Gewicht zu. Eine Gewichtserhöhung vermindert jedoch den Tragekomfort, wodurch auch die Trageakzeptanz, d. h. die Bereitschaft einer Person zum Tragen der Schutzkleidung, verringert wird. Diese Trageakzeptanz stellt ein entscheidendes Kriterium für den erfolgreichen Personenschutz dar. Einen möglichen Lösungsansatz bietet die Realisierung von Leichtbaupotenzialen mittels neuer Technologien und hybriden Materialien. Durch eine Überarbeitung des bisherigen Designs der Schutzkleidung soll der Tragekomfort unter Beibehaltung der Funktionalität deutlich verbessert werden. Statt der bisher angewandten Schutzplatten wird eine körperformabhängige Segmentierung von bioinspirierten Interlocking-Strukturen aus Hochleistungsfaserstoffen entwickelt. Die Verstärkungskomponente mit hoher Schlagzähigkeit, Bruchdehnung und Zugfestigkeit besteht aus Aramidfasern. Zudem werden die Stichschutzelemente mittels additiver Fertigung auf biegeweiche Maschenwaren appliziert. Die Schutzkleidung lässt sich an die jeweilige Körperform anpassen und bietet neben dem Stichschutz einen verbesserten ergonomischen, thermophysiologischen sowie hautsensorischen Komfort. [... aus der Einleitung

Numerical Investigation of the Air Gap Distribution of Jackets with Different Fits and its Influence on Human Temperature

The air gaps underneath clothing have a great influence on the thermal regulation of the human body. The distribution of the air gaps depends on the shape of the human body as well as on clothing style, fit, and deformation properties. This paper reports on the influence of clothing fit on thermophysiological parameters of the human body through thermal simulation. Four different fits of jacket and a test person were considered for the investigation and for simulation purposes. The results of the simulation concluded that different thermal regulations of the human body were exhibited for different fits of the jacket, which is due to distinct air gaps between the human body and clothing for each fit of the jacket. This research work presents a fast method to predict the influence of clothing fit on thermal comfort, which is usually studied by a time-consuming, laborious method – the wear trial

A New Stitching Technology for Improved Thermal Insulation of 3D Nowoven Assemblies

3D fabrics are in various forms and shapes and are used in different applications of technical textiles. The functional purpose of their use is primarily to create a barrier or maintain a distance between two mediums. Fabrics from knitting or weaving machines are mostly not in their end product shape. They have to be joined with different forms of joining methods, mostly sewing to obtain its final form. Usually the conventional method of sewing compresses the 3D fabrics at points of needle insertion and the fabrics do not perform along stitch line as they perform in rest of their plane. Spacer stitching is a new joining method developed, which particularly addresses the problems related to compressions along stitch lines. Spacer stitching samples are tested with skin model and the thermal resistance along stitch line are compared with conventional lockstitch sewing method. With the help of infrared technology, thermal emissions have been studied for spacer stitching and conventional lockstitch, compared and presented in this paper