Forscher der Universität Tartu veröffentlichten ihre neuesten Forschungsergebnisse in der Zeitschrift „Advanced Materials“ und demonstrierten die präzise Programmierung der Stoffdehnbarkeit durch Maschinenstickerei. Diese Forschung eröffnet einen neuen technologischen Weg für die industrielle Produktion personalisierter tragbarer Geräte.

Das Forschungsteam verwendete ein Zickzackstich-Design und stickte unelastischen Polyesterfaden auf eine elastische Unterlage, um eine „Faserfeder“-Struktur zu erzeugen. Während gerade Stiche die Steifigkeit erhalten, können Zickzackstiche durch Kontrolle der Amplitude gedehnt werden, bis der Faden vollständig geglättet ist. Dieses Design ermöglicht dem Stoff lokal differenzierte elastische Eigenschaften.

Inspiriert von der Anordnung der Kollagenfasern in der Haut ordneten die Forscher die Faserfedern in dreieckigen Gittereinheiten an. Die elastischen Eigenschaften jeder dreieckigen Einheit wurden digital mithilfe von drei Farbkanälen (Rot, Grün und Blau) entworfen und anschließend mithilfe einer benutzerdefinierten Python-Bibliothek in Stickmuster umgewandelt. Diese Methode ermöglicht die Steuerung der Dehnbarkeit des Gewebes mit einer Auflösung von 7 mm und ahmt so die biomechanischen Eigenschaften der Haut nach.

Diese Technologie wurde bei der Herstellung von Schuhprototypen eingesetzt. Dabei wurden Funktionsschuhe aus Stickstoffen mit über tausend Einheiten und fast 20.000 Stichen hergestellt. Forschungsergebnisse zeigen, dass dieser intelligent bestickte Schuh eng am Fuß anliegt, unnötige Fußbewegungen einschränkt und gleichzeitig die Flexibilität erhält. Dies trägt dazu bei, das Risiko von Sportverletzungen zu verringern.

„Stickereien sind normalerweise dekorativ – wir wollen sie normalerweise nicht dehnbar machen“, sagt Leonid Zinatullin, Erstautor der Studie. „Aber was wäre, wenn wir sie dehnbar machen würden?“ Letztautor Indrek Must fügt hinzu: „Während manche synthetische Materialien eher wie Haut aussehen als unsere Stickereien, kommt unsere Lösung natürlicher Haut funktionell näher.“

Diese Technologie bewahrt nicht nur die optische Attraktivität der Stickerei, sondern ermöglicht auch die Programmierung mechanischer Eigenschaften von Textilien. Ihre Anwendungsmöglichkeiten lassen sich auf Sportbekleidung, orthopädische Stützvorrichtungen und andere technische Oberflächen erweitern, die eine abgestufte Dehnbarkeit erfordern.

Weitere Informationen: Leonid Zinatullin et al., „Textile Coding via Elastic Gradient Embroidery Inlay Inspired by Lange Lines“, Advanced Materials (2025). Zeitschrifteninformationen: Advanced Materials