DT10: The Future of Clothing Technology

Innan mode fanns bar människor kläder för att hindra sig från att frysa ihjäl kalla vinternätter, brändes ihjäl i den heta solen, eller skärs ihjäl när de kröp genom undervegetationen på jakt efter nästa måltid. Även när mode, varumärke och kommersialism skapade den första vågen av trendiga högteknologiska tyger som Gore-Tex och Spandex tusentals år senare, var det inget mycket förändrats: De var fortfarande designade för att hålla oss torrare, varmare, svalare eller säkrare, och fortfarande långt ifrån vad de flesta av oss skulle betrakta som smarta, teknikinfunderade kläder.

Sedan kom smartphone. Dess anslutningsmöjligheter, miljontals appar och eventuella allmännyttiga egenskaper gjorde att alla plötsligt hade en handdator som kunde ansluta till, övervaka och kontrollera andra saker. Det förändrade hur företag tänkte kring smarta produkter. Skor med stegräknare inbyggda i hälen var plötsligt möjliga. T-shirts kunde övervaka våra hjärtslag. Någon tyckte till och med att budväskor med smartphone-anslutna högtalare var en bra idé.

Nu, när vi går mot 2017, är vi redo för den verkliga affären. Nanoteknik har gjort fibrer smartare. Ledande garn gör att tygerna som vi bär och sitter och sover på plötsligt kan kommunicera med våra enheter. Och 3D-utskrift kan förändra vårt sätt att tänka på, producera, bära och till och med köpa kläder.

Slitna början

Det tog oss lång tid att komma hit. För ett decennium sedan var kläd- och modemärken laserfokuserade på trådar för att hålla oss svalare, eller mindre svettiga. Den framväxande världen av mobila prylar var en irriterande distraktion, så allt vi fick var några nickar i dess riktning, nämligen kläder med många, många fickor.

Bevittna ScotteVest Revolution Plus, en jacka släppt 2010 med hela 26 fickor. I detta förvirrande utbud av lagringsutrymmen kan du förlora en surfplatta, två smartphones, en kamera, ett par hörlurar, och alla möjliga andra vardagliga föremål, inklusive, vi är säkra, små husdjur. Kläder kom undan med att bara lagra högteknologiska föremål, snarare än att faktiskt vara högteknologiska.

Det var tävlingsidrottens värld som visade oss att tekniken integrerades ordentligt i kläderna för första gången. Prestationshöjande kläder för världens bästa idrottare utvecklades, med samma material och fibrer som till slut skulle finnas i sportkläder som vi köpte i butikerna.

Speedo's LZR Racer baddräkt med knäskål mot navelt.ex. fångade luft inuti för flytkraft och minskade motståndet i vattnet, vilket resulterade i högre fart. Men dessa plagg led av sin egen framgång. De Olympiskt styrande organ förbjudet användningen av baddräkter gjorda av icke-textila material 2010, efter att världsrekord slogs av simmare klädda i dräkter gjorda av polyuretan eller neopren, såsom Racer. Simmaren Michael Phelps vann sju av sina åtta tävlingar vid OS i Peking 2008 bär en.

Inte för att det spelade någon roll. Snöbollen hade redan börjat rulla nerför berget, och utvecklingen skulle inte sluta bara på grund av någon fånig regel. Speedo kom med en ersättare till LZR med hjälp av ett material som heter Fastskin3, skapad med hjälp av nanoteknologer, flygplansingenjörer och hydrodynamiker. Den komprimerade kroppen tre gånger mer än LZR, men bara på rätt ställen, vilket gjorde den mer strömlinjeformad. Att tillverka det var så tekniskt komplicerat att 2012 fanns det bara sex maskiner som kunde göra det - och Speedo ägde dem alla.

Speedos LZR Racer gav simmare en så stor fördel att den ändrade tävlingsreglerna. (Kred: Speedo)

Ungefär samtidigt som Speedo tillverkade sin supersnabba baddräkt, Nike och Apple samarbetade 2006 för att skapa Nike+-linjen av smarta träningssensorer som är anslutna till en iPod, redo att bäddas in i Nike-skor. Sportmärket Quiksilver släppte sin Cypher uppvärmda väst 2009, med ett vattentätt batteri som driver värmeelement för att hålla surfare varma i låga temperaturer. I slutet av 2014 började OmSignal producera kläder som mäter biometriska data. Det fortsatte så småningom att samarbeta med Ralph Lauren på sin PoloTech skjorta.

Vid denna tidpunkt började utvecklingen av smarta kläder för idrottare och idrottare verkligen accelerera. Sportbranschens arbete med högteknologiska kläder drev modeindustrin att på allvar börja sin egen forskning om smarta plagg – och inte bara hitta sätt att sy i fler fickor.

Gå in i Nanotech

Om du tittar på den fuktavledande T-shirten du bär på gymmet och inte alls kan se tekniken i den, så är det för att den är liten. Riktigt, riktigt liten. Nanotekniken har kommit.

Vad är nanoteknik? Definitionen för kläder, fastställd av relevanta myndigheter inom området, säger att det är en beläggning som läggs till en vanlig tråd som måste vara liten (uppenbarligen), ha en beställd montering (vilket är det som gör att tekniken fungerar) och lägga till en viktig fördelaktig egenskap. Hur små pratar vi? Bara en hundradels nanometer, eller ungefär tre till fem atomer.

När en tråd får nanoteknisk behandling är det som att Captain America injiceras med Super Soldier-serum. "Vår behandling är en del av tillverkningsprocessen", förklarar Randy Rubin, VD för Nanotex, ett företag som tillverkar specialiserade tyger med nanoteknologi. "Du får tyg som är nedsänkt i ett kemiskt bad, och efter att ha tömt överskottet läggs allt i en ugn. Vätskan binder till varje tråd, så var och en omvandlas på molekylär nivå." En tråd går in naken och kommer ut som en högpresterande soldat.

Dessa superkrafter kan variera. "I början handlade nanoteknik om att lägga till vattenbeständighet och fläckbeständighet", säger Nanotex vicepresident Bart Kennedy. "Nu finns det fem funktioner - vatten och fläckbeständighet, anti-rynk, fukthantering och luktkontroll - som kan kombineras tillsammans." Genom att kombinera dem på olika sätt kan Nanotex göra tyger lämplig för alla typer av industrier. ”Vår teknik används överallt, från tillverkning baslager för soldater i militären, till inkontinensskydd och till och med tyget på överdragen till Microsoft Surface-surfplattan.”

BioLogic skördar celler från en bakterie som lever inuti torra risstjälkar skördas, sätter ihop dem med ett bio-utskriftssystem och förvandlar det hela till mode. Den syntetiska biohuden reagerar på kroppsvärme och svett, vilket gör att flikar runt värmezoner öppnas, vilket gör att svett avdunstar och kyler ner kroppen. (Kredit: MIT)

Rubin ser framväxten av fitness som en av de viktigaste faktorerna som driver införandet av nanoteknik. "Dagarna att bära en enkel T-shirt eller shorts att träna i är för länge sedan förbi", förklarar hon. "Under de senaste 10 åren har inflytandet av att vara fysiskt vältränad kommit i förgrunden. Det spelar en viktigare roll i våra liv än någonsin tidigare, och sportföretag vill göra sina kläder mer tilltalande än tidigare av denna anledning.”

Vår törst efter tech-infunderade sportkläder flyttar nålen på försäljningen nu, och företagen märker det. Enligt analysföretaget Gartner, försäljningen av vad den klassificerar som "smarta plagg" var liten fram till 2015, då konsumenterna plötsligt slukade mer än 10 miljoner av dem från butikshyllorna. I år räknar man med en massiv försäljning på 26 miljoner, varav de flesta kommer att vara inom hälso- och fitnesskategorin.

e-textilier anländer...

Högpresterande fibrer handlar inte bara om svett och kylning. Googles Project Jacquard kommer i huvudsak att förvandla dina kläder till en förlängning av dina smarta enheter. Det är ett primärt exempel på en e-textil, det samlingsnamn som ges till tyger med ledande trådar eller inbäddad elektronik. Garn som kombinerar en vanlig tråd som bomull med en metallisk legering kan skapa berörings- och gestkänsliga fläckar på klädesplagg. Den styrande elektroniken är liten och lätt förklädd, medan en Bluetooth-anslutning skickar data till din telefon.

Levi’s kommer snart att lansera det första klädesplagget som använder Projekt Jacquard teknologi, Commuter Trucker Jacket. När den lanseras kommer Trucker Jacket att vara det första vanliga exemplet på äkta uppkopplade kläder, som fram till nu var lite mer än en science-fiction-dröm.

Att ta sig dit var inte lätt. ”De ledande garnerna som har utvecklats för det här projektet är komplexa och vackra, men inte särskilt svåra att arbeta med. Denim, å andra sidan, är ett mycket utmanande material att skapa”, förklarar Paul Dillinger, Levi’s vice vd för Global Product Innovation. "Många av produktionsutmaningarna har varit knutna till särdragen med denimvävning och efterbehandling, men nu när vi har bevisat att Jacquard-tekniken är tillräckligt tuff för denim, är vi ganska säkra på att den kan användas nästan var som helst annan."

Jackan är på mål för en lansering under våren 2017, men dess användningsområden kommer förmodligen att utvecklas med tiden. "En av de mest spännande egenskaperna hos den här jackan och hela Project Jacquard-systemet är att den kan anpassas av konsumenten", säger Dillinger. "Från den tillgängliga menyn med Jacquards "specialfunktioner" kan du ladda upp, konfigurera och sedan aktivera vilka funktioner som är viktigast eller användbara eller roliga. När applikationsutvecklare släpper nya funktioner kan jackans förmågor konfigureras om eller optimeras."

Föreställ dig att förklara konceptet med att uppdatera en jacka för att lägga till funktionalitet till någon från en tid innan smartphonen. Vår erfarenhet av smartphones och appar har omedvetet förberett oss för tyger du kan uppgradera.

Levi's var tvungen att övervinna andra barriärer. "Både modeindustrin och teknikindustrin har en något isolerad kultur", säger Dillinger. "Båda använder distinkta industriella ordförråd som inte skulle vara meningsfulla för en utomstående. Att delta i samarbetet har känts mycket som att lära sig ett nytt språk.”

En likhet kom dock som en överraskning och bådar gott för fler samarbeten i framtiden. "Trots alla skillnader mellan de två branscherna har jag blivit förvånad över likheterna mellan en ingenjör på Google och en designer på Levi's," konstaterar Dillinger. "Även om varje bransch använder sin egen uppsättning material och tillverkningsmetoder, är kärnförmågan - kreativ problemlösning - utbytbar och universell."

Vi är precis i början av denna nya smarta plaggrörelse, så hur kommer den att förändras under de kommande åren? Om Dillingers förutsägelse stämmer kan enheten vi har haft i vår hand under de senaste åren – och som gjorde Project Jacquard möjligt – försvinna.

"Allt fler kommer objekten som omger oss att vara digitalt aktiverade och sammankopplade. När takten i den digitala implementeringen accelererar och nästan allt kan aktiveras digitalt, kommer vi att bli färre och mindre beroende av dessa speciella prylar, som smartphones, som är ansvariga för hela vår digitala liv. Jag gillar att säga: När allting kan göra något, kommer ingenting att behöva göra allt."

…och 3D-utskrift

Såvida du inte är en välbeställd kändis eller särskilt begåvad skräddare, har de flesta kläder du äger idag förmodligen designats av ett stort företag och distribuerats till tusentals människor. Men det kan också ta slut. Tekniken förändrar kläder och mode på ett mycket mer personligt sätt, med potentialen att helt förändra vårt sätt att köpa, använda och designa kläder.

Sedan konsumentversioner började dyka upp för några år sedan har 3D-skrivare utropats som masstillverkningens dödsstöt och en förändring för industrier från detaljhandel till livsmedelsproduktion. Det är fortfarande uppe för debatt om 3D-skrivaren verkligen kommer att uppnå detta, men pionjärer tänjer redan på gränserna inom mode.

Under 2014, designer Danit Peleg skapat en hel kollektion av 3D-printade kläder och skor av en stark, flexibel filament som heter FilaFlex, som en del av hennes modedesignexamen. Kollektionen tog världen med storm, modellerades på en modevisning, inspirerade en TED Talk om framtiden för 3D-utskrift och mode, och säkrade Pelegs framtid som visionär för 3D-utskrift.

Danit Pelegs 3D-printade design antyder en framtid med kläder som är perfekt skräddarsydda för bäraren och tillverkade på begäran. (Kredit: Danit Peleg)

"När jag skrev ut min första kollektion tog det 2 000 timmar att skriva ut fem outfits", sa Peleg till Digital Trends. ”Nu finns det skrivare tre gånger snabbare. Om några år kommer det att ta några timmar och så småningom bara några minuter. Det är dyrt och tidskrävande att skapa för tillfället, men det kommer att bli superenkelt. Vi är inte där än, och den största utmaningen just nu är bristen på kunskap. Folk är inte så bekanta med 3D-utskrift och anser att det är mycket komplicerat."

Även om hennes första kollektion tänjde på modets gränser, ser Peleg också praktiska fördelar med att bära kläder fräscha ur en 3D-skrivare. "3D-utskrift är inte bara roligt, det är också fördelaktigt. Det spelar ingen roll [vilken] min kroppsstorlek [är], jag kan göra en klänning som passar, sedan anpassa den med mitt namn, eller göra den i en speciell färg, säger hon som ett exempel. "Eller så kan jag maila dig designen för en jacka, och du väljer filamentet för att skriva ut den på din egen skrivare, i vilken färg du än vill den morgonen. Jag kan inte se någon anledning till varför vi inte kommer att kunna göra det här."

Peleg berättar också om andra fördelar, från slutet av sweatshops till möjligheten att återvinna 3D-printade kläder genom att ta ett befintligt föremål, bryta ner det tillbaka till glödtråden och sedan göra något nytt. "Du kommer att kunna byta garderob utan att behöva plats för fler kläder," fortsatte hon, "det kommer att finnas många kläder som är allmän egendom också. Om jag ger bort min jacka kan andra göra något annorlunda av den, som modulmöbler från Ikea.”

Trots de fruktansvärda förutsägelserna om hur 3D-utskrift kommer att decimera tillverkningen är Peleg betydligt mer optimistisk. Hon föreställer sig starten på en helt annan design- och detaljhandelsprocess. "H&M, för att ta bara ett varumärke, producerar tusentals mönster varje dag. En dag kommer du att gå till butiken och ladda ner den senaste designen. Det kommer inte att finnas något behov av produktion, bara design. Butiker kommer att ha sina egna snabba skrivare, så du kommer att kunna skriva ut kläder där och då."

Och alla dessa butiksexperter? "Jag tror inte att folk kommer att förlora jobb. Det kommer bara att förändras, precis som symaskinen gjorde förändringar”, förklarar Peleg. ”Varje företag och modedesigner kommer att ha ett utrymme där du kan ladda ner digitala kläder. Unga designers kommer inte att behöva sin egen butik, de kommer att sälja sina kläder över Internet till vem som helst i världen. Precis som musik."

Att jämföra 3D-utskrift med framväxten av digital musik kommer sannolikt att få rysningar längs ryggraden av kläder chefer, som skakar vid tanken på att varje klädesplagg de säljer är tillgängligt som olagligt ladda ner. Peleg tror att det kan undvikas. "Vi lärde oss mycket av musikbranschens problem med piratkopiering, och vi kommer inte att göra det misstaget igen," sa Peleg. "Modebranschen är en aggressiv grupp och kommer inte att låta någon gå över dem! Jag tror på öppen källkod, men jag vet också att folk måste äta. Det finns ett företag nu som tar din 3D-fil och låser den. När jag skickar den kan jag se hur många gånger den har öppnats, om den har skrivits ut eller inte, och sedan låsa den efter ett visst antal användningar. Det är det som kommer att hålla modebranschen vid liv."

Det är omöjligt att inte vara upphetsad över Pelegs vision om en värld av on-demand kläder, där du kan välja bland möjliga mönster uppdateras dagligen eller till och med varje timme, skriv sedan ut dem på ett ögonblick, samtidigt som du vet att de kommer att passa perfekt eftersom systemet känner till din exakta mätningar. Alternativt kan du köpa en indiedesign online och skriva ut den hemma. När du är uttråkad av den, bryt ner den och gör dig redo att skriva ut en ny bit.

Att få det att hända

"Det kommer att förändras när vi får en bättre filament", sa Peleg. ”Det finns företag som arbetar med tråd som känns som polyester eller läder. När skrivarna är tillräckligt snabba och billiga nog blir de mer tillgängliga. När du kan göra saker med dessa skrivare kommer folk att köpa dem. Om några år kommer de att säljas på hyllan bredvid en mikrovågsugn i din lokala butik. Alla kommer att ha en."

Istället för att bara drömma om en sådan framtid, arbetar Peleg på det just nu med en djärv serie anpassade baddräkter. Tillverkad av två textilier, utsidan är helt 3D-printad, och fodret är ett vattentätt flexibelt material. “Du kan lägga till dina egna mått och få rätt kostym tillverkad för dig, för att se hur den sitter innan den kommer och anpassa utseendet och färgerna. Det här är unikt."

Hur är det med de som inte vill investera i sin egen 3D-skrivare? De kan välja att använda tjänsterna från ett företag som 3D-hubbar, en onlinetjänst för 3D-skrivare på begäran. Eller åtminstone, vd och medgrundare Bram de Zwart hoppas det. "Jag tror att detta är mycket troligt, och vi kommer att se det här bli vanligare om ungefär fem år från nu," sa han.

De Zwart tror också att centraliserade 3D-utskrifter kan gynna indiedesignern. "Det fina med 3D-utskrift är att du helt enkelt kan starta produktionen efter att en konsument har lagt sin beställning, vilket leder till noll lager. Nu produceras och monteras en genomsnittlig skjorta i tre olika länder. Med ett globalt nätverk av 3D-skrivare som 3D Hubs kan beställningar automatiskt dirigeras till närmaste maskin. Redan idag hämtas mer än hälften av våra beställningar istället för att skickas.”

Skräddarsydda kläder anses vara en extravagans i dag, men kommer att vara normalt när 3D-printade kläder finns överallt.

Revolutionen har redan börjat

På vissa sätt pågår 3D-utskriftsrevolutionen redan, precis under våra fötter. Gensole är en plattform för att designa anpassade innersulor för dina skor, baserat på mått eller en 3D-skanning av din fot, och sedan 3D-skriva ut dem till exakta specifikationer. Det är ett tidigt exempel på hur vi en dag kan anpassa och skriva ut plaggen vi bär.

Gensole har rötter i vården. Plattformen är en del av ett större projekt för att designa inläggssulor för personer som lider av diabetes, där brist av blodflödet till extremiteterna kan få allvarliga återverkningar, med det värsta scenariot amputation. Enligt grundaren Steve Wood minskar skräddarsydda innersulor avsevärt chanserna att utvecklas allvarligt problem, och 3D-skannade och -tryckta versioner är snabba att producera och kostar en bråkdel av eventuella behandling. Förebyggande är bättre än botemedel, med andra ord.

Gensoles plattform och 3D-utskriftsprocess är en fascinerande glimt av vad som kan ligga framför oss. Onlineplattformen kan använda en 3D-skanning, eller specifika mått baserade på befintliga innersulor, och den meshliknande konstruktionen av innersulan möjliggör oändliga grader av stöd och anpassning. När den väl är designad tar en innersula cirka 90 minuter att skriva ut med samma FilaFlex-filament som Danit Peleg använder för sina 3D-printade kläder.

Otroligt nog, om du för närvarande har tillgång till en 3D-skanner, kan du använda Gensole för att skriva ut din egen innersula. Den kan komma med en fotterapeuts rekommendationer, ha ortoser tillsatta och tillverkas exakt efter formen och vågorna som utgör din sula. Det är samma koncept som en dag kan hamna i butiker, där en 3D-kroppsskanning lagras bredvid ditt kreditkort, redo att producera kläder som passar perfekt.

Att se en innersula gradvis ta form inuti 3D-skrivaren känns som framtiden. Till skillnad från en bläckstråleskrivare låter det digital, snurrar och kvittrar iväg när den långsamt spårar ut formen innan den bygger upp den till slutprodukten. Men Wood, som kan detaljerna i 3D-utskrift, är realistisk om de begränsningar som kommer att behöva övervinnas.

Det är inte bara en tråd som lämpar sig för att göra kläder som måste komma, utan nya manöverdon - den del av skrivaren där glödtråden kommer fram. Ett nytt sätt att skriva ut en riktigt flexibel tråd måste antas, annars kommer objektet att kollapsa på sig självt under utskriftsprocessen. Wood talar om ett system som för närvarande lämpar sig för industriellt bruk, där filamentet pulveriseras och svetsas samman i etapper, snarare än att smälta ihop lager på lager som är vanligt nu.

Det finns andra problem att övervinna. Kläder idag sys ihop av paneler, som i sin tur vävs på vävstolar av enskilda trådar. Detta kan inte hända med 3D-utskrift. Det finns helt enkelt inget sätt att väva ihop trådar, liksom inget behov av sömmar eller sömmar. Dessa kommer att tillhöra det förflutna för 3D-printade kläder, och endast inkluderade som visuell garnering för att få plagget att se och kännas "normalt". Visionen ses hos många 1950-talets sci-fi-filmer – där framtida generationer bar allt-i-ett, sömlösa kostymer gjorda av något namnlöst glänsande material – kan hamna närmare sanningen än förväntas.

Solar Windbreaker, av designern Pauline van Dongen, har en powerbank direkt i fodret, släpper du laddar vilken bärbar enhet som helst – och ett induktivt laddningssystem låter dig till och med göra det trådlöst. (Kredit: Pauline van Dongen)

Sedan har vi frågan om hur vi ska mäta våra kroppar innan vi köper de fantastiska kläderna på H&M. Få en 3D-skanning av en kroppsdel är möjligt nu, men definitivt inte vanligt. Det är en annan barriär, men en dag, säger Wood, kommer 3D-skanning att vara en funktion i vår pålitliga smartphone. Googles Project Tango, som använder stereoskopiska kameror och en rad andra sensorer för att kartlägga objekt i 3D, är ett exempel på hur nära vi är att detta blir verklighet. Det är redan inbyggt i en Lenovo smartphone som alla kan köpa, men det är fortfarande en lång väg kvar innan den finns i varje modell som släpps.

Trä är mer konservativt än Peleg när det gäller att uppskatta hur nära vi är 3D-printade kläder. Tio år är möjligt, sa han till oss, men mest för accessoarer och liknande kläder som skor och handväskor. Alla bitar kan falla på plats för att vi ska använda en plattform som Gensole för ett bredare utbud av kläder inom de närmaste 20 åren, uppskattar han.

Framtiden är inte bestämd

2010, Framtidens forum har lagt ut en rapport än förutsett fyra möjliga scenarier för hur den globala modeindustrin skulle kunna se ut 2025. De erbjöds inte som förutsägelser, utan som verktyg för hur branschen kan förändras och anpassa sig.

I en eller annan form fanns smart teknik med i varje scenario, från solceller i en tröja som driver våra telefoner till shoppingsystem endast online och 3D-kroppsskannrar för virtuella omklädningsrum till futuristiska nanobeläggningar som minskar behovet av att tvätta kläder.

Tekniken har vävt in sig i våra kläder i decennier, ibland så subtilt att vi helt enkelt inte har märkt det, men kopplingen mellan dem blir bara starkare. Bärbar teknologi var aldrig tänkt att stanna vid en smart klocka eller ett träningsband. De är bara början, och äkta bärbar teknik är först nu att sy ihop.