Die Struktur der Fertigung verändern: AFFOA

Als gemeinnützige, öffentlich-private Partnerschaft schließt Advanced Functional Fabrics of America (AFFOA) die Lücke zwischen Technologie im Frühstadium und Kommerzialisierung. Die vom Verteidigungsministerium (DoD) finanzierte und 2016 gegründete AFFOA nutzt ihr Fachwissen über Fasern und Stoffe sowie Mitgliederökosysteme, um die heimische Entwicklung textilbasierter Produkte mit transformativen Fähigkeiten voranzutreiben.

Als er nach seiner Rolle gefragt wurde, definierte Sasha Stolyarov, CEO von AFFOA, diese als die Leitung einer Organisation, die großes Potenzial hat, die Fertigung in den USA zu verändern. „Ich helfe dabei, Barrieren für Kommunikation und Zusammenarbeit zu inspirieren und abzubauen“, sagte er. „Ich leite ein sehr talentiertes Team, das äußerst multidisziplinär ist und es uns ermöglicht, unsere Mission voranzutreiben. Ich bin auch hier, um die Bedürfnisse der Branche kennenzulernen und zu verstehen, damit wir uns anpassen, anpassen und die Herausforderungen erfolgreich meistern können.“ von morgen."

AFFOA unterstützt ein breites Spektrum an Bedürfnissen aller Beteiligten, vom Verteidigungsministerium und verschiedenen Regierungsbehörden bis hin zu Universitäten, Start-ups und Herstellern in verschiedenen Branchen.

„Es gibt viele Innovationen bei fortschrittlichen Funktionsfasern und Stoffen, und die Menschen haben eine Vision davon, was sie tun können, aber es gibt wirklich keine Organisation, die die Verbindung zwischen Innovatoren, Herstellern und Endprodukten herstellt.“ Unternehmen, Dinge auf effiziente Weise zu erledigen“, erklärte Stolyarov. „Die Dinge passieren natürlich natürlich, aber wir sind hier, um neue Verbindungen herzustellen und den Übergang von Innovation zu echten Produkten zu erleichtern und zu beschleunigen.“

Stolyarov sagte, es könne eine lange Reise werden. Dies ist ein Bereich, der als „Tough Tech“ bezeichnet wird, was bedeutet, dass es sich nicht um ein Softwareproblem handelt, bei dem jemand eine Lösung programmieren kann. „Wir müssen unseren Weg zur Innovation finden“, erklärte Stolyarov und fügte hinzu, dass dies eine Herausforderung darstellen könne, da die Herstellung fortschrittlicher Funktionsstoffe die Zusammenarbeit unterschiedlicher Einheiten und Kompetenzen erfordere, die es nicht gewohnt seien, zusammenzuarbeiten.

„Unsere Mitgliedschaft ist das Rückgrat des Instituts. Kein einzelnes Unternehmen verfügt über alle notwendigen Teile, um zukünftige, hochfunktionale Stoffprodukte in großem Maßstab herzustellen“, sagte er. „Wenn wir von einem unserer Sponsoren mit einem Herausforderungsproblem beauftragt werden, müssen wir die Fähigkeiten unseres Mitgliedernetzwerks aus einem breiten Spektrum etablierter Unternehmen, neu gegründeter Start-ups mit vielversprechenden Technologien und Universitäten nutzen, die dies häufig getan haben Spitzentechnologien bereit für den Übergang.“

Im Jahr 2022 waren mehr als 50 AFFOA-Mitglieder an Projekten mit dem Institut beteiligt, was etwa einem Drittel des Mitgliedernetzwerks entspricht.

In der 12.000 Quadratmeter großen Anlage, die als Hauptsitz in Cambridge, Massachusetts, dient, verfügt AFFOA über umfassende, fortschrittliche Stoff-Prototyping-Fähigkeiten, die den Entwurf und die Modellierung integrierter Textilsysteme, die Verarbeitung von Faser- und Garngeräten sowie die Textilbildung einschließlich Weben umfassen , Stricken und Sticken sowie E-Textil-Systemintegration. AFFOA verfügt außerdem über zahlreiche Testmöglichkeiten zur Charakterisierung von Fasern und Stoffen, einschließlich elektronischer, optischer und mechanischer Tests, um die Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit von Prototypen sicherzustellen.

„Wir verfügen über unsere eigene HQ-Technologieplattform, die einzigartig ist“, sagte Stolyarov. „Es handelt sich um eine fortschrittliche Fasertechnologie, die die Verpackung von Mikroelektronik in Textilfasern ermöglicht. Wir arbeiten daran, diese Technologie auf den Markt zu bringen, wobei eine breite Palette von Anwendungen den Weg weist, darunter Verteidigung, industrielle Zustandsüberwachung und stoffintegrierte Gesundheitsüberwachungssysteme.“ ."

Da AFFOA über ein vielfältiges Team in Bezug auf Fachwissen verfügt, kann es verschiedene Bedürfnisse der Industrie direkt erfüllen und als Erweiterung eines Ingenieurteams dienen, das Schwierigkeiten hat, einen F&E-Partner zu finden. „Es gibt nicht viele Unternehmen, bei denen man zu ihnen kommen und sagen kann: ‚Ich habe eine Idee für ein fortschrittliches Funktionsstoffprodukt. Können Sie mir beim Design und der Herstellung eines Prototyps helfen?‘“

Bei den meisten von der AFFOA finanzierten Projekten muss ein Hersteller mit einem Universitätspartner oder einem Startup zusammenarbeiten, der die Produktidee hat. „Zu unseren Kriterien für Projekte gehört, dass man mit einem Hersteller zusammenarbeiten muss“, erklärte Stolyarov. „Wenn Ihre Innovation skalierbar sein soll, müssen Sie sie in der Fertigung produzieren.“

Ein gutes Beispiel hierfür ist Z-Polymers, ein in Lowell, Massachusetts, ansässiges Startup, das an innovativen Faseranwendungen arbeitet. CEO Mike Zimmerman wollte ein paar Prototypen erstellen, hatte aber Schwierigkeiten, einen Ort zu finden, der über Prototyping-Fähigkeiten im Frühstadium verfügt. Und da ein Großteil der Textilindustrie die USA verließ, gab es nur begrenzte inländische Forschungs- und Entwicklungskapazitäten für fortschrittliche Textilien und Stoffe.

„Wir entwickeln sehr dünne Fasern, die sechsmal stärker als Stahl und viel leichter sind“, sagte Zimmerman. „Die hochmodernen Fasern bestehen aus einem Polymermaterial, das sehr fein ist und sehr dünne Stoffe ergibt.“ Zimmerman erklärte, dass die erste Anwendung der fein gewebten Textilstrukturen darin bestehe, Brennstoffzellen als Teil der Wasserstoffwirtschaft zu ermöglichen. „Was AFFOA versucht, ist, kleinen Unternehmen wie meinem dabei zu helfen, in den USA zu expandieren und modernste Technologie zu entwickeln“, erklärte Zimmerman. „Es ist eine Win-Win-Situation. AFFOA hilft uns und wir passen zu ihrer Mission“, fügte er hinzu.

Ein früher Erfolg des Instituts, der die Kraft des Ökosystems unterstreicht, ist die Geschichte von Nufabrx, dem in Conover, North Carolina, ansässigen Entwickler von HealthWear, einer patentierten Technologie, die Medikamente direkt in Kleidung einbettet.

CEO Jordan Schindler gründete Nufabrx mit der Mission, Gesundheit und Wohlbefinden zu vereinfachen. „Was wäre, wenn Sie sich morgens einfach anziehen könnten, anstatt eine Pille einzunehmen oder eine Creme oder ein Pflaster zu verwenden?“ Schindler erklärt. „Unsere Kerntechnologie ermöglicht eine kontrollierte Abgabe von Vitaminen, Nahrungsergänzungsmitteln und Medikamenten durch die Kleidung, die über mehr als 15 Waschzyklen wirksam ist.“ Stellen Sie sich eine Reihe topischer Analgetika vor, die durch eine Rückenstütze oder Melatonin in einen Kissenbezug injiziert werden, um Ihnen beim Schlafen in der Nacht zu helfen. Laut Schindler soll Nufabrx das Problem der Patientencompliance lösen. „Es ist schwer, das Verbraucherverhalten zu ändern, aber die Menschen ziehen sich jeden Tag an“, fügte er hinzu.

Im Jahr 2017 kam Schindler mit einem Patent für mit Medikamenten angereicherte Stoffe zum Institut, die eine kontrollierte Abgabe von Wirkstoffen wie Vitaminen, Nahrungsergänzungsmitteln und Medikamenten durch die Kleidung ermöglichen. Er brauchte einen Produktionspartner und wurde von Risikokapitalgebern umworben, die ihn ermutigten, ins Ausland zu gehen. AFFOA stellte Schindler dem Manufacturing Solution Center (MSC) in Conover, NC, vor

„Ohne die Unterstützung des Fertigungsökosystems, MSC und AFFOA würden wir wirklich nicht existieren. Man braucht Talent, Fertigungsressourcen und Kapital, und AFFOA leistet gute Arbeit, um all diese drei Dinge zusammenzubringen.“

Schindler erhielt von AFFOA frühzeitig Fördermittel für die Kommerzialisierung der Technologie. Dies war das Sprungbrett, das er brauchte, um die Produktion hochzufahren, sie in den USA zu halten und Produkte auf den Markt zu bringen.

Wie geht's? Im Jahr 2021 rangierte Nufabrx unter den Top 10 der Deloitte Technology Fast 500-Liste 2021 der am schnellsten wachsenden Unternehmen in Nordamerika und belegte den zweiten Platz im Pharmasektor. Als Pionier bei gesundheitsorientierten tragbaren Produkten, die an der Schnittstelle zwischen traditioneller Textilbekleidung und pharmazeutischen Produkten stehen, verfügt Nufabrx über eine eigene Linie schmerzlindernder Kleidungsstücke, die landesweit bei Einzelhändlern wie Target, Walgreen's, CVS, Amazon und Walmart erhältlich sind.

„Als wir das Institut gründeten, hätte ich nie gedacht, dass wir uns auf die Herstellung von N95-Atemschutzmasken konzentrieren würden“, sagte Stolyarov. „Im März 2020 haben wir die Hälfte unseres Teams mit der Lösung des Problems beauftragt, als uns klar wurde, dass es an Material und Endprodukten mangelte und die Qualität des in dieses Land gelieferten Produkts fragwürdig war.“

Also machte sich AFFOA daran, diejenigen zu finden, die sich mit den Materialien auskannten, und brachte sie mit Herstellern in Kontakt, die zuvor noch nie bei der Herstellung neuer Materialien zusammengearbeitet hatten. Viele Hersteller sind dazu übergegangen, Millionen von Einheiten persönlicher Schutzausrüstung (PSA) zu produzieren. Das Testen war ein wichtiger Punkt, um die Qualität der Materialien und ihre Filtrationseffizienz sicherzustellen. Die Regierung nutzt Labore des National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH), um N95-Masken und andere Geräte zu zertifizieren.

„Es gab monatelange Rückstände bei der Materialprüfung“, sagte Stolyarov. „Wir wussten, dass wir Universitäten und Partner in unserem Ökosystem hatten, die Partikelfiltration für verschiedene Zwecke untersuchten, und wir baten sie, eine Möglichkeit zum Testen von PSA-Materialien einzurichten. Das haben wir mit drei unserer Partner, MIT, MIT Lincoln Laboratory und UMASS Lowell, gemacht.“ enge Partner. Innerhalb weniger Wochen wurden diese Labore, die zuvor nie dazu dienten, etwas von der Außenwelt zu testen, zum Testzentrum für Materialien, die im ganzen Land entwickelt wurden.

AFFOA ist fest darauf konzentriert, Ideen – und Produkte – zum Leben zu erwecken, die das Leben der Menschen verändern. „In unserem Netzwerk gibt es ein Startup, das einen Handschuh für die Rehabilitation von Schlaganfallüberlebenden entwickelt“, sagte Stolyarov und bezog sich dabei auf Imago Rehab, einen in Massachusetts ansässigen Hersteller medizinischer Geräte, der Schlaganfallüberlebenden durch eine Kombination aus tragbarer Robotik für den Heimgebrauch und digitaler Technologie Genesungsergebnisse ermöglicht Gesundheit. „Es ist ein erstaunliches Konzept und würde einen großen Unterschied machen, wenn wir es in großem Maßstab produzieren könnten“, sagte Stolyarov und fügte hinzu, dass AFFOA-Ingenieure das Unternehmen beim Design für die Herstellbarkeit und der Verbesserung der Integration des komplexen Handschuhsystems, das Textilien umfasst, beraten. Elektronik und Betätigungsbereiche.

Ein weiteres Projekt mit erheblichem Potenzial ist eine neue HQ-Technologie in Form eines Fasersystems, das im Ozean eingesetzt werden kann, um Druck, Temperatur und Salzgehalt über große Gebiete zu messen. „Das ist für die Marine und die Klimawissenschaft von Bedeutung“, erklärte Stolyarov. „Wir arbeiten an einer Demonstration, bei der wir Hunderte Meter lange Fasern entwickeln werden, die buchstäblich ein Bild der Meeresbedingungen machen können. Dies verspricht eine bahnbrechende Fähigkeit zu sein.“

Diese ehrgeizigen Projekte unterstreichen Stolyarovs Vision und die Arbeit des gesamten AFFOA-Teams. In Zusammenarbeit mit wichtigen Interessenvertretern sind sie bereit, Berge zu versetzen und die Bedürfnisse des Verteidigungsministeriums, von Start-ups, Universitäten und der Industrie zu unterstützen und gleichzeitig die Produktion in den Staaten zu halten.

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