Die 3D-Visualisierung zeigt, wie sich die Textilforscher den Aufbau ihrer 3D-Masken für verschiedenegesichtsformen aus Grundkörper (kariert) und Wechselfiltermodul (blau) vorstellen. Grafik: STFI
STFI-Textilforscher aus Chemnitz entwickeln Masken, die sich mit KI-Hilfe an unterschiedliche Gesichtsformen anpassen
Chemnitz, 25. März 2021. Der Maskenzwang in Corona-Zeiten hat es noch einmal deutlich gemacht: Kein Mensch ist wie der andere und deshalb hat der eine mehr und der andere weniger Probleme mit der Larve. Manche Menschen haben ovale Gesichter, andere eher dreieckige oder herzförmige. Auch fällt nicht Wenigen schwer, unter der Maske gleichmäßig durchzuatmen. Und viele Brillenträger stolpern ohnehin durch die ganze Corona-Zeit wie durch einen dichten Dauernebel. Deshalb arbeiten Zuse-Forscherinnen und -Forscher aus Sachsen gemeinsam mit Partnern aus der Wirtschaft nun an neuartigen 3D-Masken für unterschiedliche Gesichtsgrößen und -formen.
Kombination aus Grundkörper und Austauschfilter
Diese Konstruktionen sollen das Atmen leichter machen, die Probleme mit beschlagenen Brillen beenden, dichter halten als heutige Lösungen – und auch für Kinder und Jugendliche in jeder Hinsicht „tragbar“ sein. Das „Sächsische Textilforschungsinstitut“ (STFI) setzt dabei auf textile Basismasken in zunächst fünf verschiedenen Formen, die sie mit Austausch-Filtermodulen versehen wollen. Beim Design soll „Künstliche Intelligenz“ (KI) helfen.
KI designt aus Gesichts-Scans 5 Masken-Grundkörper
„Uns geht es darum, eine Handvoll typische Gesichtsformen herauszuarbeiten“, berichtete STFI-Forscher Sven Reichel bei jüngsten „Corona Science Talk“ der „Sächsischen Industrieforschungsgemeinschaft“ (SIG). Dazu wollen die Wissenschaftler zunächst möglichst viele Gesichter dreidimensional scannen. Lernfähige KIs extrahieren aus diesen Datenfluten dann verschiedene Gesichtsformen und liefern Entwürfe für die Masken-Grundkörper.
Kanäle leiten Atemluft ins Décolleté
Die STFI-Experten wollen dabei auch Schluss mit beschlagenen Brillen machen: „In diesen Grundkörper sollen Luftströmungskanäle eingearbeitet sein, um den Atemwiderstand beim Ausatmen zu reduzieren und gleichzeitig die ausgeatmete Luft gezielt zu lenken“, berichtete Sven Reichel. Die Luft könne durch diese Kanäle beispielsweise nach unten ins Décolleté oder seitlich nach oben abgeleitet werden. „Was am sinnvollsten ist, wird noch erforscht.“
Austausch-Filter mit zusätzlichen Schutzeffekten
3D-Drucker sollen die Maskenbasisformen noch mit aufgedruckten Verstärkungsstrukturen versehen. Das STFI-Team schlägt dafür sogenannte Voronoi-Strukturen vor. Die ähneln einem räumlichen Spinnennetz und sollen die Masken gleichermaßen formstabil wie auch biegsam machen. Zum Schluss bekommt der Grundkörper noch ein austauschbares Filtermodul, das durch elektrostatische Effekte und antimikrobielle Schichten möglichst viele Keime und Viren tötet.
Über das 3D-Maskenprojekt „Topas-Covid19“
Das Bundesforschungsministerium verspricht sich nicht zuletzt mehr Masken-Akzeptanz und eine bessere Schutzwirkung von den sächsischen Konzepten und fördert das Projekt „Tragephysiologisch optimierte alltagstaugliche Schutzmasken“ (Topas-Covid19)“. Beteiligt sind „Bagjack handmade“ aus Berlin, die „Orange Ingenieur- und Konstruktions-Dienstleistungsgesellschaft aus Lichtentanne bei Zwickau, „Spengler & Fürst“ aus Crimmitschau, „Strick Zella“ aus Zella sowie die Fraunhofer-Institute für Toxikologie und experimentelle Medizin (Item) aus Hannover und für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) aus Stuttgart. Konsortialführer ist das „Sächsische Textilforschungsinstitut“ in Chemnitz. Ob die neuen Masken noch „rechtzeitig“ für die deutsche Corona-Krise kommen, ist noch offen. Sie sollen aber auch vor anderen Viren und Bakterien schützen.
3D-Drucker. Foto: Heiko Weckbrodt
Über das Textilforschungsinstitut STFI
Das STFI ist ein privates, gemeinnütziges und industriebranchen-orientiertes Institut in Vereinsform. Seine Wurzeln reichen auf die DDR-Industrieforschung zurück. Es entstand 1992 durch eine Institutsfusion. Heute gehört das STFI einerseits zum SIG-Netzwerk im Freistaat, ist andererseits auch Mitglied der Zuse-Gemeinschaft, in der ähnliche Privatinstitute jenseits der Unis und großen staatlichen Forschungsgemeinschaften bundesweit organisiert sind.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: SIG, STFI, Oiger-Archiv, BMBF
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