Intelligente brandweerpakken voor preventie tegen brandwonden

Het spreekt voor zich dat brandweerlui bij interventies vaak aan extreem hoge temperaturen worden blootgesteld, waarbij ze het risico lopen op tweede- en zelfs derdegraadsbrandwonden. Wat dit kan verhelpen, is beschermende kleding met ingebouwde sensoren die waarschuwen voor overmatige hitte. Zes partijen sloegen de handen in elkaar om dit concept te realiseren binnen een zogenaamd imec.icon-project.
Brandweerpak

In 2017 vroeg de brandweerbrigade van Parijs, de derde grootste ter wereld, aan Sioen, wereldmarktleider in gecoat technisch textiel en hoogwaardige beschermkleding, om een intelligent brandweerpak dat het aandeel brandwonden bij brandweerlui substantieel naar beneden kon krijgen. Die dragen uiteraard al beschermende kleding, maar net daarom kunnen ze de risico’s minder goed inschatten. Een intelligent pak dat auditieve waarschuwingssignalen uitstuurt kan dus heel wat schade voorkomen.  

Multidisciplinair team 

Aangezien de vraag om een intelligent beschermingspak heel complex bleek – de integratie van elektronica in textiel is allerminst evident, en al zeker in extreme omstandigheden als deze – besloten verschillende spelers de handen in elkaar te slaan binnen een imec.icon-project, dat ze in 2018 opstartten en I-CART noemden (Individual Capturing of Thermal Risks).  Concreet ging het naast Sioen om imec, UGent, de Parijse brandweerbrigade (BSPP) en Connect Group, een gecertificeerde, toonaangevende subcontractor van technologie, PCB assemblage, kabelassemblage en samenbouw van totale systemen voor de industriële markt.  

 

In dit project onderzocht imec’s onderzoeksgroep CMST aan de UGent hoe onderdelen van het elektronisch systeem comfortabeler en wasbaar kunnen gemaakt worden, door gebruik te maken van geleidend textiel in combinatie met dunne, kleine sensormodules. Het systeem was tot zekere mate wasbaar, maar nog niet voldoende om te voldoen aan de specificaties van de brandweerjas (minstens 25 keer wassen bij 60 oC). Imec’s onderzoeksgroep IDLab aan de UGent analyseerde de opgemeten temperaturen van de sensoren. Hierbij werden verbanden gelegd tussen de temperaturen opgemeten op de verschillende posities en textiel lagen in de jas. Op basis van deze informatie, ontwikkelde IDLab de eerste algoritmes om een waarschuwingssignaal te genereren.

 

“Binnen een imec.ICON-project (Interdisciplinair Coöperatief Onderzoek) worden minstens drie multidisciplinaire onderzoeksteams van wetenschappers en industriële partners samengebracht om een digitale oplossing te ontwikkelen naar aanleiding van een concrete innovatievraag. Bedoeling is dat de kennis die binnen zo’n project wordt opgebouwd, ook door de partners zelf kan worden ingezet voor eigen projecten”, aldus Matthias Marescaux, bedrijfsadviseur bij VLAIO. “De Vlaamse industriële partners kunnen hierbij een beroep doen op steun van VLAIO, wat Sioen en Connect Group hebben gedaan. De onderzoekers zelf worden betaald door het strategische onderzoekscentrum (SOC) achter het project, in dit geval imec.” 

Afhankelijk van brandjes 

Vera De Glas, R&D Engineer bij Sioen en projectleider van het I-CART-project: “Sensoren toevoegen aan een beschermingspak klinkt misschien evident, maar is dat niet. Ten eerste moest het pak voldoen aan de Europese EN-normering. Ten tweede moesten we kunnen garanderen dat de ingebouwde elektronica zou weerstaan aan temperaturen tot 1200 graden Celsius en dat de batterij niet ontploft. Ten slotte mochten we op geen enkel moment het comfort van de brandweerman uit het oog verliezen. Om dit alles te verzekeren, hielden we verschillende brandsimulatiesessies bij de brandweerbrigade van Parijs. Het klinkt raar, maar we zijn nu eenmaal afhankelijk van brandjes om ons systeem te kunnen testen (lacht).” 

Battle Proof? 

In het eerste jaar van het project werd gefocust op de benodigde elektronica. “Vervolgens konden we de eerste testen doen met echte personen in brandsimulaties die de BSPP voor ons creëerde”, gaat Vera De Glas verder. “Daaruit bleek dat de elektronica niet alle data registreerde en bovendien niet robuust genoeg was om aan de extreemste omstandigheden – de zogenaamde flash overs – te weerstaan. Kortom, het moest geherdefinieerd worden.” Maar daarbij doken twee nieuwe problemen op. Zo bleek het resulterende beschermingspak niet wasbaar – wat gezien het overvloedige zweten, en de bevuiling van de rook natuurlijk essentieel is. “En brandweerkorpsen gaan natuurlijk niet investeren in wegwerpjassen, want zo’n pak kost al snel tussen de 700 en 1000 euro. Een wasbaar sensorsysteem lukte tijdens deze proefperiode niet. En ook de datacaptatie leverde problemen op. Want hoe correleert de temperatuur buiten het pak met de temperatuur op de huid van de persoon die het pak draagt? Om de brandweerman exact lang genoeg in de hittezone te houden, moet die correlatie heel juist zitten. Imec had daar weliswaar een goed idee van, maar dat moest battle proof zijn. En dat bleek uit de intussen 25 à 30 datacaptaties die we in gecontroleerde omstandigheden hebben gedaan nog onvoldoende.”  

Brandweerpak met sensoren

Wasbaar textiel  

“Omdat we ervan overtuigd zijn dat we op termijn als eerste met een intelligent beschermingspak op de markt kunnen komen, hebben we een tweede dossier in. Geen Icon-project dit keer, maar een ontwikkelingsdossier, dat we I-CART 2 noemen. Ook daarvoor kregen we trouwens heel waardevolle ondersteuning van VLAIO-bedrijfsadviseur Matthias Marescaux. Imec zal in dit project een wasbaar sensorsysteem ontwikkelen, en wij zullen samen met de Connect Group en op basis van het huidige systeem aanpassingen doen aan de confectie, zodat die de wasbaarheid bevordert. Daarom is nu ook de groep Elasta aan boord gekomen: zij zullen het wasbaar textiel-gebaseerd elektronisch systeem samen met Imec en de Connect Group leveren die we nodig hebben.”  

“Wat wij gaan doen”, vult Bart Allaert, Manager Advanced Technologies van Connect Group aan, “is het elektronicasysteem miniaturiseren, met als doel het draagcomfort en de reliability te verhogen. Tevens zullen we het systeem van nieuwe, noodzakelijke opties voorzien, zodat er bijvoorbeeld draadloos gecommuniceerd kan worden en we niet meer hoeven gebruik te maken van een SD-kaart. Verder focussen we op een nog betere bescherming van de batterij, omdat het ontploffingsgevaar ervan bij hoge temperaturen toch wel een van de grootste uitdagingen is. We zullen die batterij in een 3D-geprinte housing plaatsen die tegen temperaturen tot 218 graden is bestand. Ook de elektronica om contactloos op te laden zullen we nu implementeren. Het belangrijkste is dat de elektronica in alle omstandigheden - de combinatie van temperatuur, vocht en beweging - blijft werken.” 

Olympische Spelen 

Bedoeling is om uiteindelijk tot actief smart textile te komen waarbij de brandweerman bovendien alle gecapteerde data bij zich op een app heeft, zodat er eindelijk risicoanalyses kunnen gemaakt worden. “Maar het goede nieuws is vooral dat we nog altijd de volledige steun genieten van de brandweerbrigade van Parijs”, aldus Vera De Glas. “Zeker als je weet dat er in die grootstad jaarlijks 15.000 branden worden gemeld, waarvan 5000 structurele – in gebouwen dus. En in die omstandigheden komt ons systeem volledig tot zijn recht. Vergeet ook niet dat de Olympische Spelen van – hopelijk – 2024 in Parijs zullen plaatsvinden. Tegen dan rekenen we erop iets commercieels te kunnen presenteren.” 

Op termijn zal de opgebouwde knowhow ook in andere omgevingen toegepast kunnen worden. Denk aan de gezondheidszorg, de sport of productie-omgevingen

Kan jij ook begeleiding op maat gebruiken voor jouw plannen? 

Matthias Marescaux en zijn collega-bedrijfsadviseurs ondersteunen en adviseren ondernemers om hun innovatieve plannen, groeiambities of bedrijfstransformatie waar te maken. Neem contact met hen op via deze website of mail naar mailto:minfo@vlaio.be.