Computing fabrics: simulation-driven design of smart garments

The textile sector, despite its historical interconnection with computation, remains one of the least digitalised industrial fields in the early stages of product development. Even in the domain of smart textiles and garments, design processes still rely heavily on physical prototyping from the earliest stages, resulting in high costs and slower innovation cycles. Current virtual simulation tools used in apparel design primarily focus on visualisation and fit assessment, but they do not provide a quantitative evaluation of the garment’s mechanical behaviour. This limitation becomes critical in sensorised garments, where the integration of electronic components introduces structural constraints and stability requirements that directly affect functional performance. This thesis demonstrates that finite element analysis (FEA) can be integrated into the design process as a decision-support tool for smart textile development. Through the development of a design methodology that integrates finite element analysis (FEA), applied to a sensorised sports sleeve, the research translates functional design requirements into measurable mechanical variables and uses numerical results to inform decisions regarding material selection, sensor placement, and garment architecture. The results show that simulation, when integrated into the design process, enables preliminary design assessment and reduces the need for iterative prototyping in early design stages.

Il settore tessile, pur storicamente intrecciato con quello della computazione, rimane oggi uno degli ambiti industriali meno digitalizzati nelle fasi iniziali di sviluppo del prodotto. Anche nel campo dei tessuti e degli indumenti smart, la progettazione dipende fortemente dalla prototipazione fisica fin dalle prime fasi, con conseguenti costi elevati e rallentamento dell’innovazione. Gli strumenti di simulazione virtuale attualmente diffusi nel design dell’abbigliamento privilegiano la visualizzazione e il fitting, ma non forniscono una valutazione quantitativa del comportamento meccanico del capo. Questa limitazione risulta critica nel caso degli indumenti sensorizzati, in cui l’integrazione di componenti elettroniche introduce vincoli strutturali e requisiti di stabilità che influenzano direttamente le prestazioni funzionali. Questa tesi dimostra che l’analisi agli elementi finiti (FEM) può essere integrata nel processo progettuale come strumento di supporto alle decisioni nel design di tessuti smart. Attraverso lo sviluppo di una metodologia progettuale che integra la simulazione agli elementi finiti, applicata a una manica sportiva sensorizzata, la ricerca traduce requisiti funzionali del progetto in variabili meccaniche misurabili e utilizza i risultati numerici per informare scelte relative a materiali, posizionamento dei sensori e architettura dell’indumento. I risultati dimostrano come la simulazione, integrata nel processo progettuale, consenta di guidare il progettista nelle fasi preliminari del progetto, riducendo le iterazioni prototipali e favorendo un processo di sviluppo più efficiente.