Textilintegrierte Elektronische Systeme

Textilintegrierte Elektronische Systeme

Elektronik und Textil

Textilien sind ein unverzichtbarer Teil unseres alltäglichen Lebens. Sie finden sich nicht nur in Form von Geweben, Gestricken oder Vliesen in Kleidung wieder, sondern auch in technischen Textilien oder Verbundwerkstoffen. Dabei halten sie beispielsweise beim Waschen enormen Belastungen stand und bieten eine Vielzahl von Funktionalitäten bei gleichzeitig geringem Gewicht und hoher Flexibilität. Durch die Integration von elektronischen Baugruppen lassen sich Textilien um zahlreiche Funktionen wie zum Beispiel Sensorik oder Beleuchtung erweitern. Dies eröffnet Textilien völlig neue Anwendungsfelder in einem innovativen, stark wachsenden Markt.

Seit mehr als zwanzig Jahren werden am Fraunhofer IZM textilintegrierte elektronische Systeme entwickelt, untersucht und validiert. Neben ausgezeichneten Voraussetzungen für Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten profitieren Kunden des Fraunhofer IZM auch von dessen weltweiten Netzwerk an Zulieferern, Experten und Anwendern.

 

Anwendungen

Ebenso vielfältig wie die verschiedenen Textilien sind deren Einsatzgebiete. E-Textiles (Electronic Textiles) kommen in Wearable Electronics, Technischen Textilien und in Faserverbundwerkstoffen zur Anwendung. Aus diesen diversen Anwendungsgebieten ergeben sich auch stark unterschiedliche Anforderungen an die E-Textiles Komponenten. Ihre langjährige Erfahrung nutzt das Fraunhofer IZM, um für jeden Anwendungsbereich eine maßgeschneiderte Lösung zu finden. Folgende Anwendungsbeispiele zeigen die aktuellen Entwicklungsschwerpunkte:

  • Einsatz hochdehnbarer, textiler Sensorik in einer Kniebandage zur Messung der Kniewinkel zur Rehabilitation
  • Überwachung der Rückenhaltung durch ein textil-integriertes Multi-Sensor-System
  • Reduzierung von Gewichts- und Herstellungskosten bei gleichzeitiger Erhöhung des Funktionsspektrums und der Designmöglichkeiten im Automobil und Transportwesen
  • Textile, hochzuverlässige, industriell waschbare RFID-Tags
  • Innovative Lichtgestaltung durch textile Beleuchtungslösungen
  • Integrierte Sensorik zur Kraft- und Dehnungsmessung in einer Prothese aus CFK.

 

Technologien

Das Fraunhofer IZM verfügt über einen großen Pool an zuverlässigen und erprobten Materialien, Technologien und Systemen. Verschiedene dauerdynamisch-belastbare, leitfähige Materialien wie z.B. Metall-Hybrid-Garne, Druckpasten oder metallisierte Flächengebilde werden je nach Anforderung ausgewählt und mittels Soutache-Sticken, Drucken, Galvanik- oder Laserprozessen zu textilen Schaltungen verarbeitet.

Eine Alternative dazu stellen dehnbare elektronische Systeme auf Basis von Substraten aus thermoplastischen Elastomeren dar, die sich einfach mit fast allen Textilien durch Laminieren verbinden lassen.

In der Elektronikentwicklung besteht die Expertise des Fraunhofer IZM im Entwurf von hochminiaturisierten, energiesparenden Wearable Systemen mit einem Schwerpunkt auf Zuverlässigkeit und Sicherheit (EMV, Brandschutz). Zur Kontaktierung der Elektronik mit Textilien kommen das Polymer Ultraschall-Schweißen, Kleben mit (nicht-)leitfähigen Klebstoffen, Krimpen oder Niedrigtemperatur-Löten zum Einsatz. Neben der Kontaktierung werden Verkapselungsprozesse für den 3D-Druck, Spritzguss und Flüssigverkapselung entwickelt. Alle Systeme können hausintern nach Textil- und Elektronik Standards getestet und analysiert werden.

Das Fraunhofer IZM arbeitet mit einer pneumatischen Lotus Transferpresse LTS 575 wegen seines besonders starken Drucks von bis zu 8 bar.

Kontakt

Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Dipl. Ing. (FH) Christian Dils, christian.dils@izm.fraunhofer.de
Gustav-Meyer-Allee 25, 13355 Berlin