Von der intelligenten Kniebandage bis zum Rucksack-Alarm

Berlin / 26.1.2016

Durch die Integration von elektronischen Baugruppen lassen sich Textilien um zahlreiche Funktionen wie zum Beispiel Sensorik oder Beleuchtung erweitern. Mit seiner 15-jährigen Expertise auf diesem Gebiet hat das Fraunhofer IZM völlig neue Anwendungsfelder für Textilien eröffnet, die es nun auf der 10. Wearable Technologies Conference 2016 in München (ICM, Stand 32) zeigt.

Fraunhofer IZM zeigt Live-Demos zukünftiger Wearable-Anwendungen

© Foto Volker Mai
© Foto Elisabeth Grebe/ Skarabeos

Eine Messeneuheit wird ein textiler Dehnungssensor für eine Kniebandage sein. In dem derzeit laufenden Forschungsprojekt MOTEX wurde ein dehnbares Textil entwickelt, mit dem die Beugewinkel des Knies genauestens überwacht werden können. Vor allem Reha-Patienten mit einem neuen künstlichen Kniegelenk könnten von dieser Anwendung profitieren. Durch das System wird es erstmals möglich sein, unnötige und der Genesung nicht förderliche Verschleißbewegungen in Echtzeit zu überwachen und durch die Anbindung an das Smartphone und die Cloud den Patienten und Ärzten Feedback zu geben. Zusammen mit den belgischen  Forschungsinstituten Centexbel und Mobilab entwickelte das Fraunhofer IZM das Sensorkonzept sowie die miniaturisierte Elektronik für die Datenaufnahme.

Eine ähnliche Technologie kam auch in einem hochflexiblen und verformbaren LED-Display zum Einsatz. Die im Projekt SINETRA entwickelte 7-Segment-Anzeige ist für optische Warninfos in extremen Umgebungen gedacht, etwa in der Schutzbekleidung für Feuerwehrleute. Zur Herstellung solcher Anzeigen werden so genannte Stretchable Circuit Boards (SCB) verwendet, dehnbare Leiterplatten auf der Basis von Polyurethan, durch die der Herstellprozess von Textil und Elektronik so lang wie möglich voneinander getrennt werden kann. Erst in einem finalen Schritt wird die wasch- und bügelbare Elektronik auf das textile Material – in diesem Fall Vlies  – laminiert.

Auch verschiedene Sicherheitsanwendungen werden durch textile Integrationstechnologien möglich. Erstmals stellt das Fraunhofer IZM zusammen mit der österreichischen Firma Skarabeos den Prototypen eines Rucksacks vor, der Taschendiebstähle verhindern kann. Ein textilintegrierter Sensor sorgt dafür, dass der Rucksack Alarm schlägt, bevor er unberechtigt geöffnet wird. Die Sensordaten werden dabei auch per Bluetooth mit der Software auf dem Smartphone des Rucksack-Trägers abgeglichen und ermöglichen somit darüber hinaus standortbezogene Aktivitäten wie automatische Verriegelung in Zonen erhöhter Diebstahlgefährdung.

Ein Eyecatcher wird außerdem eine Jacke mit textilen Displays sein, welche Farbe und Muster beliebig wechseln oder auch als dynamischer Informationsträger zur Verfügung stehen kann. Während konventionelle Displays meist als Matrix mit einem relativ hohen Verdrahtungsaufwand angesteuert werden, ist dies bei textilen Substraten nicht möglich, weil textile Fertigungsprozesse nicht die dafür geforderte Genauigkeit leisten. Daher werden durch einen so genannten I²C-Bus lediglich vier Leiter eingesetzt, an die dann die Smart Pixel parallel angeschlossen werden.

Die Smart Pixel sind kleine Leiterplatten, auf denen eine RGB-LED sowie vier passive SMD-Bauteile montiert sind. Zudem wurde mit der Embedding-Technologie das Herzstück jedes Pixels – ein I²C-Bus-LED-Treiber in QFN-Form – in die Pixelleiterplatte eingebettet. Aufgrund der geringen Abmaße der Smart Pixel bleibt das Textil auch weiterhin äußerst flexibel.

Alle genannten Prototypen werden im Ausstellungsbereich der 10. Wearable Technologies Conference 2016 in München (ICM, Stand 32) zu sehen sein.