Internationale Leitmesse für Technische Textilien und Vliesstoffe
Halle:12, Stand D15
Auf der Techtextil in Frankfurt am Main zeigen internationale Aussteller vom 21. bis 24. Juni 2022 das gesamte Spektrum technischer Textilien, funktionaler Bekleidungstextilien und textiler Technologien.
Bei der Kombination von Textilien und Elektronik müssen spezifische Voraussetzungen erfüllt sein, um einerseits die textilen Eigenschaften weitestgehend zu erhalten und andererseits die integrierte Elektronik vor mechanischen und anderen schädlichen Einflüssen, die während der Nutzung der E-Textiles auftreten, zu schützen.
Am Fraunhofer IZM bestehen verschiedenste Testmöglichkeiten, die speziell auf die besonderen Anforderungen von hybriden E-Textiles angepasst sind. Durch sorgfältige Qualitäts- und Zuverlässigkeitsuntersuchungen stellen wir sicher, dass unsere Entwicklungen den hohen Ansprüchen unserer Kunden und Projektpartnern entsprechen. Wir bieten mechanische Zuverlässigkeitsprüfungen für E-Textiles, wie statische und zyklische Zugversuche, Biegen, Reiben, zyklische Temperatur- und Feuchteauslagerung sowie Waschbarkeitsuntersuchungen nach Norm und zu anwendungsspezifischen Konditionen. Bei einer anschließenden Fehleranalyse mit Mikro-CT, Röntenmikroskop, REM, Focused Ion Beam oder Schliffbildern können Schwachstellen im Design und auftretende Fehlermechanismen präzise ermittelt werden.
Für viele E-Textile Anwendungen, wie Vitaldatenanalyse, Heizflächen, Ergonomiedatenerfassung, Beleuchtung oder innovative Bedienelemente, sind textilintegrierte Sensoren und andere elektronische Module unverzichtbar. Die aus der Kombination elektronischer Bestandteile und weichem Textilmaterial resultierenden Anforderungen hinsichtlich Komfort, Design, Waschbarkeit, Zuverlässigkeit oder Signalstabilität machen die Integration eine komplexe Herausforderung. Die elektrische Verbindung einzelner Module ist besonders anspruchsvoll. Die dynamisch-mechanische Stabilität, der Kontaktwiderstand oder die Waschbarkeit etablierter E-Textile-Kontaktierungsverfahren wie Druckknöpfe, Crimpen, Löten, Nähen, Sticken oder leitende Klebstoffe überzeugen oft nicht.
Das am Fraunhofer IZM entwickelte E-Textile-Bonding Verfahren löst diese Probleme indem elektronische Module in nur einem Schritt sowohl mechanisch als auch elektrisch mit textilintegrierten Schalten kontaktiert werden. Die dabei entstehende Verbindung weisen ausgezeichnete Zuverlässigkeit bei zyklischer Temperatur- und Feuchteeinwirkung und Waschbarkeit auf.
Das E-Textile Bonding ermöglicht
Im Vergleich zu anderen, etablierten Technologien
Download: Flyer TextilBonder.pdf (2MB)
In den letzten Jahren hat das Interesse an dehnbaren elektronischen Systemen (Conformable Electronics), die dreidimensional gebogen oder geformt werden können, stark zugenommen. Im Bereich der Textil-integrierten elektronischen Systeme (e-Textiles) ist dabei die mechanische Belastung der elektronischen Komponenten besonders hoch, da in der Anwendung dauerdynamischer Stress sowie starke Einwirkungen durch die Waschreinigung auftreten können. In Ergänzung des bereits am IZM vorhandenen Technologieportfolios sind nun auch Textile Leiterplatten (TexPCB) verfügbar, die auf Basis versilberter Flächengebilde aufgebaut und in eine dünne thermoplastische Elastomer-Matrix eingebettet sind. Mittels Laserschneiden können die Textilien zu Leiterbahnen oder Freiform Sensorflächen strukturiert werden.
Neben elektronischen Systemen, die auf starren oder flexiblen Leiterplatten aufgebaut werden, werden zunehmend Anwendungskonzepte entwickelt, die eine Dehnbarkeit des elektronischen Systems voraussetzen.
Am Fraunhofer IZM wurde eine Technologie zur Herstellung dehnbarer Leiterplatten entwickelt. Als Trägermaterial wird dabei, anders als bei der starren oder flexiblen Leiterplatte (Glasfaser-Epoxid-Verbund, bzw. Polyimid PI, Polyethylenterephthalat PET oder Polyethylennaphtalat PEN), thermoplastisches Polyurethan verwendet.
Die Leiterzüge bestehen, wie bei den konventionelleren Leiterplatten, aus Kupfer. Allerdings sind diese je nach Anforderung an die Dehnbarkeit wellen- oder mäanderförmig ausgelegt, so dass sie die Dehnung erlauben. Kommerzielle SMD-Komponenten können auf diese Substrate automatisch bestückt und (reflow-) gelötete werden.
In dieser Art hergestellte Systeme lassen sich wiederholt dehnen und entspannen bevor Ermüdungsbrüche der Leiterbahnen auftreten. Bei geeigneter Auslegung sind Dehnungen um 300 % möglich bevor es zu einem (Spannungs-) Bruch der Leiterbahnen kommt. Anwendungsbereiche dehnbarer elektronischer Systeme sind die Medizintechnik (Pflaster, Implantate), die Textilelektronik und „elektronische Haut“ als Bestandteil zukünftiger Robotergenerationen.
The e-textiles prototyping toolkit is an intuitive and easy-to-use system, giving access to e-textiles not only to experts in electronics and programming but also to users from the creative sector, such as textile designers and fashion professionals. In addition to criteria addressed by other already existing E-textile kits (e.g. didactics, creative use of technology), the following three aspects are being considered in the system design through means of miniaturisation and different ways of contacting:
The e-textiles Toolkit offers multiple ways of electrical contacting and comprises a set of electronic modules. A main control unit (MCU) – connected with a selection of different sensor and/or actuator units – collects data and controls. Besides, this MCU provides a wireless data interface to communicate with handheld devices and a complementary app. The system automatically detects the other employed modules, and provides suitable user interface on the handheld device after connecting.
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM