Verbundprojekt TexaS – Modulaire systemen voor slimme textiel

Fig. 1 (links): Definitief concept van de 2K-interposer

Fig. 2 (rechts): Mogelijke textiele aansluiting van de Interposer: Aanlegdraden (groen), contactdraden (rood)

Abb. 3: Technologiedemonstrator met opgestikte en gedeeltelijk beplakte interposers (Bron: TITV e. V., Greiz)

Technische textielen worden vanwege hun gunstige eigenschappen op diverse manieren toegepast. Deze voordelen ontstaan uit de hoge flexibiliteit en variabiliteit van de gebruikte materialen. Toepassingen voor technische textielen vinden niet alleen plaats in kleding, maar ook in vele andere sectoren, bijvoorbeeld in het interieur van auto's.

Een verhoging van de functionele integratie van textielen kan worden bereikt door de combinatie van textiel-elektronische schakelingen met elektronische componenten. Voor de aansluiting van elektronische componenten (sensoren, actuatoren) op technische textielen bestaan verschillende technologieën, die echter nog steeds meestal inflexibele oplossingen vormen en het uitwisselen van verschillende componenten niet mogelijk maken. Zo'n modulariteit moet worden bereikt door het onderzoeksproject.

Samen naar innovatieve oplossingen

Het algemene doel van het samenwerkingsproject is het bevorderen van de ontwikkeling van textielgebaseerde en textielgeïntegreerde
micro-elektronische systemen. De aansluiting van perifere elementen en verwisselbare componenten moet worden gerealiseerd met een kosteneffectieve fabricagetechnologie. De focus ligt op de ontwikkeling van betrouwbare, efficiënte en compatibele contact- en stroomvoorzieningsoplossingen voor variabele functionaliteiten.

De volgende samenwerkingspartners hebben het project gerealiseerd:

- Textielonderzoeksinstituut Thüringen-Vogtland e. V., Greiz (coördinator)
- WESKO GmbH, Stollberg
- Robert Bosch GmbH, Renningen
- DFKI Interactive Textiles, Berlijn
- Smart Battery Solutions GmbH, Kleinostheim
- ZSK Stickmaschinen GmbH, Krefeld
- Kunststof-Zentrum in Leipzig gGmbH, Leipzig

Subproject KUZ: Ontwikkeling van proces- en gereedschapsoplossingen voor het spuitgieten van textielgebaseerde interposers en contactelementen

Het Kunststof-Zentrum in Leipzig (KUZ) voert binnen het samenwerkingsproject de spuitgiettechnische implementatie van de respectieve deelprocessen uit. Dit omvat de ontwikkeling en levering van schakelkoppelingen (interposers), waarmee elektronische componenten (sensoren, actuatoren) op textiele substraten via opzetbare printplaten worden aangesloten.

Als eindconcept voor de interposer wordt een microvormdeel ontwikkeld dat uit twee verschillende componenten bestaat (Figuur 1). De productie van de bijbehorende vormen gebeurt met thermoplastische kunststoffen op een door het KUZ ontwikkelde micro-spuitgietmachine, waardoor complexe geometrieën voor interposers kunnen worden gemaakt.

Voor de geleidende contouren en contacten wordt een metalliseerbare component samen met een isolerend materiaal verwerkt. Na een metalliseringsproces ontstaan gedefinieerde geleiders. Ter fixatie worden de interposers op het textiel gestikt. De aansluiting op de textiele schakeling gebeurt door het stikken van geleidend garen (Figuur 2).

Resultaten

Na simulatie en optimalisatie van de deelcomponenten voor de 2-componenten-interposer wordt de conceptie en fabricage van de bijbehorende gereedschappen uitgevoerd, evenals de optimalisatie van de gereedschapscomponenten. Een uitdaging bij de tweefasige productie van de interposers is het demontageproces van de miniatuurvormdelen en het beperkte procesvenster.

Op de functionele interposers wordt in de volgende stap door partiële metallisering in een galvaniseerproces een coating van koper, nikkel en goud aangebracht. De projectpartners hebben met de definitieve interposers functionele tests uitgevoerd en een demonstrator opgebouwd (Figuur 3).

Contactpersoon: Thomas Wagenknecht, Tel. 0341 4941603, wagenknecht@kuz-leipzig.de
Subsidieverstrekker: BMBF, FKZ: 16ES0683