Projekt wspólny TexaS – modułowy system dla inteligentnych tekstyliów

Abb. 1 (po lewej): Ostateczna koncepcja interpozera 2K

Abb. 2 (po prawej): Możliwy tekstylny sposób podłączenia interpozytora: nici przyczepne (zielone), nici kontaktowe (czerwone)

Abb. 3: Demonstrator technologii z naszytymi i częściowo obszytymi interposersami (Źródło: TITV e. V., Greiz)

Techniczne tekstylia są wykorzystywane na różne sposoby ze względu na ich korzystne właściwości. Te zalety wynikają z dużej elastyczności i zmienności używanych materiałów. Zastosowania tekstyliów technicznych obejmują nie tylko odzież, ale także wiele innych dziedzin, na przykład wnętrza samochodów.

Podniesienie funkcjonalności tekstyliów poprzez integrację tekstylno-elektronicznych układów z komponentami elektronicznymi można osiągnąć poprzez ich połączenie. Istnieje wiele technologii służących do podłączenia elementów elektronicznych (czujników, aktuatorów) do tekstyliów technicznych, jednak nadal często są to rozwiązania nieelastyczne i nie pozwalają na wymianę różnych komponentów. Taka modularność ma zostać osiągnięta w ramach tego projektu badawczego.

Razem ku innowacyjnym rozwiązaniom

Ogólnym celem projektu jest rozwijanie tekstylno-bazowanych i tekstylno-integrowanych
mikroelektronicznych systemów. Podłączenie elementów peryferyjnych i wymiennych komponentów ma być realizowane przy użyciu taniej technologii produkcji. Skupiamy się na opracowaniu niezawodnych, wydajnych i kompatybilnych rozwiązań kontaktowych i zasilających dla zmiennej funkcjonalności.

Następujący partnerzy konsorcjum zrealizowali ten projekt:

- Instytut Badań Tekstyliów Turyngii-Vogtland, Greiz (koordynator)
- WESKO GmbH, Stollberg
- Robert Bosch GmbH, Renningen
- DFKI Interactive Textilien, Berlin
- Smart Battery Solutions GmbH, Kleinostheim
- ZSK Stickmaschinen GmbH, Krefeld
- Centrum Tworzyw Sztucznych w Lipsku gGmbH, Lipsk

Podprojekt KUZ: Opracowanie rozwiązań technicznych i narzędziowych do wtrysku tekstylnych interpozerów i elementów kontaktowych

Centrum Tworzyw Sztucznych w Lipsku (KUZ) realizuje w ramach projektu techniczną implementację poszczególnych procesów. Do tego należy opracowanie i dostarczenie układów przełączających (interpozerów), które umożliwiają kontakt elektronicznych komponentów (czujników, aktuatorów) z tekstylnymi podłożami za pomocą wymiennych płytek montażowych.

Ostatecznym koncepcją interpozera jest mikroelement, składający się z dwóch różnych komponentów (rys. 1). Produkcja odpowiednich elementów formowanych odbywa się z termoplastycznych tworzyw sztucznych na mikrowtryskarkach opracowanych w KUZ, co pozwala na tworzenie interpozerów o złożonej geometrii.

Do przewodzących ścieżek i kontaktów stosuje się komponenty pokrywalne metalizacją wraz z materiałem izolującym. Po procesie metalizacji powstają określone ścieżki przewodzące. Aby zamocować interpozer, są one naszywane na tekstylne podłoże. Kontakt z tekstylnym układem realizowany jest przez naszywanie przewodzących nici (rys. 2).

Wyniki

Po symulacji i optymalizacji poszczególnych elementów dla dwuskładnikowego interpozera, następuje koncepcja i produkcja odpowiednich narzędzi oraz optymalizacja ich komponentów. Wyzwanie przy dwustopniowej produkcji interpozera stanowi odformowanie miniaturowych elementów formowanych oraz ograniczone okno procesowe.

Na funkcjonalne interpozerki nakłada się w kolejnym kroku powłokę z miedzi, niklu i złota poprzez proces galwanizacji, częściowo metalizując je. Partnerzy projektu przeprowadzili testy funkcjonalne finalnych interpozerów i zbudowali demonstrator (rys. 3).

Osoba kontaktowa: Thomas Wagenknecht, tel. 0341 4941603, wagenknecht@kuz-leipzig.de
Darczyńca: BMBF, FKZ: 16ES0683