Entwicklung eines leitfähigen Garnes mit besonderer Eignung für sticktechnische Anwendungen

Projektlaufzeit:

01/2013 - 12/2014

Projektleitung (Fakultät):

Frau Prof. Dr. Silke Heßberg (Automobil- und Maschinenbau)

Kontakt:

Frau Prof. Dr. Silke Heßberg

+49 (3765) 5521 20
Silke.Hessbergfh-zwickaude

Kooperationspartner:

Otto Dotzauer KG, Spitzen u. Stickereien, Auerbach
MEXON Automatisierungs- und Steuerungstechnik OHG, Oelsnitz OT Taltitz
LUVO-Impex GmbH; Oelsnitz

Fördermittelgeber:

BMWi

Stichworte bzw. Deskriptoren:

Smart Textiles; Technische Textilien; technisches Sticken; textile Elektronik

Situation

Gegenwärtig ist die Zusammenführung von Textilien und elektronischen Komponenten ein äußerst aktueller Forschungsbereich. Die damit herstellbaren Smart Textiles bieten die Möglichkeit, zukünftig sogenannte intelligente Textilien für verschiedenste Einsatzzwecke anzubieten, insbesondere gibt es Lösungen für die Bereiche:

  • Gesundheit (Überwachung von Körperdaten) und Wellness
  • Kommunikation
  • persönliche Schutzausrüstung/ Arbeitsschutzbekleidung
  • Outdoor-, Sport- und Freizeitbekleidung

Um zu dauerhaft nutzbaren Produkten zu kommen, sind derzeit noch zahlreiche technische Details weiter zu entwickeln. Dies beginnt bei leitfähigen Garnen (mit sehr guten spezifischen Leitfähigkeitswerten) und setzt sich fort mit der Kontaktierung zwischen Textil und Elektronik sowie der Stromversorgung.

Grundsätzlich eignen sich textile Technologien sehr gut zur Integration elektronischer Komponenten, wobei besonders das Sticken hervorzuheben ist. Das Sticken ermöglicht es, auf einer Fläche frei wählbar Komponenten mit hoher Genauigkeit zu platzieren.

Aufgabe

Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer funktionssicheren Kontaktierung zwischen Textil und Elektronik mittels Sticktechnologie am Beispiel der Fertigung von Prototypen für textile Touchpads (textile Leiterplatte mit integrierter Sensorik) für verschiedene Anwendungsfelder. Es werden 4 Schwerpunkte verfolgt:

  1. Entwicklung eines elektrisch leitfähigen Garns mit besonderer Eignung für sticktechnische Anwendungen
  2. Entwicklung einer sicheren Sticktechnologie für den Mehrkopfautomaten zur Herstellung von textilen Leiterplatten durch Besticken mit elektrischen Mikrobauelementen und den Leiterbahnen als Basis für die Serienfertigung
  3. Entwicklung eines Verfahrens zur exakten Positionierung der elektrischen Mikrobauteile auf der textilen Platine und Herstellung einer dauerhaften mechanischen und elektrischen Verbindung
  4. Zusammenführung der Komponenten zum textilen Touchpad

Ergebnis

Es wurde zunächst ein leitfähiges, nach Außen isoliertes Garn für den Stickprozess entwickelt, welches sich durch eine exzellente elektrische Leitfähigkeit und sehr gute Verstickbarkeit direkt durch die Nadel auszeichnet. Auch ist es möglich, Fadenüberkreuzungen ohne Kurzschluss zu sticken.
Zur weiteren Automatisierung des Stickprozesses sind spezielle Bauteilträger entstanden, die unter Nutzung einer speziellen Pailletteneinrichtung exakt auf dem Stickgrund positioniert werden können. Die Kontaktierung der Bauteilträger erfolgte dabei zunächst mit dem leitfähigen Garn. Danach wurden für den Lotauftrag ein Dispenser und für das Löten ein „Thermocutter“ eingesetzt, welche an einer speziellen Stickmaschine zur Verfügung standen.
Das Stickgarn, die Bauteilträger und die Kontaktierungen wurden nach textilphysikalischen, elektrotechnischen und automobilen Normen geprüft (Scheuerbeständigkeit, Knickbeanspruchungen, Klimaverhalten, Waschbeständigkeit) und konnten alle Anforderungen erfüllen.

textiles Touchpad

Anhang

Bild 1 zum Ergebnis: textiles Touchpad