Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Effektive Herstellungsmethoden von Smart textiles durch Kombination von gewebten und gedruckten Leiterbahnen als elektrisch leifähige Hybridstrukturen

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer hybriden Herstellungstechnologie zur effizienten Fertigung von elektrisch leitfähigen Strukturen, die flexibel und anwendungsspezifisch umgesetzt werden kann. Dazu werden die Vorteile der webtechnischen Flächenerzeugung wie hohe Produktivität, Einarbeitung von elektrischen Leitern mit hoher Leitfähigkeit und Stromtragfähigkeit, hohe Knickbruchbeständigkeit der Leiterbahnen mit den Vorteilen des elektrisch leitfähigen Druckes, z. B. sehr große Musterfreiheit, einfache Leistungsanpassung über Strukturweiten und Druckmedienformulierungen kombiniert. Die Entwicklung ist auf die Kompensation der Schwachpunkte der einen Technologie durch die Vorteile der anderen ausgelegt. Es entsteht ein komplementär ergänzendes System gewebt-gedruckter Hybridstrukturen. Die Kombination beider Verfahren stellt eine interessante neue Technologie für die Erzeugung textiler Schaltkreise mit adressierbaren Bauteilen, Sensorflächen mit haptischem Feedback, z. B. Aufdruck einer geometrisch überhöhten Struktur auf ein gewebtes BUS-System, oder auch Freiform-Heizflächen dar. Sie kann in der Perspektive als „Baukastensystem“ durch KMU der Weberei und auf Drucktechnologie spezialisierte Unternehmen der Textilveredlung umgesetzt werden. Die Technologie ermöglicht den KMU, effektiv hergestellte neuartige und zuverlässige Produkte anzubieten.

Beispielhaft zielen die Arbeiten des Projektes auf den Fokus flächiger Anwendungen für Sicherheitskleidung. Die drucktechnische Funktionalisierung mittels Siebdruck oder Pulverbeschichtung und selektivem Lasersintern auf einer elektrisch leitfähig vorstrukturierten gewebten Fläche wird als Schaltungsträger für adressierbare LEDs eingesetzt. Sicherheitskleidungen, die im Projekt mit diesen Funktionen ausgestattet werden, sind Leuchtbekleidung im Transportwesen sowie Sicherheitsbekleidung für Arbeiter mit kollaborierenden Robotern.

Ergebniszusammenfassung:

In diesem Projekt ist eine Herstellungstechnologie zur effizienten Fertigung von elektrisch leitfähigen Strukturen als hybrides System aus elektrisch leitfähigem Gewebe und elektrisch leitfähigem Druck entwickelt worden. Als Technologien werden hierbei die Mehrlagengewebefertigung, der Siebdruck und das selektive Lasersintern (SLS) angewendet. Diese gestatten die Realisierung geringer Leiterbahnwiderstände kombiniert mit einer hohen geometrischen Flexibilität, die mittels konventioneller textiler Technologien nicht erreichbar sind. Somit können die Vorteile der webtechnischen Flächenerzeugung mit den Vorteilen des elektrisch leitfähigen Druckes kombiniert werden. Weitere Projektschwerpunkte sind die Veredlung der Grenzfläche zwischen Gewebe und leitfähigem Druck sowie Zuverlässigkeitsuntersuchungen.

Diese hybride Herstellungstechnologie gestattet die Realisierung von elektrisch leitfähigen Strukturen, die flexibel und anwendungsspezifisch umgesetzt werden können. Dazu werden die Vorteile der webtechnischen Flächenerzeugung wie hohe Produktivität, Einarbeitung von elektrischen Leitern mit hoher Leitfähigkeit und Stromtragfähigkeit, hohe Knickbruchbeständigkeit der Leiterbahnen mit den Vorteilen des elektrisch leitfähigen Druckes, z. B. sehr große Musterfreiheit, einfache Leistungsanpassung über Strukturweiten und Druckmedienformulierungen kombiniert. Die Entwicklung ist auf die Kompensation der Schwachpunkte der einen Technologie durch die Vorteile der anderen ausgelegt. Beispielhaft zielen die Arbeiten des Projektes auf den Fokus flächiger Anwendungen für Sicherheitskleidung. Die drucktechnische Funktionalisierung wird als Schaltungsträger für adressierbare LEDs auf einer elektrisch leitfähig vorstrukturierten, gewebten Fläche eingesetzt. Die Anwender möglicher Endprodukte kommen aus den Bereichen der Smart Textiles, der PSA (Persönliche Schutzausrüstung), der Medizintechnik, der Automobilindustrie und der Elektronikindustrie.