Kostengünstige AVT für Smart Textiles

Entwicklung von kostengünstigen Aufbau- und Verbindungstechnologien für textilintegrierte Steckverbinder und Mikrosysteme (AiF 15953 N)

In den letzten Jahren wurden in dem neuen Gebiet Smart Textiles viele Entwicklungen vorangetrieben und Erwartungen für kommerziell erfolgreiche Produkte in Massenmärkten geweckt. Insbesondere wurden Funktionsmuster und Demonstratoren vorgestellt. Produkte sind im Regelfall nicht zu finden.

Ziel des Vorhabens ist es daher die Vermarktungschancen von Smart Textiles durch die Entwicklung von kostengünstigen Aufbau- und Verbindungstechnologien für die Textilintegration von Steckverbindern und Mikrosystemen deutlich zu erhöhen.

Dazu wurden Aufbau- und Verbindungstechniken für textilintegrierte Leiter und der Elektroindustrie analysiert. Aus dieser Analyse wurden Konzepte für die rationelle Kontaktierung von Steckverbindern und Bauteilen, bzw. Modulen in textilen Flächen aufgestellt sowie Demonstratoren erfolgreich hergestellt. Zur Integration von elektronischen Bauteilen und Modulen in Textilien wurde ein Konzept erarbeitet, das eine Fertigung Rolle-zu-Rolle ermöglicht.

Dazu wurden textile Bänder mit integrierten Leitern gezielt und reproduzierbar mit einem Laser abisoliert, so dass diese einem Lötroboter zugeführt werden können. Für diesen Lötroboter wurde eine automatisierte, ansteuerbare Einspannung speziell konstruiert und mit einer optischen Bilderkennung aufgebaut. An das gespannte und korrekt positionierte Textil können definiert Bauteile zugeführt und positioniert werden, so dass ein sicheres Löten möglich wird. Der Lötprozess wurde angepasst und eingerichtet. Die integrierten Bauteile wurden anschließend vergossen, so dass diese mechanisch geschützt sind. Die Arbeitszeit zur Integration der Bauteile in textile Bänder wurde mit diesem Aufbau um den Faktor 30 verringert. Die integrierten Bauteile wurden in Waschversuchen und auf einer dynamischen Prüfeinrichtung geprüft.

Für die rationelle Kontaktierung von Steckverbindern an Smart Textiles wurden erfolgreich zwei Verbindungstechniken kombiniert. Zuerst wurden zur Kontaktierung von mehreren Leitern in Textilien erfolgreich Schneid-Klemm-Steckverbinder an textilintegrierte Leiter kontaktiert und in einem zweiten Schritt über einen Interposer mit Kontaktträgern von alltagstauglichen Steckverbindern verbunden. Sowohl der Interposer als auch die Kontaktierung des Schneid-Klemm-Steckverbinders sind rationell und automatisierbar herstellbar. Dadurch erhält man einen alltagstauglichen und kostengünstigen Steckverbinder. Ein so zu kontaktierendes Steckverbindersystem existiert bisher für Smart Textiles nicht. Es stellt einen Entwicklungssprung für eine rationelle Fertigung von Smart Textiles dar. Durch dieses Vorhaben lassen sich Kontaktierungszeiten für Steckverbinder um den Faktor 30 bis 40 reduzieren. Die im Vorhaben entwickelten Demonstratoren belegen dies.

In der Summe wurden im Forschungsvorhaben Fertigungsprozesse entworfen, konzipiert, konstruiert, aufgebaut und versuchsweise getestet, die eine rationelle Kontaktierung von Steckverbindern und elektronischen Bauteilen an, bzw. in Textilien ermöglichen.

Das Forschungsvorhaben wurde durch einen Zuschuss des Forschungskuratoriums Textil aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) durch die AiF finanziell gefördert.

Der Forschungsbericht kann bei Südwesttextil als Printversion abgerufen werden. Angelika Kläger, Tel. +49 711 21050-14, [javascript protected email address].

Foto: ITV, Denkendorf