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27.02.17 – TITV Greiz — read English version

Textilbasierte Sensorik mit neuen Anwendungsfeldern

Am TITV Greiz wurden textilbasierte Sensoren entwickelt und getestet, bei denen die Sensoreigenschaften aus dem Textil selbst hervorgehen.

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Sensormatrix (Trägermaterial Abstandsgewirke) mit eingebetteten Sensoren aus piezoresistivem Schaumstoff zur Auflagedruckmessung mit Kontaktierungspunkten (Photo: TITV Greiz)

 

Sensoren sind die Grundvoraussetzung und ein Hauptimpulsgeber für Funktionstextilien. Insbesondere 3D-Textilien in Form von Abstandsgewirken oder - geweben bieten Raum für die Sensorintegration und besitzen die für viele Anwendungsfälle benötigte elastische Rückstellkraft. Ausgehend von einer Marktanalysen für Smart Textiles stand dabei die Auflagedruckmessung im Mittelpunkt der Untersuchungen des Forschungsvorhabens am TITV Greiz

Zur Herstellung der textilbasierten Sensoren kamen die Web-, Wirk- und Flechttechnik sowie weiterentwickelte Beschichtungstechniken zum Einsatz, wobei das örtlich aufgelöste Abgreifen von Sensorsignalen über ein Netzwerk aus elektrisch leitfähigen Fäden erfolgt. Die sensorisierte Fläche bleibt frei von textilfremden Bestandteilen. Die Messung von Kräften bzw. Drücken erfolgt mittels piezoresistiver Signalwandler, für die Feuchte- und Temperaturmessung werden die Widerstandänderung durch Hygroskopizität oder Quellung bzw. die Widerstandsänderung von Leitern sowie der thermoelektrische Effekt bei gewebten Thermoelementen eingesetzt. Ein weiterer Teil des Forschungsvorhabens beschäftigte sich mit der Anbindung der textilen Sensoren an Auswerteeinheiten, der Minimierung des Einflusses von Umgebungsbedingungen und Querempfindlichkeiten sowie der Sicherung der Reproduzierbarkeit der Sensorkennlinien.

Die Signalweiterleitung und die Kontaktierung an Auswerteeinheiten erfolgten unter Nutzung textiltypischer Verbindungstechniken wie Nähen, Sticken, Knöpfen oder Nieten. Lötverbindungen wurden unter Verwendung niedrigschmelzender Lote hergestellt.

Um die textilen Sensoren unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen zu machen, erfolgte eine Passivierung durch partielle Beschichtung mit Polymerpasten. Weiterhin wurden die im Gebrauch auftretenden Belastungen in zeitraffenden Laboruntersuchungen simuliert und zuverlässigkeitserhöhende Maßnahmen abgeleitet.

Mit textilbasierten Sensoren lassen sich interessante Produkte mit neuen Funktionen entwickeln, die die Möglichkeiten der Kombination von konventionellen Sensoren und Textilien sowohl hinsichtlich technischer Parameter wie Baugröße, Flexibilität, Ansprechzeit und Anwendungssicherheit als auch bezüglich der Fertigungskosten übersteigen.

Die erreichbare hohe Integrationstiefe von Sensorik und Textil eröffnet neue Einsatzgebiete und führt zu einer erhöhten Akzeptanz beim Anwender insbesondere bei körpernah applizierter Sensorik im medizinischen und Wellnessbereich. Industrielle Anwendungsmöglichkeiten der textilbasierten Sensoren werden vorrangig bei Medizintextilien, Monitoring von Wohlbefinden und Gesundheit, intelligenten Unterstützungsfunktionen, sensorischen Funktionstextilien im Automobil sowie sensorintegrierter Bekleidung für Sicherheit und Kommunikation gesehen.

Erste Anwendungen wurden bei der flächenhaften Überwachung von Druckkräften und Feuchtigkeit bei Bauwerken realisiert. Der Schlussbericht des IGF-Vorhabens 18435 BR ist für die interessierte Öffentlichkeit in der Bundesrepublik Deutschland verfügbar.

Das IGF-Vorhaben 18435 BR der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Textil wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemein-schaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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