Formbare elektronische Systeme Elektronik auf Kleidung passt sich dem Träger an

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Covestro Deutschland AG

SPEA GmbH Systeme f. professionelle Elektronik und Automation

ET System electronic GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

LEDs sitzen auf dem weichen Stoff der Kleidung oder Sensoren überwachen Vitalfunktionen: Dank dehn- und formbarer Folien lassen sich elektronische Komponenten auf Kleidung bringen.

Leuchtende Kleidung, die ihren Träger beispielsweise vor einem Unfall schützen soll, ist mit LEDs möglich. Dabei sitzen die Leuchtdioden nicht auf einer Platte oder einem Streifen, sondern auf einem weichen Stück Stoff. Kern der Entwicklung ist ein elektronisches System, das die Bewegungen des Trägers mitmacht, ohne dabei in seinen Funktionen beeinträchtigt zu werden. Das System besteht aus einer dehn- und formbaren Folie aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) von Covestro. Sie ist das Trägermaterial für die kupfernen Leiterbahnen, die mäanderförmig angeordnet sind und dadurch ebenfalls gedehnt und gebogen werden können.

Leiterbahnen haften sehr gut

Die smarten Schaltungen werden in einem mehrstufigen Prozess hergestellt: Zuerst werden Kupferfolien mit Laminierung mit den Polyurethanfolien verbunden. Bei einem anschließenden Strukturierungsschritt entstehen die Leiterbahnen, die sehr gut haften. Die beschichteten Folien werden durch konventionelles Thermoformen in die gewünschte Form gebracht. „Die Folien sind unempfindlich gegen die üblichen Ätz- und Belichtungsverfahren“, sagt Covestro-Folienexperte Wolfgang Stenbeck. „Man kann die formbaren elektronischen Systeme auch direkt auf Textilien auflaminieren, wie im Fall des leuchtenden Kleids.“

Die Fertigungstechnik wurde im Rahmen verschiedener, von der EU-Kommission geförderter Projekte, entwickelt. Ziel ist es, so genannte 2,5-dimensionale elektronische Schaltungen kostengünstig mit Hilfe herkömmlicher Formverfahren herzustellen. Die frei geformten Bauteile lassen sich nahtlos in energieeffiziente Elektronikkomponenten integrieren. Sie können mit Standardausrüstungen der Leiterplattenindustrie verarbeitet werden und sind auch für Anwendungen bei höheren Stromstärken oder Spannungen geeignet.

Vielfältige Möglichkeiten mit smarten Textilien

Die smarten Schaltungen erfüllen noch eine Reihe weiterer Kundenwünsche und eignen sich deshalb für Anwendungen in verschiedenen Branchen. Gegenüber herkömmlichen Elektronikkomponenten zeichnen sie sich durch größere Gestaltungsfreiheit und Sicherheit aus und ermöglichen nachhaltigere Produkte aufgrund des geringeren Materialeinsatzes. Allein für smarte Textilien eröffnen sich viele Möglichkeiten: Neben Modeartikeln wie dem leuchtenden Kleid finden frei formbare elektronische Systeme bereits Einsatz in Unterwäsche, wo sie die Herzfrequenz und Atmung überwachen. Athleten unterstützen sie bei der Kontrolle ihres Trainings, Patienten bei der Therapie.

Ein von der EU gefördertes Projekt trägt den Namen TERASEL. Damit lassen sich beispielsweise modulare Teile für den Autoinnenraum fertigen, in die bereits alle Funktionen integriert sind. Damit ist auch der Weg frei für neue Beleuchtungskonzepte im Autointerieur und in Gebäuden, wo Designer und Architekten LEDs genau dort positionieren können, wo sie am meisten gebraucht werden.

In der Unterhaltungselektronik unterstützen die smarten Schaltungen den Trend zur weiteren Miniaturisierung von Bauteilen: Sie können direkt in die äußere Hülle von Produkten eingebettet werden. Die Stretchable-Circuit-Board- (SCB-) Technik zur Herstellung dehnbarer elektronischer Schaltungen wurde bereits zuvor im Rahmen des europäischen STELLA-Projekts entwickelt. Federführend waren dabei das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) und die Technische Universität Berlin. Die beschichteten TPU-Folien können wiederholt bis zu 60 Prozent gedehnt werden, einmalig sogar bis zu 300 Prozent.

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