Platform for Large Area Conformable Electronics by InTegration – PLACE-it (248048-FP7-ICT-2009.3.3b)

Abstract

Ziel des EU-Projektes PLACE-it war die Schaffung einer Industrieplattform für dünne und leichte optoelektronische Systeme, die nicht nur für die individuelle Gestaltung, sondern auch für körpernahe Anwendungen in den Bereichen Wellness und Gesundheit geeignet sind. Einzelne Entwicklungen zu großflächiger Elektronik für flexible, elastische und textile Technologien wurden hierzu gebündelt und gemeinsam systematisch weiterentwickelt. Dafür galt es, die verschiedenartigen Ansätze von Substrat-Folien, wie auch elastische und textile Technologien zu integrieren. Im Einzelnen beinhaltete das Projekt:

  • die Entwicklung einer Plattform zur Integration von optoelektronischen Technologien auf Folien, sowie elastischen und textilen Systemen
  • den Aufbau von elektronischen Bauteilen zur Lichtemission und -detektion auf der Basis von Folien, elastischen und textilen Substraten
  • Designvorgaben zur industriellen Auslegung von lichtemittierenden flexiblen Oberflächen und Textilien sowie den
  • Aufbau von Demonstratoren für Lichtanwendungen.

Im Vordergrund von PLACE-it  standen Leuchtsysteme, bei denen die optimale Energie-verwertung und die geringe Baugröße von neuen Technologien wie LEDs und OLEDs (organische Leuchtdioden) genutzt werden. Diese Systeme sollen in beliebiger Form gestaltet oder in die Umgebung eingebunden werden können. Vorteil der Kombination von technischer Funktion und Licht in lichtemittierenden flexiblen Oberflächen und Textilien ist deren Dehnbarkeit und Bequemlichkeit.

Aufgabenstellung


Inhalt des Projektes PLACE-it war die  Entwicklung einer Technologieplattform, um flexible großflächige elektronische Systeme, basierend aus Folien, dehnbaren und textilen Substraten zu realisieren. Diese Plattform soll die Kombination dieser unterschiedlichen Substrate zu neuen optoelektronischen und "schmiegsamen" bzw. drapierbaren Systemen, mit Anwendungen im Bereich Medizin und Automotive ermöglichen.

Lösungsweg

Im Rahmen des Projektes wurden von 12 Partnern, u. a. PHILIPS Research (NL), Freudenberg Forschungsdienste (D), IMEC (B), Centexbel (B), Grupo Antolin (E), Zentrum für Medizinische Forschung (D), Ohmatex (DK), Technologien aus den Bereichen der flexiblen, dehnbaren und textilen Elektronik analysiert, weiterentwickelt und in einer Technologieplattform implementiert.
Im TITV Greiz wurde die Functional Sequin Device-Technologie (FSD-Technologie) entwickelt. Sie ermöglicht die automatisierte Montage und Verbindung elektronischer Bauelemente auf Textilien.
Die FSD-Technologie ist eine gezielte Weiterentwicklung der in der Sticktechnik bekannten Paillettentechnik. Im modischen Bereich werden mittels der Stickmaschine Pailletten automatisch auf dem Textil fixiert. Die verwendeten Pailletten bestehen aus Kunststoff. Im Rahmen der Entwicklung wurden diese durch spezielle Substrate aus der Elektronikindustrie substituiert. Diese werden mit entsprechendem Schaltungslayout versehen. Im anschließenden Bestückungsprozess werden elektronische Komponenten, wie LEDs, auf diese "Pailletten" aufgebracht. Die Paillette erhält eine zusätzliche Funktion.
Kern dieser Entwicklung ist einerseits diese funktionelle Paillette (FSD) selbst bzw. die Technologie zur Verarbeitung dieser mittels der Sticktechnologie. Die FSD-Technologie nutzt die an der Stickmaschine vorhanden Einrichtungen. Die Verbindung und Verschaltung der FSDs miteinander bzw. mit anderen Komponenten erfolgt mittels leitfähiger Garne.

Abb. 1: Demonstrator: Bandage zur Behandlung des Karpaltunnelsyndroms
Abb. 1: Demonstrator: Bandage zur Behandlung des Karpaltunnelsyndroms
Abb. 2: Verarbeitung der FSD an der Stickmaschine
Abb. 2: Verarbeitung der FSD an der Stickmaschine

Anwendung

Die FSD-Technologie ermöglicht eine automatisierte Verbindung von elektronischen Komponenten auf und mit textilen Substraten. Es kommen Standardprozesse der Elektronik- und der Textilindustrie zur Anwendung.
Die Art der zum Einsatz kommenden elektronischen Komponenten ist nicht auf LEDs begrenzt. Somit können nicht nur Lichtquellen realisiert werden, sondern auch Sensoren oder andere elektronische Komponenten. Denkbar sind Temperatur-, Feuchte- und Bewegungssensoren. Jedwede elektronische Komponente kann auf ein derartiges Trägersubstrat aufgebracht werden. Die Grenzen werden durch die Bauteilgröße, Anzahl der notwendigen Kontaktierungspunkte und die maximale Größe der FSD selbst bestimmt.
Es ist möglich, eine komplette Sensoreinheit mit Optionen zur Kommunikation auf einem FSD-Modul als autarkes System unterzubringen. Damit kann die FSD-Technologie die Sensorierung  der Schutz- bzw. Arbeitskleidung oder der medizinischen Anwendungen revolutionieren.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (FH) Kay Ullrich

 
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