Universelle Heizseilkonstruktion mit modularem Aufbau zur textiltechnologischen Integration – Heatrope
(INNO-KOM-Ost MF130065)

Abstract

Das TITV Greiz dimensioniert und simuliert kundenspezifische Heizsysteme. Aufbauend auf vorhandenen Berechnungsalgorithmen und Simulationen wird die Entwicklung für verschiedene Anwendungen dimensioniert. Ziel des Projektes war die Entwicklung einer Seilkonstruktion zur gezielten Einstellung der Heizleistung pro laufenden Meter bzw. der Zieltemperatur. Durch gezielte Kontaktierung / nicht Kontaktierung über den sich in der Länge bildenden Fadenwiderstand wird die Leistung über  den Schuss- bzw. Kettfaden festgelegt. Das innovative Konzept des Heizseils beruht auf der Grundlage des über die Webbindung einstellbaren ohmschen Widerstandes des Heizleiters durch gezielte Kontaktierung der Elektroden. Je nach gewünschter Größe des Heizareals und der Wärmeverteilung können verschiedene Heizseile mit verschiedenen Leistungsstufen mit integrierten Zuleitungen in Textilien positioniert werden.

Aufgabenstellung

Der Wunsch von Designern und Konfektionären ist ein flexibles, textiles Heizsystem, welches das Design nicht einschränkt oder kein spezielles elektrotechnisches Fachwissen voraussetzt. Man benötigt einfache und sichere Systeme. Bisher scheitern frei zuschneidbare flexible Heizsysteme, egal ob in flächiger oder fadenförmiger Auslegung, meist an den Zuleitungen und deren Auslegungen. Prinzipiell bestehen textile Heizsysteme meist aus zwei Elektroden und einer Vielzahl von Heizleitern (Parallelschaltung), einer Heizfläche (gedruckt) oder mittels Verlegetechnik positionierte Heizleiter auf einem Untergrund. Diese Heizsysteme galt es, in einer Seilstruktur zu implementieren.
 

CAD-Modellierung Heizseil
Abb. 1: CAD-Modellierung Heizseil

Lösungsweg

Im Rahmen der Entwicklung wurden mehrere verschiedene gewebte Seilkonstruktionen entwickelt. Der grundlegende Aufbau des Heizseils besteht aus unterschiedlichen Kett- und Schussfäden. Kettfäden bilden einerseits die dreidimensionale Struktur und sind als nichtleitfähige Fäden für den Gesamtaufbau verantwortlich. Mittels zusätzlichen hochleitfähigen Fäden/Litzen werden die Zuleitungen realisiert. Der leitfähige Schussfaden bindet mehrlagig mit der Kette ab. Das Heizseil basiert in seinem Aufbau einer Parallelschaltung. Der Heizleiter (Schussmaterial) wurde durch gezielte Kontaktierung mit den Zuleitungen (leitfähiges Kettmaterial) parallel verschalten. Der Heizwiderstand bzw. Heizleistung wird über die Fadendichte des Heizleiters und die gezielte Isolation bzw. Kontaktierung zu den Zuleitungen bestimmt.

Der Vorteil dieser Konstruktion ist, dass das Heizseil mit nur einseitigem Anschluss das gesamte Seilsystem heizt. Die Leistung ist dabei einstellbar über die Varianz der Dichte, Dicke des Seiles, Rapport, Schussfadenmaterial. Dies erlaubt eine Vordimensionierung der Seile für unterschiedliche Heizleistungen. Damit sind Heizmodule bei gleicher Heizleistung in der Länge frei wählbar. Es sind keine zusätzlichen Heizdimensionierungen nötig. Das innovative neu entwickelte Heizseil bietet folgende Vorteile:

  • Kontaktierung einseitig
  • Kontaktierung Plug 'n' Play
  • Vordimensioniert
  • Frei in Länge schneidbar
  • Kombination verschiedener Leistungsmodi möglich.


Anwendungen


Die neu entwickelten Heizseile haben gegenüber den am Markt befindlichen Heiztextilien den Vorteil, als Baukasten genutzt werden zu können. Die Seillänge kann bei gleicher Heizleistung frei vom Anwender angepasst bzw. geschnitten werden. Das Seil kann auf unterschiedliche Grundmaterialien in individueller Form mittels Stickmaschine verlegt oder direkt als Seil/Schnur verwendet werden. Diese textilen Heizungen mittels Heizseil können individuell in freier Formgebung verarbeitet werden. Die Anwendungsfelder erschließen sich einerseits in der seilverarbeitenden Industrie und anderseits bei Branchen, die flexible Flächenheizungen einsetzen wollen. Anfragen von Unternehmen zeigen, dass beheizbare Textilien von hohem Interesse für Produktinnovationen sind. Zu den ausgewählten Zielmärkten zählen:

  • Drahtseilindustrie
  • Automotiv
  • Bau
  • Anwendungen Sensorik und Aktuatorik.
     
Seilkonstruktion mit zwei integrierten Zuleitungen
Abb. 2: Seilkonstruktion mit zwei integrierten Zuleitungen, elektrisch isoliert, mittig positioniert
Zwei Heizseile unterschiedlicher Leistung miteinander verbunden und auf Träger mittels Sticktechnik fixiert
Abb. 3: Zwei Heizseile unterschiedlicher Leistung miteinander verbunden und auf Träger mittels Sticktechnik fixiert (links geringere Leistung), 100W/m² bei 12V, Dimension: 0,65 m x 0,65 m, Kontaktierung mittig oben

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (FH) Volkmar Reichmann

 
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