Die Situation
Die Produktion von elektronischen Textilien ist noch immer eine Herausforderung, weil dafür viel Handarbeit nötig ist. So müssen elektrische Verbindungen in der Regel durch Handlöten, Druckknopfmontage und andere manuelle Techniken hergestellt werden. Entsprechend groß ist der Arbeitsaufwand, der in Hochlohnländern zu entsprechend hohen Produktionskosten führt.
Das Projekt
Im Projekt WelConTex2 hat das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM daher untersucht, inwieweit sich Ultraschall-Kunststoffschweißverfahren eignen, die Produktion zu automatisieren. Dabei werden elektrisch leitfähige Garne und Bänder sowie elektronische Module mithilfe von thermoplastischen Kunststofffolien verschweißt. Damit entfallen bisher notwendige manuelle Arbeitsschritte – Leiterisolierungen etwa müssen nicht mehr partiell abgelöst werden, um Drähte zu verlöten. Auch die spröden Lötkontakte müssen nicht mehr verkapselt werden.
Während des Projektes wurde unter anderem das Punktschweißen genauer untersucht. Dieses eignet sich sehr gut, um gestickte oder gestrickte Metall-Polymer-Hybridgarne, metallisierte Polymergarne oder gedruckte Elektronik zu kontaktieren. Genauso können damit elektronische Baugruppen in Textilien integriert werden. Untersucht wurde auch das sogenannte kontinuierliche Rollnahtschweißen. Mit diesem Verfahren werden leitfähige Bändern mit textilen Leitern für großflächige Heiz- und Sensortextilien kontaktiert. Die Forscher erarbeiteten ferner Lösungen für geeignete Schweißwerkzeuge, Prozessparameter sowie Designrichtlinien für verschiedene Materialkombinationen. Sie führten darüber hinaus Zuverlässigkeitstests durch, um die Alterung und die Langzeitstabilität der Verbindungen zu untersuchen.
Der Nutzen für den Mittelstand
Kleinen und mittleren Unternehmen steht jetzt eine neue effiziente Fügetechnik für eine Vielzahl von Kontaktierungsvarianten bei der Herstellung von E-Textilien zur Verfügung. Die untersuchten Ultraschall-Schweißprozesse verringern den Energie- und Materialverbrauch. Aufgrund des bereits vorhandenen Equipments und Know-hows zum Ultraschallschweißen in der Textilindustrie lassen sich die neuen Verfahren kurz- bis mittelfristig einsetzen. Entscheidend ist, dass sich die Schweißverfahren schnell auf industriellen Maßstab hochskalieren lassen.
Ansprechpartner
Christian Dils
christian.dils@izm.fraunhofer.de
+49 30 46403 208
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" 278 EN.