Ziel der Entwicklung

Für funktionale Textilien und Bekleidung, die derzeit für medizinisch- diagnostische oder rehabilitative Anwendungen oder als Smart- Textiles in Anwendung und Entwicklung sind, sind am Textil auch Leitungen notwendig, um bestimmte Signale zu übertragen. Signalleitungen müssen stets in ausreichendem Maße abgeschirmt sein. Diese Leitungen sollen entsprechend ihrer unmittelbaren Umgebung möglichst einen textilen Charakter aufweisen. Daraus ergibt sich die Forderung nach textilen Bestandteilen und der Erhaltung weitestgehend textiler Eigenschaften hinsichtlich Haptik und Gebrauchseigenschaften. Die gegenwärtige Nichtverfügbarkeit von angepassten textilen Lösungen für Signalleitungen aus der konventionellen Leitungsfertigung begrenzt massiv die Einsatzbreite und Anwendungsmöglichkeiten oder die Akzeptanz und Zumutbarkeit bei entsprechenden Anwendungen.
Die Zielstellung war deshalb die Konstruktion und Herstellung abgeschirmter Signalleitungen mit textilem Charakter, die weitestgehend durch textile Prozesse hergestellt werden. Neben den eingeführten textilen Technologien wurde im Projekt auch eine neue Methode für die Leitungsherstellung besonders untersucht und angewendet: Die Herstellung von textilbasierten Leitungen nach dem MultiSphere- Webverfahren als Grundlage zur Entwicklung neuartiger Kern-Mantel-Strukturen mit einem großen Entwicklungspotenzial, das auch weit über die eigentlichen Schirmleitungen herausreicht.
So ist im Projekt auch die Entwicklung von Komplex- oder Hybridleitungen mit oder ohne Schirmkomponenten praktisch gelungen.
Das stellt ein besonderes Projektergebnis dar. Unter Komplex-Leitungen werden dabei Leitungen verstanden, die in ihrem Aufbau ausschließlich elektrische Bestandteile aufweisen (Signalführung, Abschirmung, Stromversorgung). Als Hybridleitungen verstehen sich hier Leitungsaufbauten, die im gleichen Verbund Leitungen für verschiedene Medien beinhalten. Darin können neben den elektrischen Funktionen beinhaltet sein z.B. Schlauchsysteme für verschiedene Gase oder Flüssigkeiten im Hin- oder Rücktransport, einschließlich Vakuum. Weiterhin sind in diesem Sinne Einbauten möglich, beispielsweise Lichtleitfasern bis hin zu Bowdenzügen zur Führung mechanischer Bewegungen. Und das alles in verschiedenen, nahezu unendlichen Kombinationen je nach Aufgabenstellung, Anforderung und Komplexität.

Vorteile und Lösungen

Die wirtschaftliche Zielstellung bzw. der praktische Nutzen besteht in der Neuerschließung und Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von textilen Schirmleitungen und davon ableitbarer Produkte für die Ausweitung von Märkten und neuen Wirtschaftsfeldern für Textilunternehmen, vor allem der deutschen KMU als Zulieferer oder auch OEM.
Im Ergebnis der Projektarbeiten sind zahlreiche praktische Ausführungsbeispiele von textilen Leitungen mit verschiedenem Schirmanteil für die vorgesehenen Einsatzzwecke mit aufsteigender Komplexität entstanden. Dafür wurde ein entsprechender Produktkatalog erstellt. Die entstandenen Schirmstrukturen zeichnen sich allgemein durch einen ausgeglichenen Schirmdämpfungsverlauf aus, was bei konventionellen abgeschirmten Leitungen (Koaxialkabel) durchaus nicht selbstverständlich und dabei bei diesen in der Mehrzahl eher vom Gegenteil gekennzeichnet ist.
Im Rahmen der Projektarbeiten entstanden auch Schirmleitungen mit einem hohen Anteil an leitfähigen textilen Garnen in der Kombination bzw. im Verbund bei Kernstruktur/Signalleiter – Elitex®-I - , darüber gestreckt verteilte statische und magnetische Abschirmung Bekinox (Stahlfaser- Multifilament), daneben Rückleiter und Außenmantel ebenfalls mit Elitex®.
Permanente Zielstellung der entstandenen Funktionsmuster und Leitungstypen war trotz teilweisem Einbau textilfremder Elemente (Draht, Drahtlitzen usw.) durchweg und stets ein „textilfreundlicher Aufbau“ für eine hohe Textilkompatibilität im Sinne der vorgesehenen Anwendungen.

Zielgruppe und Zielmarkt

Aus den hierbei gewonnenen Ergebnissen und Erkenntnissen können interessierte Unternehmen Erkenntnisse und Erfahrungen, als wesentliche Bestandteile für eigene Entwicklungen entnehmen und praktisch für die industrielle Umsetzung nutzen. Ein signifikanter Zeitgewinn bei der Entwicklung neuer Produkte, der Abbau von Einstiegshürden und weitere positive Wirkungen sind dadurch zu erwarten.
Besonderes Kennzeichen der textilen Schirmleitungen sind durchweg geringe Leitungsdurchmesser und eine hohe laterale Flexibilität bzw. Biegsamkeit. Für letztere, für die vorgesehenen oder möglichen Anwendungen und den Textilsektor besonders wichtige Eigenschaft, wurde im Projekt ein praktikables Bewertungsverfahren entwickelt.
Alle im Leitungsquerschnitt eingebauten Elemente behalten ihre Lage über die gesamte Produktlänge bei, es gibt keine Verdrillungen oder Verdrehungen. Die Schaffung gezielter Flottierungen ist damit problemlos möglich. Das ist ein besonderer Vorteil der hauptsächlich angewendeten Seilwebtechnik. Damit bestehen günstige Voraussetzungen für spezielle Leitungsaufbauten oder funktionale Anwendungen als Träger busfähiger elektronischer Sensoren oder LEDs, die dabei im Verbund mit elektrischer Energie versorgt werden können/müssen, dabei Signale empfangen und abgeben bzw. je nach Aufgabenstellung untereinander austauschen und gleichzeitig als rapportgeprägter textilkompatibler Träger die Aufgabe der lokalen Verteilung bzw. Anordnung und damit neben Aufgaben der Aufbau- und Verbindungstechnik auch mechanische Anforderungen erfüllen können. Die ausgesprochene Lagepermanenz der Strukturen durch die Seilwebtechnologie schafft dafür erstklassige Bedingungen.
Darüber hinaus sind dadurch weitere perspektivische Anwendungen möglich, die weit über die ursprüngliche Zielstellung des Projektes hinausgehen, wie beispielsweise die Herstellung von Heizleitungen zur Wärmeerzeugung in Verbindung mit textilen Strukturen oder vergleichbaren Anwendungen technischer Art bis hin zu Bekleidung (Wearables).
Die im Projekt entstandenen Ergebnisse und Erkenntnisse fließen selbstverständlich in die weitere Forschungstätigkeit des Institutes ein, mit der Zielstellung der thematischen Weiterführung z.B. in weiteren Projekten im Forschungsbereich, sowie in Auftragsarbeiten für die Industrie. Als ein Beispiel dafür zu nennen, wäre das ebenfalls über die Initiative Inno-Kom Ost bearbeitete Projekt MF 130065 HeatRope („Heizseil„), das auf wesentlichen Erkenntnissen aus dem hier beschriebenen Projekt beruht.
Weiterhin ist zu erwarten, dass wesentliche Erkenntnisse und die untersuchten Technologien aus dem Projekt in die Arbeiten zum aktuell in der Antragsphase befindlichen Projekt „Inmoldtronic„ einfließen, in dem es hauptsächlich um die Schaffung einer textilen Plattform für zeitgemäßen Datentransfer (mit Bussystemen usw.) in Verbindung mit Innovativer Kunststofftechnik – und damit branchenübergreifender Relevanz im Sinne der 4. Industrie- llen Revolution gehen wird („Textronic„) - und das im Rahmen der Initiative „Future Tex„ am STFI Chemnitz als Projektträger laufen wird.