Faszination Technik Smarte textile Materialien dank druckbarer Tinte

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Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

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In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: Wie eine elektrisch leitfähige Tinte – integriert in gestrickte Textilien – Soft Interfaces ermöglicht.

Nur mit einer Berührung des gestrickten Schirms wird die Lampe, die das Fraunhofer IZM in Kooperation mit dem Wint Design Lab entwickelt hat, eingeschaltet und gesteuert. Möglich macht das eine neu entwickelte leitfähige Tinte.

Unter der Leitung von Lukas Werft und Christian Dils vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM sowie Robin Hoske und Felix Rasehorn vom Wint Design Lab wurde das Projekt „Soft Interfaces“ auf der Berlin Science Week vorgestellt. Ziel ist es, textile Materialien zu entwickeln, die auf Berührung reagieren und intelligent mit ihrer Umgebung interagieren.

Druckbare Galistan-Tinte in Textilien integriert

Ein zentraler Baustein des Projekts ist die neu entwickelte, druckbare Liquid Metal Ink (LMI) auf Basis von Galinstan. Diese elektrisch leitfähige Tinte wird in hochelastisches thermoplastisches Polyurethan (TPU) verkapselt und mittels Lamination in gestrickte Textilien integriert. Dadurch entstehen Oberflächen, die nicht nur funktional, sondern auch flexibel, dehnbar sowie haptisch und ästhetisch ansprechend sind.

Intuitive Lichtsteuerung durch Berührung

Ein Beispiel für die Anwendung dieser Technologie ist eine interaktive Leuchte mit einem textilen Lampenschirm. Keine Knöpfe oder Regler stören die Linien der 3D-gedruckten Lampe. Nur subtile Veränderungen des Strickmusters auf dem flachen Lampenschirm laden zu einer Berührung ein. Intuitiv kann so die Lampe ein- und ausgeschaltet werden. Im ihrem Fuß sitzen LEDs, deren Licht gedimmt und in der Farbe angepasst werden.

Der Schirm, gefertigt aus gestricktem Material und in einen 3D-gedruckten Spannrahmen eingefügt, beherbergt sieben LMI-Sensorstrukturen. Diese ermöglichen eine intuitive Lichtsteuerung: Durch Berührungen können Benutzer die Lampe ein- und ausschalten, die Helligkeit dimmen und die Farbtemperatur anpassen. Die Steuerung erfolgt direkt über das textile Interface, was eine neue Dimension der Interaktivität eröffnet.

Wie ein resistiver Dehnungssensor

Ermöglicht wurde das Projekt durch eine neu entwickelte Liquid Metal Ink (LMI):

• Dabei handelt es sich um eine elektrisch leitfähige und umweltfreundliche Tinte auf Basis von Galinstan, einer Legierung aus Gallium, Indium und Zinn.

• Dieses Material wird mit einer Lösung aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) vermischt.

• Das Ergebnis ist eine zähflüssige, druckbare LMI, die auf elastische Substrate, aufgebracht werden kann.

• Die dadurch entstandenen Strukturen funktionieren als resistiver Dehnungssensor. Wird leichter Druck auf sie ausgeübt, verändert sich der Widerstand des Materials und das Steuerungssystem im Fuß schaltet die Lampe ein, dimmt das Licht oder passt die Farbe an.

Potenzial: Sensoren für tragbare Elektronik bin hin zu Soft Robotics

Soft Interfaces zeigt das Potenzial flüssiger Metallleiterbahnen in elastischen Textilien für diverse Anwendungen: von neuartigen Bedienelementen für smarte Wohntextilien oder intuitiven Fahrzeugoberflächen über Sensoren für tragbare Elektronik bin hin zu Soft Robotics. Die Technologie befindet sich derzeit im Labor- bis Prototyp-Stadium, bietet jedoch vielversprechende Ansätze für skalierbare und energieeffiziente Produkte.

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