Individuelle Leuchttextilien durch die FSD-Technologie

Leuchttextilien sind interessant und lassen die Designerherzen höher schlagen. Leider ist die Herstellung bis jetzt nur manuell und damit sehr zeit- und kostenaufwändig möglich.

LED-bestückte Leuchttextilien

Um Leuchttextilien wirtschaftlich herstellen zu können, wurde im TITV Greiz konventionelle Sticktechnik zur vollautomatischen Leiterbahnfertigung, Bestückung und Kontaktierung von LED modifiziert.

Grundlage der Innovation ist die Mehrkopfstickmaschine der Fa. Tajima GmbH sowie das neu entwickelte funktionelle LED-Flexsubstrat (FSD). Für die weltweit erste automatisierte Herstellung von LED bestückten Leuchttextilien wurden die im modischen Bereich eingesetzten Pailletten so modifiziert, dass sie als Träger für LED oder andere Bauteile dienen.

Minibauteilbestückung aus der Elektronik auf Textilprozesse übertragen

Bisher wurden für LED-Leuchttextilien textile Leiterbahnen meist web- bzw. sticktechnisch auf die Textilien aufgebracht. Anschließend wurden außerhalb der Maschinen, die sehr kleinen LED mittels Pinzette gehandelt und mit Lot bzw. Leitkleber manuell auf die Leiterbahnen positioniert und kontaktiert.

Die damit verbundenen Ungenauigkeiten und der hohe Zeitaufwand verursachten hohen Fertigungskosten. Die Herstellung von kommerziellen Leuchttextilien wurde damit sehr teuer und beschränkte sich deshalb auf kleine Flächen oder Prototypen. Die neue Herstellungstechnologie, welche gemeinsam mit der Tajima GmbH entwickelt wurde, ermöglicht nun eine komplett automatisierte Bauteilmontage auf Textilien.

Dazu wurde die Minibauteilbestückung aus der Elektronik auf hochflexible und hocheffiziente Textilprozesse übertragen. Mit einem geringen Modifikationsaufwand an Komponenten der Stickmaschine ist es erstmalig möglich, Leuchttextilien mit neuen weiterentwickelten textiltechnischen Verfahren herzustellen.

Um die automatisierte und störungsfreie Verarbeitung auf der Stickmaschine zu realisieren, wurde das Layout des paillettenförmigen Flexsubstrates so verändert, dass eine funktionsgerechte Verschaltung der LED möglich ist. Dieses neu gestaltete Flexsubstrat ist die Basis für die automatische Zuführung und Positionierung der Leuchtdioden.

Entsprechend des gewählten Schaltungsaufbaus erfolgen sowohl das Sticken der Leiterbahnen mit elektrisch leitfähigem Fadenmaterial als auch das Bestücken mit modifizierter Pailletteneinrichtung und die Kontaktierung vollautomatisch auf der Maschine. Dabei kommen die bekannten Vorteile der Sticktechnik mit der Automatisierungslösung voll zum Tragen.

Neben einer ausgereiften Technologie ist besonders die Individualität der Gestaltungsmöglichkeiten hervorzuheben. Durch die Musterprogrammierung für Stickmaschinen können die LED nun vollkommen individuell in freier Formgebung auf die Textilien aufgestickt werden.

Bild: Imbut Leuchtbandage zur Behandlung des Karpaltunnelsyndroms

Eine wirtschaftliche Herstellung von LED-Leuchttextilien ist für hohe Stückzahlen ebenso wie für geringe Stückzahlen möglich. Zudem garantiert die automatische Bauteilzuführung eine genaue Positionierung und mehr Prozesssicherheit für eine konstante Qualität.

Vorteile:
– hohe Zuverlässigkeit der textilbasierten elektronischen Systeme
– Herstellungskostenreduzierung um mehr als 50 %
– Senkung der Prozesszeiten um 90 %
– Unabhängigkeit von der Fertigkeit der Mitarbeiter
– gleichbleibende Qualität
– individuelle Gestaltungsmöglichkeiten

Durch die neue Bestückungs- und Kontaktierungstechnologie wird die Fertigung von Smart Textiles für viele Anwendungsfelder kosteneffizient möglich. Nicht nur LED-FSD, sondern auch mikroelektronische Sensorbauelemente auf FSD, können hergestellt und verarbeitet werden. Damit sind folgende Produkte wirtschaftlich herstellbar:

– textilintegrierbare Sensoren zur Messung u. a. von Temperatur, Feuchtigkeit, Atmung, Herzfrequenz
– komplette elektronische Schaltungen
– textile Anzeigen wie großflächige Arrays
– mischbestückte Baugruppen

Aufgrund des derzeitigen Trends der Funktionsintegration in Textilien, wird die Nachfrage nach einer wirtschaftlichen Herstellung immer stärker. Da der Wachstumsmarkt der funktionellen technischen Textilien um jährlich etwa 5 Prozent steigt, können die überwiegend kleinen und mittelständischen Unternehmen der deutschen Textilindustrie ihre Produktpalette um neue innovative Textilen erweitern.

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