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TSP-Technologie – Taylored Sensor Placement

 

Basis für die Fertigung von funktionellen Textilien mit leitfähigen Strukturen und Funktionselementen ist die Sticktechnologie.

Vorteile der TSP-Technologie:

  • biegeschlaffe Gründe (wie Vlies, Gewebe, Gewirke/ Tüll/ Mesh, Kunstleder, Jersey/ Strick und teilweise auch Folien oder Gelege) dienen als Trägermaterial und werden mit Funktionsstrukturen durch Appliaktion versehen
  • die Trägermaterialien können werkstoffseitig z.B. aus Glas-, Aramid-, Basalt-, Kohle- oder anderen Hochleistungsfasern gefertigt sein
  • Funktionselemente (biegeschlaff) werden einzeln oder strangförmig abgelegt und auf dem Trägermaterial fixiert
  • das Layout der jeweiligen Funktionsstruktur ist dabei hisichtlich Form und Größe weitgehend frei definierbar (Layout für Zuleitungen, Mäander, Spiralen, Antennen, Sensorflächen, kleine Baugruppen)
  • im Gegensatz zu allen andere textilen Technologien erfolgt die Funktionnalisierung nicht nur unumkehrbar in eine Richtung (wie z.B. beim Weben, Wirken, Stricken, Vliesfertigung)
  • in der Folge lassen sich Layouts nicht nur völlig frei definieren, sondern einzelne Vektorpunkte lassen sich auch beliebig oft ansteuern und verschiedene Funktionsmaterialien nacheinander und im Wechsel Aufbringen/ Applizieren
  • hierdurch lassen sich Funktionsdichte und Präzision merklich steigern sowie Folgeprozesse wie das Kontaktieren deutlich besser beherrschen
  • die Stickerei selbst fängt und fixiert Funktionsmaterialien unterschiedlicher Bauart und Größe mit einer Genauigkeit von ca. 0,5 mm auf dem Stickgrund/ Trägermaterial
  • beim Fixieren können wiederum Zwirne aus Hochleistungsfasern wie Glas verwendet werden
  • zum TSP-System modifizierte TFP-Anlagen können sowohl leitfähige Strukturen, Drähte und Litzen mit nur 0,05 mm Durchmesser verarbeiten und als auch (kleine) Bauteile applizieren
  • im TSP-System sind ferner Prozesse zur positionsgenauen und peäzisen Kontaktierung von Drähten und Litzen implementiert
  • der Gesamtprozess der Funktionalisierung kann bedarfsgerecht erweitert werden und umfasst beispielsweise auch den Bauteilzuschnitt

Vorteile textiler Sensoren:

  • bei allen Anwendungen, bei denen Textilien als Faserverstärkung eingesetzt werden, wird mit dem TSP-Verfahren die Integration von Sensorflächen direkt in das Bauteil möglich (Duroplast, Thermoplast), ohne dieses in seiner Struktur zu schwächen
  • DMS- Folien eignen sich vielmals wegen der werkstoffbedingten Delaminationsneigung nicht für Faserverbundbauteile und weisen bei äußerlicher Applikation nur beschränkte Haltbarkeiten auf
  • mittels anderer textiler Verfahren integrierte Leiterbahnen weisen grundsätzlich eine schlechtere Signalqualität auf und bieten keine geeigneten Kontaktierungsprozesse
  • in der Folge beschränken sich Anwendungen bei anderen Verfahren oftmals auf textile Aktoren wie Heizungen oder Leuchtelemente, bei denen ein bloßer Energiefluss ausreichend ist
  • im Gegensatz dazu lassen sich mit dem TSP-Verfahren ausgezeichnete Signalqualitäten realisieren, Sensorbereiche exakt abgrenzen sowie präzise Kontakpunkte realisieren
  • einfachere Messsysteme auf Basis des TSP-Verfahrens, die auf dem kapazitiven Prinzip beruhen, können sogar ohne Außenkontaktierung gefertigt werden und benötigen keine eigene Ernergiequelle, was den Fertigungsaufwand nochmals deutlich reduziert

Aus der TSP-Technologie abgeleitete Kompetenzen:

  • Ablegen von leitfähigen biegeschlaffen Materialien (Draht, Litze, Rowing)
  • Ablegen von strangförmigen biegeschlaffen Bauteilen und Funktionselementen in definierten Maximalgrößen
  • Kontaktieren von leitfähigen Strukturen
  • verzugsfreie Verarbeitung auf biegeschlaffen Gründen / Textilien
  • Bauteilprüfung sowie -zuschnitt

Weitere Kompetenzen im Netzwerk:

  • Auswerteelektronik für alle Sensorsysteme, miniaturiserbar
  • Bauteilberechnung (FEM) und -entwicklung
  • Formen- und Werkzeugbau
  • Fertigung von Kleinserien
  • Entwicklung von Prozessen zur Überführung in die Großserie

Muster und Demonstratoren

Kontakt

TSP – Tailored Sensor Placement by MSP Germany