Entwicklung erweiterter sensorischer, anzeigender und aktorischer Funktionalitäten für textile hybride intelligente Konstruktionselemente

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Heinrich Planck
• Subject Area: Lightweight Construction, Textile Technology ; Engineering Design, Machine Elements, Product Development
• Term: from 2009 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 52793350

• Final Report Year: 2016

Final Report Abstract

Textilstrukturen mit sensorischer und anzeigender Funktion sowie ein pneumatischer Flächenaktor bildeten die Forschungsschwerpunkte im Teilprojekt A4. Bisher werden Sensoren, Anzeigeelemente und Aktoren als Fremdkörper an Textilien angebracht oder in Textilien eingebracht. Aus diesem Grund wurden im Teilprojekt A4 sensorische, anzeigende und aktorische Funktionalitäten für textile HIKE entwickelt, die sich in die textile Struktur integrieren lassen und die wesentlichen Vorteile von Textilien erhalten. Konkret werden hierfür leitende metallische Strukturen um Garne umwunden, deren textile Struktureigenschaften dadurch im Wesentlichen erhalten bleiben. Es konnten Textilien mit feuchtigkeits- und lichtsensorischen Eigenschaften mit hoher Empfindlichkeit hergestellt werden. Bzgl. der Aktorik lag der Fokus auf pneumatischen textilen Aktoren. Solche Aktoren werden an einem Stück gewebt und können so wesentlich höhere Belastungen aushalten als nachträglich gefügte Aktoren, da alle in der Fläche eingebundenen Garne die auftretenden Kräfte gleichmäßig abtragen. Derartige Aktoren werden an einem Stück gewebt und sind extrem leicht. Die dadurch erreichbaren gewichtsnormierten Kräfte können über dem 30-fachen von konventionellen Aktoren liegen. Ein wesentlicher Vorteil dieser neuartigen Aktoren ist auch deren Verwendung im Bereich niedriger Arbeitsdrücke im Bereich bis zu 1 bar. Hierdurch kann eine hohe Energieeffizienz erreicht werden. Im Projektverlauf konnte der integrale Ansatz zur Entwicklung sensorischer Textilien auch auf einen pneumatischen Aktor übertragen werden. Die Kapazität wird dabei zwischen leitfähigen Garnen in beiden Kammerflächen gemessen. Beim Befüllen des Aktors entfernen sich diese beiden Flächen voneinander. Die Kapazität des Kondensators sinkt. Ein pneumatischer textiler Aktor mit einer Luftkammergröße von 200 mm x 200 mm erreicht bei einem Eigengewicht von nur 65 g bei einem Innendruck von nur 0,7 bar bis zu 3.500 N Zugkraft. Auf das Aktorgewicht bezogen können so gewichtsspezifisch Kräfte von über 53 kN/kg Aktormasse erzeugt werden. Durch die integrierte Sensorik können solche Aktoren zukünftig ihren Zustand selbst erfassen und an die Peripherie kommunizieren.

Publications

• Möglichkeiten mit lichttechnisch wirkenden Geweben. Denkendorfer Weberei Kolloquium, Denkendorf 2012
  Riethmüller, C.
  
• Garnbeschichtung für optische Textilien. Denkendorfer Schlichterei- und Garnbeschichtungskolloquium, Denkendorf 2013
  Riethmüller, C.
  
• Integration von Leuchtfunktionen in Textilien. 14. Wörlitzer Workshop Kombinationsschichten in der Oberflächentechnik, Oranienburg-Wörlitz 2013
  Riethmüller, C.
  
• New approaches in textile research. Proceedings of Managers Council of the European research institutes of textiles (GEDRT), Lodz 2014
  C. Riethmüller, G.T. Gresser
  
• New textile solution strategies for resource-efficient civil engineering. 8th Aachen-Dresden International Textile Conference, Dresden 2014
  Baesch, B.; Scharpf, K.; Riethmüller, C.; Gresser, G. T.
  
• Entwicklung erweiterter sensorischer, anzeigender und aktorischer Funktionalitäten für textile HIKE. In: Binz, H. (Hrsg.): Hybride Intelligente Konstruktionselemente – Abschlusskolloquium der DFG-Forschergruppe 981. Institutsbericht 643. Stuttgart: Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design, 2016, S. 18-21, 88-98. – ISBN 978-3-922823-92-6
  Baesch, B.; Riethmüller, C.; Planck, H.; Gresser, G. T.