Textile Sensoren: Sensorik und Antennenstrukturen auf textilen Trägermaterialien für Industrie und OEMs

Textile Sensoren bestehen aus leitfähigen Materialien (Fäden, Drähte, Litzen), die per technischer Stickerei oder anderer Textilverfahren in ein Trägertextil integriert werden. Je nach Sensortyp erfassen sie physikalische Größen wie Druck, Temperatur, Feuchtigkeit oder Dehnung, indem sich der elektrische Widerstand, die Kapazität oder die Induktivität der leitfähigen Struktur bei Einwirkung der Messgröße verändert. Anders als bei Folien- oder Leiterplattensensoren bleibt das textile Trägermaterial dabei flexibel, dehnbar und in vielen Fällen waschbar.

Für textile Anwendungen kommen vor allem resistive und kapazitive Drucksensoren infrage, deren Messstruktur direkt auf ein Trägertextil aufgestickt wird. Diese Sensoren erfassen Druckverteilungen über die gesamte Sensorfläche statt nur an einzelnen Messpunkten und passen sich gewölbten oder verformbaren Oberflächen an. Typische Einsatzbereiche sind Ergonomie-Optimierung in Sitz- und Liegesystemen, Sicherheitsmatten und medizinische Anwendungen wie die Dekubitus-Prävention.

Die Waschbeständigkeit hängt von der Kombination aus Leitermaterial und Trägertextil ab. Gestickte Sensorstrukturen sind mechanisch fester Bestandteil des Textils und damit deutlich robuster als gedruckte oder aufgeklebte Leiterbahnen, die bei Biegung oder Wäsche delaminieren können. Embro legt die Materialkombination projektspezifisch aus und validiert die Waschbeständigkeit im Musterprozess gemeinsam mit dem Kunden.

Konventionelle Sensoren sitzen auf starren oder halbstarren Substraten (Leiterplatten, Polyimidfolien). Textile Sensoren sind direkt in ein flexibles Trägertextil integriert und lassen sich dadurch biegen, dehnen und in bestehende Textilprodukte einnähen oder einkaschieren. Der Vorteil zeigt sich überall dort, wo Formflexibilität, geringes Gewicht, Tragekomfort bei Hautkontakt oder Waschbarkeit gefordert sind. Bei reiner Labormesstechnik ohne mechanische Beanspruchung sind konventionelle Sensoren weiterhin die genauere Wahl.

Die Materialauswahl richtet sich nach den Anforderungen der Anwendung. Polyester eignet sich als kostengünstiges Standardmaterial für viele industrielle Einsätze. Aramidgewebe kommt bei Anwendungen mit hoher Temperaturbelastung zum Einsatz. Medizinische Vliesstoffe bieten Biokompatibilität und Hautkontaktverträglichkeit für Therapie- und Diagnostikprodukte. Als leitfähige Materialien verarbeitet Embro unter anderem Edelstahldrähte, silberbeschichtete Fäden, Carbonfasern und beschichtete Kupferlitzen in ultrafeinen Durchmessern.

Ein typisches Projekt beginnt mit der gemeinsamen Anforderungsanalyse: Messgröße, Geometrie, Trägermaterial, Umgebungsbedingungen und geplante Stückzahl. Darauf folgt das CAD-gestützte Sensorlayout, anschließend die Fertigung erster funktionaler Muster zur Validierung im Kundenprodukt. Nach der Optimierungsphase (Material, Layout, Anschlusstechnik) geht die Produktion in die Serie. Der gesamte Prozess findet in Falkenstein/Vogtland statt.

Textile NFC-Antennen auf hitzebeständigen Trägern funktionieren im Bereich von 150 bis 250 °C. In diesem Bereich versagen herkömmliche Folien-Tags, weil das Substrat sich verformt oder die Klebeschicht versagt. Gestickte Antennenstrukturen auf Aramid- oder Glasfasergewebe behalten ihre Form und Funktion auch bei dauerhafter Hitzeeinwirkung. UHF-RFID-Antennen auf textilen Trägern sind zusätzlich waschbeständig und eignen sich für industrielle Wäscherei-Anwendungen.

Embro stellt keine eigenständigen textilen Temperatursensoren als separates Produkt her. Was Embro im Bereich Temperaturerfassung leistet: In textile Heizelemente können aufgestickte Kaltleiter integriert werden, die als Übertemperaturschutz dienen und verhindern, dass eine definierte Maximaltemperatur überschritten wird. Zusätzlich können zugekaufte Temperatursensoren in textile Produkte integriert werden, wenn Sie eine Temperaturerfassung in Ihrem Produkt benötigen. Für Projekte, die eine reine textile Temperaturmessung als Kernfunktion erfordern, empfehlen wir ein gemeinsames Gespräch, um die technische Machbarkeit und den sinnvollsten Ansatz zu klären.