Sensori tessili: tecnologia dei sensori e strutture di antenne su substrati tessili per l'industria e i produttori di apparecchiature originali (OEM).

I sensori tessili sono costituiti da materiali conduttivi (fili, conduttori, trefoli) integrati in un supporto tessile mediante ricami tecnici o altri processi tessili. A seconda del tipo di sensore, rilevano grandezze fisiche come pressione, temperatura, umidità o deformazione misurando le variazioni di resistenza elettrica, capacità o induttanza della struttura conduttiva quando viene applicata la grandezza da misurare. A differenza dei sensori a pellicola o a circuito stampato, il supporto tessile rimane flessibile, elastico e, in molti casi, lavabile.

Per le applicazioni tessili, i sensori di pressione resistivi e capacitivi sono particolarmente adatti, con la loro struttura di misurazione ricamata direttamente sul tessuto di supporto. Questi sensori rilevano la distribuzione della pressione sull'intera superficie del sensore, anziché solo in singoli punti di misurazione, e si adattano a superfici curve o deformabili. Le applicazioni tipiche includono l'ottimizzazione ergonomica nei sistemi di seduta e di riposo, i tappetini di sicurezza e le applicazioni mediche come la prevenzione delle ulcere da pressione.

La resistenza al lavaggio dipende dalla combinazione del materiale conduttore e del tessuto di supporto. Le strutture dei sensori ricamate sono parte integrante del tessuto dal punto di vista meccanico e pertanto risultano significativamente più robuste rispetto alle piste conduttrici stampate o incollate, che possono delaminarsi se piegate o lavate. Embro progetta la combinazione di materiali per ogni progetto e ne valida la resistenza al lavaggio durante la fase di campionatura, in collaborazione con il cliente.

I sensori convenzionali sono montati su substrati rigidi o semirigidi (circuiti stampati, pellicole di poliimmide). I sensori tessili sono integrati direttamente in un tessuto di supporto flessibile, che consente di piegarli, allungarli e cucirli o laminarli su prodotti tessili esistenti. Questo è vantaggioso ovunque siano richieste flessibilità di forma, leggerezza, comfort a contatto con la pelle o lavabilità. Per applicazioni di misurazione puramente di laboratorio, senza sollecitazioni meccaniche, i sensori convenzionali rimangono la scelta più precisa.

La scelta del materiale dipende dai requisiti dell'applicazione. Il poliestere è un materiale standard economico adatto a numerose applicazioni industriali. I tessuti aramidici sono utilizzati in applicazioni con carichi termici elevati. I tessuti non tessuti medicali offrono biocompatibilità e compatibilità con il contatto cutaneo per prodotti terapeutici e diagnostici. Embro lavora materiali conduttivi, tra cui fili di acciaio inossidabile, fili argentati, fibre di carbonio e fili di rame rivestiti in diametri ultrafini.

Un progetto tipico inizia con un'analisi congiunta dei requisiti: parametri di misurazione, geometria, materiale del substrato, condizioni ambientali e quantità prevista. Segue la progettazione del layout del sensore tramite CAD e la successiva produzione dei primi prototipi funzionali per la validazione nel prodotto del cliente. Dopo la fase di ottimizzazione (materiale, layout, tecnologia di connessione), inizia la produzione in serie. L'intero processo si svolge a Falkenstein/Vogtland.

Le antenne NFC tessili su substrati resistenti al calore funzionano in un intervallo di temperatura compreso tra 150 e 250 °C. Le tradizionali etichette in lamina metallica non funzionano in questo intervallo perché il substrato si deforma o lo strato adesivo si deteriora. Le strutture delle antenne ricamate su tessuti in aramide o fibra di vetro mantengono la loro forma e funzionalità anche in caso di esposizione continua al calore. Le antenne RFID UHF su substrati tessili sono inoltre resistenti al lavaggio e adatte per applicazioni di lavanderia industriale.

Embro non produce sensori di temperatura tessili come prodotti separati. L'offerta di Embro nel campo della misurazione della temperatura consiste nell'integrazione di termistori PTC ricamati in elementi riscaldanti tessili. Questi fungono da protezione contro il surriscaldamento, impedendo il superamento di una temperatura massima predefinita. Inoltre, i sensori di temperatura acquistati possono essere integrati nei prodotti tessili qualora sia necessaria la misurazione della temperatura all'interno del prodotto stesso. Per progetti che richiedono la misurazione della temperatura del tessuto come funzione principale, consigliamo una consulenza per valutare la fattibilità tecnica e individuare l'approccio più adatto.