Für die Heimautomation werden intelligente, vernetzte Geräte verwendet. Damit die benötigten Anschlüsse dafür verfügbar gemacht werden können, lassen sich smarte Textiloberflächen einsetzen. Damit werden z.B. Wände und Böden für die kabelbasierte Stromversorgung und die Kommunikation nutzbar.
Wie kann das funktionieren?
Seit Juli 2019 hat sich ein Verbund aus Industrie- und Forschungspartnern in dem jetzt abgeschlossenen Projekt ConText (Connecting Textiles) mit diesen Themen befasst. Inspiriert von den Möglichkeiten intelligenter textiler Materialien, wie sie bereits bei smarter Kleidung zum Einsatz kommen, untersuchten die Partner das Potenzial elektronischer Textilien für die kabelbasierte Niederspannungsversorgung und Kommunikation in Rauminnenflächen.
Entwickelt wurde eine Infrastruktur, die die Vorteile kabelgebundener Verbindungen nutzt und sich zugleich unsichtbar in Textiloberflächen integrieren lässt. Die sogenannten Connecting Textiles ermöglichen die flexible Anbringung von Aktoren und Sensoren im Wohnbereich mittels frei positionierbarer Patches sowie die Stromversorgung und Kommunikation mit Smart-Home-Systemen. Zudem stellt die Infrastruktur haptische Interaktionsmodalitäten zur intuitiven Steuerung von IoT-Geräten bereit.
Die intelligente textile Tapete
Im Projekt gefertigte Demonstratoren setzen die Connecting Textiles anhand einer Tapete um. Diese besteht aus mehreren Schichten:
- einer magnetischen Rückschicht, die die Haftung zwischen den Patches und der Tapete erhöht
- einer Funktionsschicht mit eingewebten Leiterbahnen, die den Strom vertikal durch die Tapete verteilen und
- einer dekorativen Deckschicht
Zur Realisierung der Leiterbahnen untersuchten die Partner verschiedene gewebte und nicht-gewebte Materialien, wie sie für Standardtapeten verwendet werden sowie unterschiedliche Verarbeitungstechniken, darunter Siebdruck und Weben. Dabei erwiesen sich die gewebten Proben aufgrund ihrer vergleichsweisen hohen Leitfähigkeit als für die Funktionsschicht am geeignetsten.
Die elektrische Kontaktierung einer Tapetenbahn erfolgt über die Sockelleiste, die auch benachbarte Tapetenbahnen miteinander verbindet, um großflächige Anwendungen zu ermöglichen. Die Leiste enthält zudem die notwendige Elektronik sowie Funktionen, die den Stromfluss überwachen, um mögliche Schäden an der Tapete oder falsch angebrachte Bahnen zu erkennen.
Wie läuft die Interaktion?
Als zentrale Interaktionselemente der Connecting Textiles dienen funktionale Patches, die sich entweder mithilfe von Magneten oder mittels an der Rückseite befestigter Mikronadeln flexibel an der Tapete anbringen lassen. Die Patches können entweder eine IoT-Funktionalität enthalten (z.B. einen Sensor) oder ein oder mehrere IoT-Geräte miteinander verbinden, um sie in das Smart-Home-System zu integrieren.
Die Steuerung und Konfiguration der Geräte kann auch direkt auf der Tapete über ein zusätzliches, mittels Siebdruck auf Textil konfektioniertes Interaktionsfeld erfolgen. Eine Mustererkennungssoftware erfasst die Grundmuster von Gesteninteraktionen und ermöglicht es, Steuerungsgesten und Interaktionsfolgen selbst zu definieren. Das Interaktionskonzept wurde im Projekt partizipativ unter direkter Beteiligung von Nutzenden entwickelt und evaluiert.
Ausblick
Neben der Konfektion funktionaler Textiloberflächen werden auch neue IoT-Anwendungen und die kreative Gestaltung personalisierter Mensch-Umgebungs-Interaktionen außerhalb von Wohnumgebungen möglich.
Einer der im Rahmen des Projekts entwickelten Demonstratoren ist als Teil der Smart-Home-Umgebung in die Infrastruktur des Bremen Ambient Assisted Living Lab (BAALL) des DFKI integriert.
Die Forschungspartner
ConText wurde vom 1. Juli 2019 bis 31.12.2022 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Zu den Projektpartnern gehörten:
- DFKI – Forschungsbereich Cyber-Physical Systems, Bremen
- DFKI – Forschungsbereich Interaktive Textilien, Berlin
- Robert Bosch GmbH, Renningen
- Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF), Denkendorf
- Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), Bremen
- Norafin Industries (Germany) GmbH, Mildenau
- Peppermint Holding, Berlin
