Infineon verknüpft Textilfasern zu intelligenten Netzwerken

Forscher der Infineon Technologies AG   haben einen Weg gefunden, großflächige Textilien wie Teppichböden oder Zeltdächer mit 'Intelligenz' auszustatten. Für die Überwachung von Gebäuden, die Kontrolle der Bausubstanz von Bauwerken aller Art und die werbetreibende Industrie werden damit neue Akzente gesetzt, versprechen die Forscher.

In Stoffe eingewoben wacht ein sich selbst organisierendes Netzwerk aus robusten Chips bei Bedarf über Temperatur, Druck oder Vibrationen. Neben den Sensorfunktionen dient der Stoff über winzige Leuchtdioden auch als Wegweiser oder Werbeträger. Der 'intelligente' Stoff kann so zum Beispiel als Bewegungs- oder Feuermelder eingesetzt werden oder Alarm- und Klimaanlagen steuern.

Das neue Infineon-Konzept zur Integration von Mikroelektronik in textilen Flächen soll zusammen mit Kooperationspartnern aus der Textilindustrie in zwei Jahren zu einem funktionsfähigen und großflächigen 'intelligenten' Gewebe weiterentwickelt werden.

Die Mikroelektronikmodule in dem Konzeptdemonstrator eines 'intelligenten' Bodenbelags sind schachbrettartig in die textile Struktur integriert. Jeder Chip ist mit seinen vier angrenzenden Nachbarn durch elektrisch leitfähige Fäden verbunden, so dass ein Netzwerk für den Informationsfluss entsteht.

Die Informationen werden von einem Chip zum nächsten weitergegeben und können über eine Datenschnittstelle an verschiedene Systeme wie Brandmelder, Alarm- oder Klimaanlagen übertragen werden: So kann etwa ein 'intelligenter' Teppichboden der Alarmanlage melden, wo sich eine Person in einem Raum aufhält oder in welche Richtung sie geht.

Eine wichtige Funktion kann der Teppich durch eingewobene und einzeln steuerbare Leuchtdioden übernehmen. Dann wird der Fußboden zum Leitsystem, um etwa Besucherströme in öffentlichen Gebäuden zu steuern oder entsprechend einer Gefahrensituation auf Notausgänge hinzuweisen.

Die jetzt gezeigte Grundlagen-Technologie kann auch im Baugewerbe oder bei der Herstellung von Zeppelinen, Ballonhüllen und Zeltplanen eingesetzt werden, erläutern die Infineon-Forscher. Die wasser- und hitzebeständigen Chips können als Sensoren in verschiedene tragende Bauelemente, wie Säulen oder Wände, integriert werden.

Die Chips können Informationen über den Zustand und die Belastung von Materialien sammeln und erlauben so die Früherkennung von fehlerhaften Stellen, Brüchen oder Rissen in Baustoffen oder Geweben. Dies erhöht die Sicherheit, da Mängel nicht erst bei individuell veranlassten Einzelüberprüfungen erkannt werden können. Die Auswertung der Informationen erfolgt über spezielle Software. Die Integration von einzeln steuerbaren Leuchtdioden in Zeppelin- und Ballonhüllen oder Fahnen und Zeltwände macht diese zum Träger von Werbebotschaften oder Ordnungshinweisen.

Jeder Chip stellt in Bruchteilen von Sekunden nach der Inbetriebnahme seine Position innerhalb des Netzwerkes selbst fest. Er ist durch elektrisch leitfähige Fäden mit seinen vier direkten Chip-Nachbarn verbunden und tauscht Informationen mit ihnen aus. So entsteht ein selbst-organisierendes Netzwerk, das sogar fehlertolerant ist.

Fällt ein Chip oder ein Leitfaden aus, so erkennt das Netzwerk diese Schwachstelle automatisch und organisiert sich blitzschnell selbst neu: Es findet innerhalb des Gesamtsystems über die benachbarten Chips einen neuen Weg, um den Informationsfluss aufrecht zu erhalten. Damit kann der 'intelligente' Teppichboden ohne Beschädigung der elektronischen Netzwerkfunktion auf nahezu beliebige Formen und Flächen zugeschnitten werden.

Die Abstände der Chips zueinander lassen sich beliebig wählen, doch je dichter sie in die Textilstruktur eingewoben sind, desto genauer arbeiten sie.