Was geschieht eigentlich mit den intelligenten Heizgeweben?
Lange Zeit bedeutete „geheizte Kleidung“ einfach nur, einige Widerstandswiren in eine Jacke einzunähen und darauf zu hoffen, dass alles funktioniert. Das funktionierte zwar, aber es war eine ziemlich dumme Lösung.
Wir bewegen uns jetzt davon weg. Wir entwickeln Systeme, die tatsächlich mit uns kommunizieren können. Stellen Sie sich vor, ein Kleidungsstück oder ein industrielles Heizmaterial könnte Ihnen genau sagen, wo es versagt – noch bevor es kaputtgeht. Das ist der eigentliche Vorteil dieser Technologie.
Den Stoff „augenlos“ machen
Die meisten Heizgewebe sind im Grunde genommen „blind“. Man schaltet einen Schalter ein – die Drähte werden heiß – und man hofft, dass nichts kaputtgeht. Wenn ein Draht reißt oder ein heißer Punkt das Material beschädigt, merkt man das meist erst, wenn das Ganze kaputtgeht – oder schlimmer noch: Wenn das Material schmilzt.
Wir haben anfangs leitfähige Polymere sowie Schichtsensooren direkt in den Stoff eingewebt. Anstatt einfach nur Energie zuzuführen, überwacht das System Werte wie Impedanz und Temperaturgradienten. Im Grunde sucht das System nach Anomalien in der Leitfähigkeit des Materials. Wenn ein Teil des Heizelements beschädigt wird oder eine Verbindung locker wird, zeigt das System genau an, wo das Problem liegt. Kein Raten mehr nötig.
Das Gleichgewicht finden
Hier liegt das Problem: Hohe Temperaturen in einem Kleidungsstück können schnell gefährlich werden. Um das zu vermeiden, verwenden wir ein geschlossenes Rückkopplungssystem. Anstatt einfach nur Strom durch die Drähte zu leiten, passt das System die Leistung an die tatsächliche Temperatur des Stoffs an.
Aber es gibt einen Haken: Alle diese Diagnosefunktionen machen den Stoff etwas dicker und steifer. Man verliert etwas von der weichen, natürlichen Struktur des Stoffs – dafür erhält man ein System, das nicht versagt. Es handelt sich dabei um ein Kompromiss. Man muss entscheiden, ob man etwas Flexibles für tragbare Produkte benötigt oder etwas Robustes für industrielle Heizsysteme.
In der Praxis funktionieren lassen
Es ist schwierig, starre Elektronik mit weichem Stoff zu verbinden. Wenn man sie einfach zusammenlötet, bricht die Verbindung beim ersten Biegen.
Um das zu lösen, verwenden wir leitfähige Epoxide sowie verdrehte Steckverbinder. Dadurch entsteht eine Verbindung, die Belastungen aushalten kann, ohne zu brechen.
Für die Ingenieure ist das eine Erleichterung. Sie können die alten, unzuverlässigen Heizpad austauschen und stattdessen ein System verwenden, das seinen Zustand über einen Digitalbus meldet. Das macht die Arbeit viel einfacher.