Encapsulated electronic modules integrated on a woven substrate with embroidered conductive patterns

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F49777513%3A23220%2F25%3A43978329" target="_blank" >RIV/49777513:23220/25:43978329 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Zapouzdřené elektronické moduly integrované na tkaném substrátu s vyšitými vodivými vzory

Original language description

Funkční vzorek představuje technologii termokompresního kontaktování a pouzdření, která umožňuje přímou integraci elektronických modulů a součástek pro povrchovou montáž na textilní substráty s vyšitým vodivým motivem. Termokompresní technologie kontaktování využívá více-komponentní 3D tištěná termoplastická pouzdra jejichž jednotlivé části jsou z materiálů s různou tuhostí. Díky tomu je zajištěn gradientní přechod tuhosti mezi elektronickou komponentou a plně flexibilním textilním substrátem. Proces kontaktování a pouzdření probíhá v jednom procesním kroku, kdy je sestava vložena do termolisu, kde působením teploty a tlaku dochází k přechodu termoplastických materiálů do méně viskózního stavu a jejich prolnutí s textilním substrátem. Současně dochází k elektrickému propojení elektronické komponenty s vodivým motivem textilního substrátu. Po dostatečném prolnutí termoplastického materiálu je ukončeno působení zvýšené teploty a celá sestava pod tlakem chladne, tak aby nedošlo k rozvolnění elektrického kontaktu.

Czech name

Zapouzdřené elektronické moduly integrované na tkaném substrátu s vyšitými vodivými vzory

Czech description

Funkční vzorek představuje technologii termokompresního kontaktování a pouzdření, která umožňuje přímou integraci elektronických modulů a součástek pro povrchovou montáž na textilní substráty s vyšitým vodivým motivem. Termokompresní technologie kontaktování využívá více-komponentní 3D tištěná termoplastická pouzdra jejichž jednotlivé části jsou z materiálů s různou tuhostí. Díky tomu je zajištěn gradientní přechod tuhosti mezi elektronickou komponentou a plně flexibilním textilním substrátem. Proces kontaktování a pouzdření probíhá v jednom procesním kroku, kdy je sestava vložena do termolisu, kde působením teploty a tlaku dochází k přechodu termoplastických materiálů do méně viskózního stavu a jejich prolnutí s textilním substrátem. Současně dochází k elektrickému propojení elektronické komponenty s vodivým motivem textilního substrátu. Po dostatečném prolnutí termoplastického materiálu je ukončeno působení zvýšené teploty a celá sestava pod tlakem chladne, tak aby nedošlo k rozvolnění elektrického kontaktu.

Type

G_funk - Functional sample

CEP classification

—

OECD FORD branch

20503 - Textiles; including synthetic dyes, colours, fibres (nanoscale materials to be 2.10; biomaterials to be 2.9)

Project

—

Continuities

N - Vyzkumna aktivita podporovana z neverejnych zdroju

Publication year

2025

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Internal product ID

22190-FV024-2025

Numerical identification

Číslo dokumentace: 22190-FV024-2025

Technical parameters

Zapojení elektronického modulu a součástek pro povrchovou montáž bylo navrženo ECAD nástroji Altium Designer, tento software umožňuje export 3D modelu elektronického modulu pro následný návrh 3D tištěných pouzder a motivu vodivého propojení pro snadné zpracování vyšívacím strojem Bernina B735. 3D tištěná pouzdra jsou navržena v MCAD softwaru SolidWorks s využitím automatizovaného nástroje pro výrobu forem. Pouzdro pro kontaktování a enkapsulaci elektronického modulu je realizováno FDM technologií 3D tisku na tiskárně PrusaXL z termoplastických materiálů na bázi PMMA a TPU. Sestava pouzder, elektronického modulu a součástek a textilního substrátu s vyšitým motivem z hybridní vodivé příze s Cu/Ag mikrodrátky, vyvinuté ve spolupráci ZČU s VÚB a.s., je vložena do standardního lisu pro termotransfer Secabo TC5, kde je termoplastické pouzdro vystaveno teplotě 175°C po dobu 90 s, čímž je uvedeno do nízko viskózního stavu, při kterém prolne se strukturou tkaného substrát. Současně dochází k elektrickému propojení elektronické komponenty s vodivým motivem textilního substrátu. Po dostatečném prolnutí termoplastického materiálu je ukončeno působení zvýšené teploty a celá sestava pod tlakem chladne, tak aby nedošlo k rozvolnění elektrického kontaktu. Ověření funkce: Správná funkce demonstrátoru s intergovaným elektronickým modulem a součástkami byla ověřena přiložení zdroje napětí. Odolnost byla ověřena v rámci testů údržby. Smlouva SML/2200/0105/23, Smlouva o dílo, o podpoře při realizaci zakázky ENAMEL - Materiály a technologie enkapsulace u smart a e-textilií CZ.01.01.01/ 07/23_013/0 001274 ze dne 21. 12. 2023. Clutex - klastr technické textilie, z.s.; IČ: 27031641. Západočeská univerzita v Plzni; IČ: 49777513. Kontaktní osoba za ZČU: doc. Ing. Radek Soukup, Ph.D., Západočeská univerzita v Plzni, Fakulta elektrotechnická, Univerzitní 26, 306 14 Plzeň (email: rsoukup@fel.zcu.cz; tel.+420 377 634 542)

Economical parameters

Funkční vzorek slouží také k nastavování výrobně-technologických procesů ve společnosti VÚB a.s., kde bude v budoucnu probíhat komercionalizace výsledného řešení. Se společností VÚB a.s. již probíhají odborné konzultace týkající výroby speciálního jednoúčelového zařízení pro hromadnou výrobu, přípravy výroby a implementace vyvíjených technologií do praxe. Předpokládá se, že komercionalizace proběhne prostřednictvím finálních výrobků například jako oblečení a doplňky pro zvýšení viditelnosti za zhoršených světelných podmínek. Výsledek zároveň slouží jako testovací platforma pro ověřování technologií a metod vyvíjených a uplatňovaných v rámci projektu, práci s hybridními vodivými přízemi na průmyslové vyšívacím stroji a integraci elektroniky do tkaných struktur. Realizovaný funkční vzorek odpovídá principům Průmyslu 4.0 a rozvíjí koncept Designu 4.0, který propojuje digitální návrhové metody, inteligentní textilie a pokročilé výrobní technologie.

Application category by cost

—

Owner IČO

49777513

Owner name

Západočeská univerzita v Plzni

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Licence fee requirement

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Web page

—