Soft Interfaces

Drei Fragen an »Soft Interfaces«

Mit Lukas Werft

Was habt ihr im Projekt erarbeitet und warum ist das relevant für Fraunhofer? 

Reaktive Textilien und sogenannte Soft Interfaces können grundlegend verändern, wie wir Technik bedienen. Statt harte Knöpfe oder Displays zu drücken, werden Oberflächen selbst berührungssensitiv, flexibel und fühlend.

Der technologische Schwerpunkt unseres Projekts liegt darauf, neue Herstellungsverfahren zu entwickeln, die solche weichen, dehnbaren Schnittstellen überhaupt erst möglich machen. Gleichzeitig arbeiten wir gestalterisch daran, diese Interfaces so intuitiv zu gestalten, dass sie sich ganz natürlich anfühlen und neue Formen der Interaktion erlauben – etwa textile Flächen, die sich wie eine Mischung aus Stoff und Benutzeroberfläche verhalten und klassische, starre Bedienkonzepte erweitern oder ersetzen können.

Kern unserer Arbeit ist eine druckbare Flüssigmetalltinte auf Galinstan-Basis, die in einen hochdehnbaren, elastischen Kunststoff eingebettet wird. Das Ergebnis sind elektrisch leitfähige, hochdehnbare Bahnen, die sowohl als elektrischer Leiter für Strom- oder Datentransport als auch als Sensormaterial genutzt werden können.

Als Hauptdemonstrator haben wir eine textile Leuchte entwickelt, die sich über Berührung des Lampenschirms dimmen sowie die Farbtemperatur ändert lässt und so die Idee eines »weichen Interfaces« veranschaulicht.

Wir konnten in diesem Projekt unsere zuvor entwickelte Flüssigmetalltechnologie verbessern und eine Produktimplementation aufzeigen, was einen wichtigen Schritt für zukünftige Akquise, insbesondere im Industrieumfeld, darstellt.

Was sind die wichtigsten Ergebnisse des Projekts »Soft Interfaces«?

• Prozessierbare Liquid Metal Ink: Galinstan wurde so modifiziert, dass es druckbar und formstabil ist und dabei seine elektrischen Eigenschaften beibehält.
• Dehnbare Leiterbahnen: Durch TPU-Verkapselung entstehen Leiterbahnen, die nicht brechen, sich oft dehnen lassen und elektrisch stabil bleiben (demonstriert bei 50% Dehnung für 3 Millionen Wiederholungen).
• Sensorfunktion ohne zusätzliche Komponenten: Dieselbe Struktur kann als Dehnungs- oder Drucksensor genutzt werden, weil sich der elektrische Widerstand bei Verformung verändert.
• Integration auf Textilien: Die Strukturen lassen sich auf Stoff laminieren und funktionieren dort zuverlässig, wodurch echte »Soft Interfaces« möglich werden.
• Demonstrator: Entwicklung einer interaktiven textilen Leuchte mit mehreren integrierten Dehnungssensoren zur Lichtsteuerung.
• Rheologisches und prozesstechnisches Verständnis: Wir konnten die Benetzbarkeit, Druckparameter und Strukturgrößen detailliert charakterisieren – eine Grundlage für spätere Produkte.

Relevante Erkenntnis: Die Technologie ist robust, reproduzierbar und vielseitig einsetzbar – aber Materialien und Prozesse müssen fein abgestimmt werden, da kleine Abweichungen das Ergebnis beeinflussen.

Welcher Moment der Zusammenarbeit war für Dich das Highlight?

Das Highlight der Zusammenarbeit mit den Designerinnen und Designern vom WINT Design Lab war das Abschlusstreffen, bei dem wir alle Komponenten des Hauptdemonstrators – der interaktiven Leuchte – erstmals komplett zusammengesetzt haben. Nach einem Jahr Entwicklungsarbeit konnten wir das finale Ergebnis gemeinsam sehen und testen.

Während des Projekts konnte ich mich auf die technologische Entwicklung und die Optimierung der Sensorik konzentrieren. In enger Abstimmung mit den Designern und nach mehreren funktionalen Tests haben wir ein optimiertes Design für die textilintegrierten Dehnungssensoren erarbeitet.

Die Designer haben entscheidend zur Produktgestaltung beigetragen. Sie haben den Kontakt zur Strickfirma Case Studies aufgebaut, vor Ort am Textildesign gearbeitet und das gesamte äußere Erscheinungsbild der Leuchte entwickelt. Erste Gehäuseprototypen haben sie selbst 3D-gedruckt; der finale Aufbau wurde extern gefertigt und von den Designern lackiert. Außerdem haben sie einen einfachen, aber zuverlässig funktionierenden Haltemechanismus für den Lampenschirm entworfen und umgesetzt, der die notwendige mechanische Vorspannung des Textils sicherstellt.

Beim Abschlusstreffen brachten die Designer ihre Bauteile mit und wir die funktionalen Teile der Leuchte – den textilen Lampenschirm mit integrierten Dehnungssensoren, die Messelektronik für die Sensoren sowie die Steuer- und Kontrolleinheit für die integrierte LED. Gemeinsam setzten wir alles zusammen und passten die Programmierung so an, dass das Verhalten der Leuchte harmonisch wirkte. Dazu gehörten die Abstimmung der Farbtemperaturen, die Sensitivität der Oberfläche und die Feinanpassung der Übergangsgeschwindigkeiten.

Die Kombination aus technischem Know-how und gestalterischer Sensibilität hat dafür gesorgt, dass das Ergebnis nicht nur funktioniert, sondern sich auch natürlich anfühlt. Ohne diese interdisziplinäre Zusammenarbeit wäre das Projekt in dieser Form nicht möglich gewesen.

What's next?

Wir arbeiten daran, die Technologie zu skalieren, die Wasch- und Langzeitstabilität für Textilanwendungen zu erhöhen, bessere elektrische Schnittstellen zur Mikroelektronik zu entwickeln und neue Sensorkonzepte wie multidirektionale Drucksensorik oder großflächige Arrays zu testen.

Parallel laufen Gespräche mit potenziellen Industrie- und Designpartnern; drei Unternehmen zeigen bereits konkretes Interesse. Zudem warten wir auf die Rückmeldung zu zwei großen Förderanträgen und bereiten weitere Projekte wie ProValid (IBB) vor. Langfristig soll die Arbeit in Richtung zirkuläre Materialien und nachhaltige textile Elektronik erweitert werden.