Prototyp: Infineon integriert MP3-Player in die Kleidung
Die Elektronik des MP3-Players kann direkt in den Stoff von Kleidungsstücken eingearbeitet werden und ist so verpackt, dass sie auch ein Waschen der Kleidung schadlos überstehen können soll. Der gesamte MP3-Player findet inklusive Mikroprozessor zur Sprachsteuerung auf einem winzigen Chip Platz. Eine auswechselbare Multimedia Card übernimmt das Speichern der Musiktitel. Die Sprachsteuerung des Prototypen funktioniert unabhängig vom Sprecher und kann alle üblichen Tastenfunktionen übernehmen. Die elektrischen Verbindungen zwischen System, Speicher, Kopfhörer, Mikrofon für die Sprachsteuerung und Stofftastatur sind aus speziell für diesen Zweck angefertigtem leitfähigen Gewebe gefertigt. Studentinnen der Deutschen Meisterschule für Mode in München haben verschiedene Kleidungsstücke entworfen, anhand derer die fertige Anwendung bereits demonstriert werden konnte.
Das Design-Konzept des MP3-Player-Prototypen besteht aus vier Einheiten: Audio-Chip-Modul, abnehmbares Akku-/Multimedia-Card-(MMC-)Modul, Kopfhörer/Mikrofon und flexible Sensortastatur. Die genannten Komponenten sind elektrisch über Gewebebänder mit implementierten Leitungen verbunden. Der Audio-Chip kann direkt mit Mikrofonen, Kopfhörern, Speichern, Tastaturen, Displays, Sensoren und Aktoren verbunden werden. Die Software definiert die Betriebsart des Audio-Moduls: MP3-Player, sprecherunabhängige Spracherkennung, Text/Sprach-Umsetzung, Musiksynthesizer usw. sind möglich. Das Modul misst nur 25 mm x 25 mm x 3 mm.
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Die flache Tastatur wird aus metallisierten Folien auf einem leitenden Gewebeband realisiert. Die Metallfolien sind mit einem in der Kleidungsindustrie genutzten Kleber befestigt. Ein winziges Sensor-Modul ist mit den Metallfolien verbunden und registriert die Betätigung der Pads. Das Kopfhörer/Mikrofon-Set ist ebenfalls über das Gewebeband mit dem Audio-Modul verbunden.
Die Verbindung zwischen Textilien und der Elektronik hat ein grundsätzliches Problem im Größenunterschied der Strukturen, die im Mikrometerbereich bei den Chips und Millimeter-Bereich bei den Textilien liegen. Infineon setzt dabei auf zwei verschiedene Methoden: Einmal kann das Chip-Modul auf ähnliche Weise wie beim Wirebond-Verfahren mit den leitenden Gewebebändern verbunden werden. Im anderen Fall wird eine flexible Plastikfolie (ähnlich einer flexiblen Leiterplatte) mit aufgebrachten Verbindungs-Pads genutzt, die mit der textilen Struktur verklebt bzw. verlötet wird. In beiden Fällen sind das Modul und der Verbindungsbereich hermetisch gekapselt.
Die Komponenten sind so ausgelegt, dass die Elektronik und die Verbindungen zwischen den textilen Strukturen den Tragekomfort nicht beeinflussen, den Betrieb einfach und komfortabel gestalten und die Kleidung gewaschen werden kann, ohne die Elektronik entfernen zu müssen, verspricht Infineon.
Infineon hat weiterhin mit my-d einen Chip für Smart-Label-Anwendungen entwickelt, der ebenfalls mit speziellen Gehäusen in Geweben integriert werden kann. Smart Label bestehen aus winzig kleinen Mikrochips, die verschiedene Informationen speichern können und einer integrierten Antenne, über die Informationen drahtlos ohne eigene Stromversorgung mit einem Sender ausgetauscht werden können. Mögliche Einsatzgebiete für diese Technik sind dabei Großwäschereien und Verleihfirmen für Arbeitsbekleidung. Im Bereich der Logistik lassen sich damit Warenströme steuern und die Lagerhaltung vereinfachen. Denkbar ist auch die Speicherung von fälschungssicheren Merkmalen oder Codes auf dem Etikett, um der weltweiten Markenpiraterie Einhalt zu gebieten. Weitere Anwendungen, wie die intelligente Waschmaschine, sollen damit in greifbare Nähe rücken.
Für Geräte, in denen Batterien und deren zusätzliches Gewicht nicht gewünscht sind, entwickelte Infineon das Konzept eines Thermogenerators, der die Körperwärme zur Stromversorgung elektronischer Komponenten nutzt. Miniaturisierte Thermogeneratoren können die Temperaturdifferenz zwischen der Körperoberfläche und der umgebenden Kleidung zur Erzeugung von elektrischer Energie nutzen. Dieses Prinzip wurde bereits in speziellen Applikationen wie etwa der Raumfahrt eingesetzt. Infineon hat einen neuen Silizium-basierten Thermogenerator-Chip entwickelt, der eine elektrische Ausgangsleistung von einigen Mikrowatt/qcm erreichen soll. Infineons Untersuchungen hätten gezeigt, dass unter moderaten Umgebungsbedingungen Temperaturunterschiede von mindestens 5 Grad Celsius zwischen der Kleidung und der Hautoberfläche auftreten.
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Erste Anwendungen der neuen Technologie zur Kapselung von Chips in Textilien werden zunächst im Fun- und Entertainment-Bereich erwartet. Infineon sieht weitere interessante Anwendungsgebiete vor allem im Bereich der funktionellen Berufskleidung und bei Kleidung für den Gesundheits- und Pflegebereich. Dazu bietet Infineon unter anderem Mikrocontroller und DSPs, Bluetooth-, GPS- und GSM-Lösungen, Speicherkarten, RFID-Lösungen sowie biometrische Sensoren.
"Getreu unserem Motto 'Never stop thinking' haben sich unsere Forscher mit einer Thematik befasst, die in wenigen Jahren allgegenwärtig sein wird" , unterstrich Dr. Sönke Mehrgardt, Technologie-Vorstand bei Infineon, die Bedeutung des Entwicklungsprojektes. "Die weitere Entwicklung der Informationsgesellschaft wird dazu führen, dass elektronische Applikationen des täglichen Lebens immer unauffälliger und selbstverständlicher werden. Unsere heute vorgestellten Grundlagentechnologien stellen einen wichtigen Schritt in diese Richtung dar."
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