Einleitung

Die rasante Entwicklung der Mikroelektronik innerhalb der letzten Jahrzehnte hat zu einer Miniaturisierung der Bauteile für elektrische Geräte gesorgt. Während die ersten Computer noch raumfüllend oder kleiderschrankgroß waren, ist heute das Smartphone als leistungsfähiger, multifunktionaler Minicomputer alltäglicher Begleiter in der Hosentasche von fast 90% der Jugendlichen, Krankenkassen bezuschussen Fitnessarmbänder als gesundheitsfördernde Geräte, das „Internet der Dinge“ verbindet Alltagsgegenstände mit dem Internet und lässt sie miteinander Informationen austauschen. Grundlage vieler dieser Technologien sind Sensoren, die Umweltdaten erfassen, deren Auswertung wiederum – entsprechend der Programmierung – Aktionen veranlassen kann. Nicht nur Uhren, sondern auch Kleidungsstücke, Schmuck und Dekorationselemente wie Kissen oder Fußmatten lassen sich mit elektronischen Bauteilen anreichern. Im Bereich der Gesundheitsanwendungen arbeitet  z.B. das Fraunhofer Institut an einem mit Sensoren ausgestatteten T-Shirt, das Vitalfunktionen des Körpers überwacht, so dass ein Schlaganfall oder Herzinfarkt rechtzeitig erkannt werden und automatisch ein Notruf abgesendet werden kann. Aber auch Künstler und Designer haben die Möglichkeiten der Mikroelektronik für sich entdeckt, um interaktive, intelligente und individuelle Kleidung zu entwerfen: im Dunkeln leuchtende Kleider, Jacken, die beim Erreichen eines Standortes ein Signal geben, Reisetaschen, die beim Öffnen eine Innenbeleuchtung aktivieren und vieles mehr. Dabei steht nicht unbedingt immer eine sinnvolle Funktion im Mittelpunkt, sondern oft auch der Wunsch, innovative, einzigartig Mode zu gestalten.

Im Bereich des „Wearable Computings“ sind in den letzten Jahren einige Baukästen und Komponenten entstanden, die einen einfachen und kostengünstigen Einstieg für jeden ermöglichen und eine Verbindung zwischen Technologie und den traditionellen Handarbeiten Nähen, Sticken und Stricken herstellen. Einfache Projekte lassen sich bereits mit klassischen Kurzwaren, leitfähigen Textilien und Bauteilen wie LEDs umsetzen, für anspruchsvollere Vorhaben stehen eine Reihe von ergänzenden Bauteilen und Systemen zur Verfügung. Mikrocontroller-Boards wie Lilypad, Flora oder Gemma und ihr Zubehör (z.B. LEDs und Sensoren) lassen sich dank der vorgestanzten Löcher und der winzigen Bauform direkt in Kleidung einnähen. Ihre runde Form schützt den Stoff vor Rissen und Löchern. Bei entfernter Batterie können sie sogar mitgewaschen werden. Diese Bauteile können entweder als dekorative Elemente auf der Oberseite mit in das Motiv eingebunden werden oder mit den leitenden Nähten auf der Innenseite verschwinden. Mit „Making Things Wearable: Intelligente Kleidung selber schneidern“ von René Bohne steht eine gute Einführung in das Thema sowie in verschiedene Mikrocontroller zur Verfügung. Natürlich ist der Einsatz von diesen Mikrocontrollern nicht auf Wearable Computing beschränkt. Diese Boards eignen sich auch für andere Projekte, wie künstlerische Installationen, Wanddekorationen, interaktive Einrichtungsgegenstände etc., für die aufgrund der Bauform ein sehr kleiner Kontroller notwendig ist.

Im Unterrichtseinsatz lassen sich  z.B. vereinfachte Versionen von Geräten wie Fitnessarmbändern oder Smartwatches nachbauen, um deren grundlegende Konstruktions- und Funktionsweise nachzuvollziehen. Auch in musischen Fächern oder für Schulaufführungen von Arbeitsgemeinschaften kann mit tragbarer Elektronik oder Schaltkreisen aus Stoff (Soft Circuits) experimentiert und damit das Repertoire künstlerischer Ausdrucksformen erweitert werden.

Beispiele

Lilypad

Lilypad

Das Lilypad ist ein Arduino-basiertes Mikrocontroller-Board, das in verschiedenen Ausführungen erhältlich ist, die sich in Anzahl und Art der Anschlüsse… weiterlesen »
Flora und Gemma

Flora und Gemma

Flora und Gemma sind zwei runde Mikrocontroller-Boards, die sich in der Anzahl der Anschlüsse sowie der Leistung der auf ihnen… weiterlesen »

Leitfähiges Zubehör

Leitendes Garn

Leitfähiges Garn besteht entweder vollständig aus dünnen, rostfreien Stahlfäden oder einer Mischung aus Baumwolle bzw. Polyester und Stahl. Es ist weich und biegsam und lässt sich wie übliches Garn mit Nähnadeln verarbeiten. Auch eine Verarbeitung mit der Nähmaschine ist möglich, allerdings können dabei ggf. nicht alle Funktionen der Nähmaschine genutzt werden. Außerdem empfiehlt es sich, das leitende Garn als Unterfaden zu benutzen und die Fadenspannung anzupassen. An Kontaktstellen,  z.B. an Mikrocontrollern oder Sensoren, muss eine feste Verbindung sichergestellt sein, so dass es empfehlenswert ist, mehrere Schlaufen zu nähen und diese festzuziehen. Leitfähiges Garn mit hohem Stahlanteil lässt sich nicht so gut knoten, wie einfaches Nähgarn. Dauerhafte Verbindungen können mit etwas Kleber oder Nagellack fixiert werden. Da er nicht isoliert ist, muss beim Verarbeiten gut darauf geachtet werden, dass die unterschiedlichen Nähte sich nicht berühren, um einen Kurzschluss zu vermeiden.

Leitfähiger Stoff

Elektronikfachversände bieten eine kleine Auswahl leitfähiger, teilweise elastischer Stoffe aus Baumwolle oder Nylon, die mit Silbergarn durchzogen oder mit Silber, Kupfer oder anderen leitfähigen Metallen überzogen sind. Dabei ist der Preis für ein kleines Stück oft recht hoch. Sie können in Streifen  z.B. als Leiterbahnen vernäht werden, im Verbund mit leitfähigem Garn als kleine Kontaktflächen für Batterien oder an den Anschlussstellen von Bauteilen.

Velostat und Linqstat

Die Leitfähigkeit dieses Folienmaterials verändert sich je nach Stärke des Drucks, der auf sie ausgeübt wird. Sie eignet sich also sehr gut, um eigene Drucksensoren oder druckempfindliche Schalter zu konstruieren,  z.B. um die Helligkeit einer LED damit zu regulieren.

Leitender Klettverschluss

Dieses mit Silber durchzogene oder überzogene Klettband eignet sich gut zum Konstruieren von Schaltern in Textilprojekten. Bei der Planung großflächiger Klettverbindungen sollte jedoch der hohe Preis des Materials berücksichtigt werden.

Druckknöpfe, Reißverschlüsse, Schnallen

Handelsübliche Kurzwaren aus Metall sind eine gute und günstige Ergänzung für elektronische Textilien. Druckknöpfe eignen sich sehr gut für textile Elemente, die schnell und flexibel austauschbar sein sollen oder als Verschlüsse für Armbänder, Halsbänder, Gürtel etc. Ein Reißverschluss mit Metallzähnen kann als Schalter eingesetzt werden, ebenso Schnallen oder andere Verschlüsse aus Metall. Es empfiehlt sich, vor dem Vernähen die Leitfähigkeit zu testen, die  z.B. durch Beschichtungen oder ähnliches beeinträchtigt sein könnte.

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