Gedruckte flexible Elektrische Schaltung
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19.02.2019 Fachinformation

Kleidung enthüllt, wie Sie sich wirklich fühlen

In Stoffe und andere Wearables eingewebte Elektronik und Sensoren ermöglichen eine bequeme und zuverlässige Gesundheitsüberwachung. Mehrere TCs der IEC-Gemeinschaft arbeiten aktiv an internationalen Normen für Wearable Electronics.

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Von Alan Hodgson

Gedruckte Elektronik findet in den meisten der folgenden Bereiche Anwendung: Sport und Wellness, Gewerbe und Industrie, Militär, Unterhaltungselektronik, Kommunikation, Bekleidung sowie Medizin und Gesundheitswesen, aber vor allem in der Herstellung von Elektronik in Textilien und Sensoren. Sie verspricht, eine Schlüsseltechnologie in der Zukunft der Wearable Electronics zu werden, da sich der Markt von harten Plastikgeräten hin zu flexibler und geschmeidiger Elektronik wendet – siehe Connecting the printed electronics and wearables communities in der e-tech-Ausgabe 05/2017.

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Zum Beispiel kombinieren tragbare Herzfrequenzsensoren, die mit auf Baumwollsubstrat gedruckten Graphenen hergestellt werden, Textilien mit Sensoren, um flexiblere und bequemere Fertigungen herzustellen, als sie heutzutage verfügbar sind. Die Gründung des IEC TC 124 entstand durch eine Initiative des IEC Standardization Management Board (SMB) (siehe Printed electronics – The challenge of Systems Integration in der e-tech-Ausgabe 01/2016), in welcher einige potenzielle Marktsegmente ermittelt wurden.

Relevante Normungsbereiche

Normung im Bereich der gedruckten Elektronik findet im IEC TC 119 statt und wurde in Printed electronics gathering pace in der e-tech-Ausgabe 06/2017 zusammengefasst. Manche Arbeitspakete des IEC TC 119 haben besondere Bedeutung für tragbare elektronische Geräte. Zum Beispiel laufen gerade Arbeiten an der Normung von Prüfverfahren für elastische und dehnbare Farben und Substrate. IEC TC 119 veröffentlichte bereits einen Technischen Bericht über die Materialien, die für gedruckte Elektronik benötigt werden, welcher verfügbar ist als IEC TR 62899-250:2016, Printed electronics – Part 250: Material technologies required in printed electronics for wearable smart devices. Zusätzlich arbeitet das IEC TC 119 an Prüfverfahren und -methoden für die Produktparameter, Lebensdauerabschätzung und Zuverlässigkeitsprüfung von gedruckten, flexiblen Gassensoren.

In dem speziellen Normungsgebiet der Wearable Electronics hat die Normung bereits in drei Working Groups (WGs) des IEC TC 124 begonnen:

  • WG 1 – Terminologie befasst sich einzig mit diesem Thema, einem wichtigen Bereich, da ein einheitliches Verständnis der Terminologie notwendig ist, um den Dialog zwischen den Stakeholdern zu vereinfachen. IEC hat die einzigartige Möglichkeit, in diesem aufsteigenden Bereich standardisierte Terminologie festzulegen, mit Ressourcen wie Electropedia.
  • WG 2 – E-Textilien, ein aufstrebender Bereich zwischen Elektronik, die an Textilien angepasst wird, und Textilien, die an Elektronik angepasst werden. Dieser Bereich überschneidet sich mit dem IEC TC 119, da das Drucken eine wichtige Rolle bei der Herstellung von E-Textilien-Systemen spielt. Die Working Group 2 arbeitet an einem Waschprüfverfahren für Freizeit- und Sportbekleidung mit E-Textilien-Systemen, einem kritischen Bereich auf dem Verbrauchermarkt. Diese Prüfungen sind wichtig für die Freizeit- und Sportbekleidung der Verbraucher, denn der Endnutzer hat die berechtigte Erwartung, dass jegliche E-Textilien-Funktionalitäten auch nach mehreren Waschgängen erhalten bleiben.
  • WG 4 – Geräte und Systeme konzentriert sich auf Sensorelemente in der nahen Zukunft, einem Bereich von großem Interesse in der IEC-Gemeinschaft – siehe Sensor networks, wearable printed electronics and AAL in der e-tech-Ausgabe 07/2016.

Zusammenarbeit für Wearable Electronics-Geräte

Sowohl das IEC TC 119 als auch das IEC TC 124 haben sich auf eine Zusammenarbeit mit dem IEC TC 47: "Semiconductor devices" und dem IEC TC 110: "Electronic display devices", geeinigt, da sich beide dieser Technologien in gedruckter und tragbarer Elektronik wiederfinden. Bei der Manchester IEC TC 124 Plenarsitzung war die Vertiefung der Zusammenarbeit mit dem IEC TC 101: "Electrostatics" im Gespräch, da ein Technischer Bericht über die Auswirkungen dieser Technologien zeitgerecht wäre. Beide der IEC TCs stehen ebenfalls in Zusammenarbeit mit ISO Technischen Komitees und die IEC nimmt auch Kontakt mit externen Gruppen auf, damit diese ihre Arbeit einbringen.

Eine Gruppe, die die Standardisierungsbemühungen der IEC besonders unterstützt, ist der Industrieverband für organische und gedruckte Elektronik (OE-A), der es der IEC ermöglichte, ihre Arbeit bei seinen Zusammenkünften vorzustellen und auch IEC TC 119 Working Groups aufgenommen sowie das Angebot auf das IEC TC 124 erweitert hat. Die Kooperation mit solchen Gruppen vereinfacht es, in neue Bereiche vorzustoßen wie beispielsweise die Verkapselung von druckbaren Geräten und die Nachhaltigkeit dieser Arbeit. Die Teilnahme am IEC Advisory Committee on Environmental Aspects (ACEA) könnte der nächste Schritt sein.

Blick in die Zukunft

Es gibt einige Gemeinschaften, wie zum Beispiel die Bioelektronik-Gruppe, die in der Struktur der IEC Technischen Komitees noch unterrepräsentiert sind, aber wichtig für die Industrialisierung von gedruckter Elektronik für Wearables sein werden. Bioelektronik ist ein interdisziplinärer Bereich, der sich auf die elektronische Überwachung und Kontrolle von biologischen Systemen sowie die Konstruktion der Bio-Schnittstelle konzentriert.

IEC TC 124 hat begonnen, diesen neuen Bereich während der zweiten Plenarsitzung an der Universität von Manchester, UK, im Jahr 2018 zu erforschen. Die Universität verfügt über ein Bioelektronik-Netzwerk und zeigte Erstmontagen mit gedruckten Graphenen. Auch gab es industrielle Anwendungen der japanischen Delegation mit dem Toyobo Cocomi-Stoff. Dies scheint ein Wachstumsbereich für das IEC TC 124 zu sein.

Neue Technologien wie diese benötigen neue Delegierte, um sich weiterzuentwickeln. Viele dieser Technologien sind erst vor kurzer Zeit von Universitäten aufgekommen und werden oft von jüngeren Personen geleitet. Über die letzten General Meetings hinweg hatte das das IEC TC 119 das Privileg, Delegierte vom IEC Young Professionals Programm zu betreuen, welches entwickelt wurde, um die Einbindung von aufkommenden Elektrotechnik-Experten und -Leitern in die Arbeit der IEC zu verstärken. Wir freuen uns darauf, weitere Delegierte beim Meeting im Jahr 2018 willkommen zu heißen – sie sind der Schlüssel zu unserem Fortschritt und die Zukunft der IEC.

Fazit

Die Internationale Normungsarbeit im Bereich der Wearable Electronics hat im IEC TC 124 begonnen. Gedruckte Elektronik-Technologien des IEC TC 119 spielen bei zukünftigen tragbaren elektronischen Geräten eine Rolle und durch unsere Zusammenarbeit können wir sowohl die Industrialisierung als auch die Normung vereinfachen. Wir freuen uns darauf, mit der breiteren IEC-Gemeinschaft beim IEC General Meeting in Busan zusammenzuarbeiten.

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