Die intelligente weiche Sensorik ist ein durchgehendes, flexibles Sensormaterial auf Basis von Kohlenstoff-Silikon-Komposit, das Sensoren nahtlos in weiches Material integriert. Durch seine einzigartige Kombination von Flexibilität, Weichheit und elektrischer Leitfähigkeit ermöglicht es Echtzeit-Rückmeldungen bei mechanischen Einwirkungen – ohne dabei die natürliche Haptik des Trägermaterials zu beeinträchtigen. Diese Technologie ist das Herzstück für zukunftsweisende Anwendungen in Robotik, Wearables, chirurgischer Simulation, und darüber hinaus.
Das Material basiert auf einer Silikon-Polymermatrix mit homogen verteilten Kohlenstoff-Partikeln und bietet die optimale Balance zwischen Flexibilität und Sensorfunktionalität. Die Shore 00 Härte von 35 entspricht natürlichem menschlichem Gewebe und macht es ideal für empfindliche Anwendungen, während die piezoresistiven Eigenschaften präzise Druck- und Deformationsmessungen ermöglichen.
| Spezifischer Widerstand | 2,5 Ωm |
|---|---|
| Spezifische Widerstandsänderung (bei Dehnung  ) |  |
| Relative Widerstandsänderung (bei Dehnung ) |  |
| Minimale Schichtdicken | > 0,2 mm |
| Dehnbarkeit | > +100 % |
Das Material ist nicht-toxisch, frei in seiner Formbarkeit/Geometrie und verschleißarm. Lokalschäden führen nicht zum Systemausfall, ein kritischer Vorteil gegenüber Array-basierten Sensoren.
Die Technologie bietet maximale Flexibilität bei der Gestaltung. 2D-Sensorschichten ermöglichen flächige Positionserkennung, 3D-Sensorstrukturen erweitern die Erfassungsmöglichkeiten in alle Raumrichtungen. Für spezialisierte Anforderungen stehen auch weiche Drucksensorzellen oder Dehnungsmessstreifen zur Verfügung. Alle Konfigurationen können frei geformt werden – basierend auf Gießverfahren – zur kundenspezifischen Geometrie.
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Die Technologie revolutioniert die Mensch-Maschine-Interaktion. Flexible/Weiche Manipulatoren erkennen Gegenstände oder Deformation durch Tastsinn, während kollaborative Roboter nahtlos mit Menschen zusammenarbeiten können – Weichheit als Sicherheitsfeature inbegriffen.
Integrierte Sensoren ermöglichen kontinuierliches Monitoring von Bewegungen, Atmung oder Muskelaktivität. Als E-Skin bietet die Sensorik Tragekomfort und bleibt für den Nutzer praktisch unmerklich.
Von intelligenten Prothesen mit Echtzeit-Rückmeldungen bis zu hochrealistischen chirurgischen Trainingssimulatoren.
Adaptive Strukturen, sensorische Oberflächen, intelligente weiche Aktuatoren, etc.
Ein umfassendes, physikalisch begründetes hyper-visko-elasto-plastisches Materialmodell beschreibt das Materialverhalten präzise. Die Datenverarbeitung auf Basis von Elektroimpedanztomographie (EIT) / inverse-Finite-Elemente-Methode (iFEM) ermöglicht die Rekonstruktion der Impedanzverteilung im Sensor. Um maximale Integrierbarkeit zu gewährleisten, können auf Anfrage Details zu Schaltplänen, Firmware und Software bereitgestellt werden.llen Sie sich das als weiches, kontinuierlich verteiltes synthetisches Gewebe vor, welches an sich sensorisch aktiv ist. Ein Material, das auch nach Durchstechen oder kleinen Einschnitten noch zuverlässig Daten liefert. Das ist nicht nur eine Verbesserung – es ist ein neuer Ansatz.
Die Welt verlangt nach intelligenteren, adaptiveren Materialien. Starre Sensoren gehören der Vergangenheit an. Die nächste Welle der Automatisierung, der personalisierten Medizin und der direkten Mensch-Maschine-Integration basiert auf Flexibilität und Weichheit – nicht nur in Form, sondern in Funktion. Diese E-Skin-Technologie ist das fehlende Glied, das diese neue Ära ermöglicht.
Die Integration beginnt jetzt
Division of Soft Matter Physics, Johannes Kepler University Linz · Research Group for Surgical Simulators Linz, Fachhochschule Oberösterreich
Thomas Thurner