Technische Artikel

Technische Artikel

Wearables: Die Zukunft der Elektronikentwicklung

EN FR

„Wearable“ – ein Begriff, der zuerst an die Bekleidungsindustrie erinnert, hat heute eine völlig neue Bedeutung. Elektronikfunktionen, die wir täglich nutzen, stehen über Geräte und Zubehör bereit, das wir bequem am Körper tragen und uns in die Ära der #wearables überführen.

Wearable-Technologie ist in aller Munde und erstreckt sich über eine Vielzahl von Anwendungen und Produkte. Die Branche erwartet daher auch für das Jahr 2015 ein kräftiges Wachstum. Im Vorjahr wurde der Wearable-Markt in Großbritannien mit über 300 Mio. £ (ca. 407 Mio. €) beziffert; dem zweitgrößten in Europa nach Deutschland. Die Entwicklung schreitet rasch voran und die Analysten von Gartner gehen davon aus, dass im Jahr 2017 etwa 30% aller Wearables äußerst unauffällig zur Anwendung kommen.

In jeder Hinsicht soll die Technologie einen effizienteren Lebensstil ermöglichen. So erlaubt die Weiterentwicklung von Smart Watches das Erledigen mehrerer Aufgaben, die Prozessverfolgung und einfachere Reiseabläufe. Im Privatbereich sorgen Gesundheitsbänder und Fitness Tracker für einen aktiveren Lebensstil, um unsere Gesundheit zu verbessern. Neuentwicklungen sorgen dafür, dass Wearables auch in andere Märkte vordringen. In der Modebranche entwickeln Unternehmen wie CuteCircuit interaktive Kleidung, bei der sich die Farbe oder das Design über Smartphone-Apps oder Twitter Feeds verändern lassen. Das Unternehmen Visijax nutzt die Technik, um Kleidung sichtbarer zu machen oder Sicherheitszubehör damit auszustatten.

Analyse und Forschung sind weitere wichtige Faktoren im Bereich der Wearable-Technologien. Im Sportbereich ergeben sich zahllose Möglichkeiten, die Leistungsfähigkeit zu analysieren und zu verbessern. Ob nun Google Glass als Hilfsmittel im Sport, zur Navigation oder zum Senden einer Nachricht während dem Training eingesetzt wird, oder andere sensorbestückte Einrichtungen verwendet werden, mit denen Techniken, die Geschwindigkeit oder die Haltung analysiert werden – Wearables bieten die Möglichkeit, sich schneller weiter zu entwickeln und zu verbessern. In der Medizintechnik lassen sich Patienten mithilfe von Wearables untersuchen und behandeln, was völlig neue Wege bei der Forschungsarbeit ebnet und sogar zu einnehmbaren Vorrichtungen führt. Die Anwendungsmöglichkeiten in diesem Bereich scheinen fast unbegrenzt zu sein.

Die Technologien für Wearables sind bereits im Einsatz und finden sich in immer mehr Anwendungen. Die Geräte/Einrichtungen müssen sich meist mit einem Smartphone oder Computer verbinden, um Daten auszutauschen. Das Wearable-Gerät verfügt deshalb über eine Funk- bzw. Bluetooth-Verbindung oder enthält (wie bei Navigationsgeräten) eine GPS-Einheit. Verschiedene Wearables verwenden auch Sensoren, um je nach Gegebenheit Änderungen zu erkennen, diese aufzubereiten und an einen separaten Empfänger zu übertragen.


Neben der Herausforderung, ein funktionierendes Gerät zu entwickeln, muss bei Wearables auch die Einsatzumgebung mit berücksichtigt werden. So muss ein Temperatursensor in einem fest installierten Gerät imstande sein, die Temperaturzyklen der Umgebung sowie Stöße und Vibrationen zu überstehen. Ein Temperatursensor in einem Wearable-Gerät muss darüber hinaus noch physikalische Wechselwirkungen überstehen, da das Gerät bewegt, benutzt, eventuell gebogen und verschiedenen Elementen wie Wasser oder Chemikalien ausgesetzt wird. Diese Geräte müssen dementsprechend geschützt sein, um eine zuverlässige Funktionen in dieser Art von Umgebung zu garantieren.

Schutz kann zum Beispiel in Form einer Epoxydharz-Kapselung oder Beschichtung erfolgen. Die Vielfalt der möglichen Anwendungen kann noch eine weitere Herausforderung mit sich bringen: ein geeigneter Außenschutz muss gefunden werden. Wie bereits erwähnt, verfügen Wearables über eine Datenanbindung – entweder direkt zu einem anderen Gerät/System oder mittels eines Sensors, der Situationsänderungen erfasst. Da diese Verbindung über Funk erfolgt, darf der Außenschutz die übertragenen HF-Signale nicht dämpfen bzw. stören. Dies muss zusammen mit der Betriebsumgebung und der generellen Nutzung des Geräts berücksichtigt werden, damit sich ein vollständiges Bild für die gesamte Lebensdauer ergibt.

Um ein besseres Verständnis für die wahrscheinliche Leistungsfähigkeit zu erhalten und den Auswahlprozess zu vereinfachen, lassen sich Erfahrungen aus anderen Branchen und Technologiebereichen sammeln. Werden Wearables zum Beispiel von Schwimmern getragen, lässt sich deren Puls und genereller Gesundheitszustand im Schwimmbecken überwachen. Damit geht einher, dass das Gerät natürlich unter Wasser funktionieren muss. Temperaturänderungen können dabei vielleicht gering sein aber dafür sehr schnell erfolgen, und die Häufigkeit bzw. Dauer, wie oft sich das Gerät im Wasser befindet, ist unbekannt. Es muss also davon ausgegangen werden, dass das Gerät dauerhaft in Betrieb ist, sobald es sich im Wasser befindet. Diese Anwendung lässt sich mit einer Sonar-Boje im Marinebereich vergleichen, wenn Sensoren wichtige Informationen über die Meeresumgebung bereitstellen sollen. In diesem Fall muss das Gerät ein Funksignal senden und gleichzeitig im Salzwasser betrieben werden – also in einer ähnlichen Umgebung wie sie bei einem Gesundheits-Tracker eines Schwimmers vorherrscht.

Wir können bereits auf Informationen zurückgreifen, die wir in anderen Branchen gesammelt haben. Salzwasser ist wesentlich aggressiver als das Wasser in einem Schwimmbecken. Die Erfahrung mit den Sonar-Bojen zeigt dann die Leistungsfähigkeit eines Schutzmaterials wie UR5041 von Electrolube auf, das für ein Wearable-Gerät verwendet wird. Dies ist nur ein Beispiel von vielen. Der Grad der Biegefestigkeit eines Geräts, der Betriebstemperaturbereich und der mögliche Kontakt mit Chemikalien sind Faktoren für den Auswahlprozess. Neben diesen Aspekten und der erforderlichen Funkanbindung zählen noch weitere Eigenschaften wie die dielektrische Konstante, Widerstandsfähigkeit gegen Salznebel, Shore-Härte und Bruchdehnung, die zur Findung des optimalen Produkts beitragen.

Diese Informationen mögen etwas vage erscheinen; jede Anwendung hat aber ihre eigenen Kriterien hinsichtlich Leistungsfähigkeit, Umgebung und Einsatzgebiet. In allen Fällen ist aber eine genaue und zuverlässige Antwort seitens des Wearable-Geräts erforderlich. Ein Beispiel für bestimmte Anforderungen ist der Wearable-Gerätevergleich „Sudden Impact“ von Element 14, bei dem Electrolube einer der Industriepartner ist. Die Herausforderung besteht darin, ein Wearable-Gerät für Athleten zu entwickeln, das wichtige Gesundheitsinformationen bereitstellt, um die Sicherheit im Sport zu erhöhen, die Ausdauer der Sportler in Echtzeit zu überwachen und somit das Auftreten von Sportverletzungen zu verringern. In diesem Fall ist klar, dass das Gerät vor Stößen geschützt sein muss, auch vor Wasser und anderen Schadstoffen und dass eine Funkanbindung benötigt wird. Wie bei allen Wearables sind auch LEDs oder Displays vorhanden, was einen durchsichtigen Außenschutz erforderlich macht, der seine Durchsichtigkeit auch über der Zeit beibehält. Die Berücksichtigung dieser Parameter mithilfe eines elektrochemischen Herstellers wie Electrolube führt schnell zu einer geeigneten Lösung für die jeweilige Anwendung. So wird gewährleistet, dass die Leistungsfähigkeit des Geräts über der Lebensdauer garantiert ist.

Unabhängig von der Anwendung wächst der Markt für Wearables rasant. Einige behaupten, das Jahr 2015 sei das Jahr der Wearables, andere meinen, dass noch viel getan werden muss. Eine große Zahl an Geräten befindet sich noch in der Testphase – ihre Leistungsfähigkeit, Vorteile und langfristige Zuverlässigkeit müssen noch bestätigt werden. Die Konzepte und Neuentwicklungen in diesem Bereich sorgen für eine spannende Zukunft, und die Vielzahl der möglichen Geräte sorgt auch für eine Vielzahl von Anforderungen, die ein entsprechendes Schutzmedium für das Gerät vorsehen. Wearables sollen unsere täglichen Aufgaben leichter und bequemer machen. Sie sollen verschiedene Interaktions- und Kommunikationsmöglichkeiten fördern, unsere Mobilität in der Elektronikwelt erhöhen und somit Beziehungen und die Zusammenarbeit weiter ausbauen. @electrolube

Jade Bridges
European Technical Support Specialist - Electrolube
Jade.bridges@electrolube.co.uk