KGK, Ausgabe 10/2013, Seite 39 bis 41, "KGK Kautschuk Gummi Kunststoffe", Fachzeitschrift

Biegsamer RFID-Transponder für Kautschukprodukte

Die berührungslose Datenübertragung via RFID (Radio Frequency Identification) eignet sich als zuverlässige Identtechnologie. Ein entscheidender Vorteil ist die dauerhafte Kennzeichnung von Produkten zur Vereinfachung und Optimierung von Produktionsprozessen.

 

RFID-Transponder lassen sich in Ladehilfsmitteln integrieren und eignen sich für die Verfolgung von Warenströmen über die gesamte Supply Chain. Lagerbestände werden transparent und können möglicherweise reduziert werden, da die benötigten Teile "just-in-time" vorhanden sind.
In der Produktion von Kautschukteilen haben die Transponder aber noch weit höhere Anforderungen zu erfüllen. So müssen Transponder für Kautschukprodukte folgende Eigenschaften besitzen, um Produktionsprozesse unbeschadet zu überstehen:

  • Der Transponder muss hochflexibel sein.
  • Eine hohe Druckfestigkeit gegen mechanische Einflüsse muss gegeben sein.
  • Das automatische Einbringen in das Produkt muss möglich sein.
  • Überstehen des Temper- bzw. Vulkanisationsprozesses für mindestens eine Stunde bei 200 °C.
  • Die Eigenschaften des Produktes dürfen sich nicht verändern (Haltbarkeit und Kennlinie).

 

Reicht weiter als üblich

Idealerweise sollte der Transponder über eine Lesereichweite verfügen, die ein Auslesen im Pulk oder in der Verpackung beim Warenein- und -ausgang ermöglichen. Um die geforderten Reichweiten hierfür realisieren zu können, kommt nur die UHF-Technologie in Frage. Marktübliche UHF-Transponder weisen eine Reichweite von bis zu mehreren Metern auf. Würden diese Transponder in Gummi- oder Kautschukartikel integriert, würde durch die hohe Permittivität des Materials die Resonanzfrequenz soweit sinken, dass nur noch ca. 1/3 der ursprünglichen Reichweite realisiert werden könnte. Eine weitere Reichweitenreduzierung ergibt sich aus dem großen Verlustwinkel (tan ∂: Tangens Delta), was zu einer großen Absorption der zugeführten Leserenergie führt.


Ein anderer zusätzlicher kritischer Einflussfaktor ist, dass zum Beispiel bei Förderbändern oder Reifen eine Karkasse vorhanden ist, die auch metallisch sein kann und die Resonanzfrequenz des Transponders deutlich verfälscht. Gemeinsam mit einem großen Kautschukanbieter haben Spezialisten der deister electronic GmbH, einem führenden Hersteller von RFID-Schreib-/Lesegeräten und Transpondern, den völlig neuartigen Polymertransponder entwickelt, der die oben genannten Anforderungen erfüllt. Der Transponder besteht aus einem dünnen (1 mm) und runden (8 mm) UHF-Chipmodul, welches mit einer eigenen Loopantenne ausgestattet ist. Dieses robuste Koppelelement sitzt mittig auf einem flexiblen netzartigen Gewebeträger, der mit einer gestickten E-Feld-Antenne ausgestattet ist. Aufgrund dieser textilen Sticktechnologie ist der Transponder sehr flexibel. Das Chipmodul koppelt nun induktiv und ohne galvanische Verbindung in die E-Feld-Antenne ein. So erhält das widerstandsfähige kleine Chipmodul eine sehr flexible Antenne, deren Verbindung nicht zerstört werden kann, da keine galvanische Verbindung notwendig ist.


Auf Gummi abgestimmt
Der gesamte Transponder ist auf die Permittivität (εr: Epsilon r) von Kautschuk abgestimmt und erreicht im Gummi seine optimale Resonanzfrequenz. Durch die induktive Kopplung und die spezielle Antennengeometrie ergibt sich ein breitbandiger Transponder, der auch in unmittelbarer Umgebung von metallischen Karkassen einsatzfähig bleibt.


Die mit Abstand preiswerteste Art der Integration von UHF-Transpondern innerhalb der Supply Chain ist das Source Tagging
Der von deister electronic entwickelte UHF-Polymertransponder UPT 30110 übersteht Prozesse wie das Vulkanisieren und Spritzgießen bis zu 220 °C. Er ist auf den Einsatz in Gummi abgestimmt und für die einwandfreie Identifikation innerhalb der Produktion verschiedener Artikel innerhalb der Kautschukindustrie einsetzbar. Der Transponder lässt sich beispielsweise in Reifen und Schläuchen integrieren oder auf flexiblen Gummiummantelungen aufbringen.


Lückenlose Warenverfolgung
RFID-Transponder gewährleisten Kosten- und Zeitersparnisse und somit die Beschleunigung sämtlicher Prozesse. Dabei werden die Daten per Funk übertragen. RFID-Transponder können weitaus mehr als Barcodes. Sie speichern Informationen und lassen sich zuverlässig ohne Sichtkontakt und aus jedem Winkel ablesen. Auch, wenn sie verschmutzt oder zerkratzt sind. Die RFID-Transponder sind hitzebeständig und sorgen für eine einwandfrei funktionierende Logistik. Verschiedene Lesereichweiten von 15 cm bis zu mehreren Metern sind möglich.