Die 3-dimensional geformte Antenne für RFID-Anwendungen

Das aus dem bundesweiten Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) geförderte Kooperationsprojekt zwischen der Buss-Werkstofftechnik GmbH, der PAV Card GmbH und dem Institut für Polymertechnologien e.V. wurde im ersten Quartal 2015 nach einer 24-monatigen Laufzeit erfolgreich beendet.

Das unter dem Kürzel „CompAnt“ bewilligte Kooperationsprojekt hatte die Entwicklung von Verfahren und Compounds zur Integration von RFID-Modulen mit spritzgegossener Antenne in 2-K-Technik zum Ziel. Die wesentlichen Entwicklungspunkte des Projektes umfassten, neben der Bereitstellung geeigneter PA6-Compounds für die spritzgusstechnische Verarbeitung, die Entwicklung einer anwendungsnahen Antennenstruktur. Gegenstand war ebenso die Entwicklung eines PP-basierten Compounds.

Eine der Herausforderungen im Projekt stellte die Abstimmung der materialtechnischen Compoundeigenschaften mit den geometrischen Anforderungen der Antennengeometrie auf den Spritzgießprozess dar. Die Entwicklung zielte dabei neben einer Reihe anderer Anwendungen beispielsweise auch auf Logistikanwendungen ab, wie sie im UHF-Bereich bei Behältern und Paletten zu finden sind. Besonderes Augenmerk wurde auf die Lesereichweite der RFID-Module gelegt, um eine möglichst breite Anwendungsvielfalt zu gewährleisten. Die RFID-Module zeigten in der Funktionsweise keinerlei thermische Beeinträchtigungen durch den Spritzgussprozess. In den Ergebnissen der Feldtests konnten Lesereichweiten für die PA6-basierte Lösung zwischen 4,5 und 5 Metern sowie für die PP-basierte Lösung zwischen 2,5 und 3 Metern ermittelt werden. Dabei sind die Materialien neben dem Kompaktspritzguss auch für den Schaumspritzguss geeignet.

Die Möglichkeit Antennen spritzgusstechnisch zu fertigen bietet zum einen enormes Potenzial für die Gestaltungsfreiheit und somit die Anwendung in ungewöhnlichen Positionen. Zum anderen ist durch die Integration von spritzgusstechnisch gefertigten Antennen in die Endprodukte eine neue Qualität erreicht, die es ermöglicht die Antennen dort zu platzieren wo der größte Nutzen (Lesereichweite) erzielt werden kann und eine Einschränkung mechanischer Eigenschaften nicht zu erwarten ist.

Mögliche Anwendungen sind neben typischen Bauteilen aus dem Logistikbereich (Transportkisten) vor allem hygienisch oder klimatisch stark beanspruchte Bauteile, die durch die homogene Verbindung von Antenne und Trägerbehälter profitieren. Starke mechanische und thermische Beanspruchungen der Mehrwegtransportverpackungen stellen für die nahtlos in den Grundkörper integrierten Antennen kein Problem dar. Nachteile von oberflächlich aufgebrachten Lösungen, wie bspw. auch bei Reinigungsprozessen, entfallen damit komplett.

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