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Das Magicstrap-Konzept von Murata Electronics: Die Revolution auf der Platine

Fachartikel | von Murata Elektronik | 07. Januar 2016
RFID direkt im Entstehungsprozess in Produkte einzubringen, ist die effektivste Form von Source-Tagging. RFID direkt im Entstehungsprozess in Produkte einzubringen, ist die effektivste Form von Source-Tagging. BILD: Murata Electronics

„RFID ist die effektivste Form des Source-Tagging“

Eingebettete Miniatur-Tags auf der Platine sind in der Elektronikfertigung bereits etabliert. Auch andere Branchen wie die Automobilindustrie können von „smarten“ Objekten profitieren.

Produkte bereits ab der Produktion mit RFIDTags auszustatten und bis zum ‘End of Life’ verfolgbar zu machen – dies ist die Vision, die Murata Electronics seit fünf Jahren mit dem „Magicstrap“ konsequent verfolgt. Als Treiber der Idee, die RFID-Miniaturmodule des japanischen Technologiekonzerns in der europäischen Elektronikindustrie zu etablieren, sagt Alexander M. Schmoldt: „Heute ist das Source-Tagging in der Elektronikfertigung eine effektive und bewährte Anwendung, die bei führenden Herstellern wie Schneider Electric produktiv im Einsatz ist. Das Konzept ist aber genauso gut auf andere Industrien, wie die automobile Wertschöpfungskette, übertragbar.

Alexander M. Schmoldt, Business Development Manager, Murata Electronics, im Gespräch mit „RFID im Blick“

Das Magicstrap-Konzept: Die Revolution auf der Platine

„Als Murata den Magicstrap auf den Markt brachte, war dies eine kleine Revolution für die Elektronikindustrie“, erklärt Alexander Schmoldt, Business Development Manager, Murata Electronics. Die Idee, Miniatur-UHF-Tags direkt auf die Platine zu bringen, war zum damaligen Zeitpunkt auch eine technische Innovation: Das Magicstrap-Konzept basiert auf der Umkehrung des physikalischen Prinzips und erlaubt es so, metallische Objekte in einen RFID-Tag zu transformieren. „Mehr als 90 Prozent der PCBs beinhalten eine ausgedehnte Kupferschicht, die sogenannte ‚Ground Plane‘. Wir haben aus dem Hindernis einen Vorteil gemacht und nutzen statt der Dipolantenne die Metallfläche des PCB selbst als Boosterantenne. Darüber hinaus war der Ansatz gänzlich neu: Produkte bereits ab ihrer Entstehung über die gesamte Value Chain – von der Cradle bis zur Cradle – verfolgbar machen zu können, brachte eine völlig neue Betrachtung der Wertschöpfungskette ins Spiel.“

Alexander M. Schmoldt„RFID ist das zentrale Element von Industrie- 4.0-Konzepten und bietet das Potenzial, zu einer zyklischen Betrachtung von Materialien zu gelangen, die von gesamtwirtschaftlicher Bedeutung ist.“ - Alexander M. Schmoldt

Von der Innovation in der Elektronikindustrie zum Standard

„Die Entscheidung, in Europa zunächst die Elektronikindustrie mit der Lösung zu adressieren, war naheliegend, da der Marktzugang bereits existierte. In einer uns fernen Industrie zu starten, wäre sicherlich schwierig bis nahezu unmöglich gewesen“, führt Alexander Schmoldt aus. Als treibende Kraft hinter dem Projekt war er auch der Initiator des Konsortiums „RFID Value Creators“, eines Verbunds aus europäischen Technologiepartnern, die eine RFID-Komplettlösung für die Elektronikbranche realisierten. Schneider Electric brachte als Early Adopter den Magicstrap vor fünf Jahren erstmals in der Produktionssteuerung zum Einsatz. Seit drei Jahren läuft das System bei Schneider Electric, aber inzwischen auch bei anderen Elektronikherstellern, produktiv. „Heute können wir sagen: In der Elektronikfertigung ist die Lösung angekommen und auf dem besten Weg, sich zu einem Standard für die Branche zu entwickeln - und sie ist ebenso auf andere Industriezweige übertragbar.“

Entwicklungsschritt in 2014: Einbettung im Plastik-Spritzgussprozess

In 2014 ist Murata ein weiterer entscheidender Entwicklungsschritt gelungen: Das Unternehmen hat einen Miniatur-Tag entwickelt, der in der kleinsten Ausprägung gerade einmal 2,0 x 1,2 Millimeter2 misst und so robust ist, dass er sich direkt im Plastik-Spritzgussprozess in Produkte einbringen lässt. „RFID-Tags sind die effektivste Möglichkeit für Source-Tagging – und auch die einzig mögliche“, erklärt Alexander Schmoldt. Optische Codes sind nicht ab Beginn des Fertigungsprozesses einsetzbar. Und Lowcost-Tags würden die Produktionsprozesse nicht unbeschadet überstehen. „Mit sehr robusten Tags ist dies technisch machbar. Die zweite Innovation ist, dass wir sowohl UHF-Tags als auch HF- und NFC-Tags realisiert haben. Das Anwendungsspektrum erweitert sich damit nahe unbegrenzt, da Produkte einfach mittels NFC-fähiger Smartphones an jedem Punkt der Kette weltweit identifiziert werden können.“

Die Zukunft: Auch komplexe Metallobjekte werden smart

Der nächste Schritt, den das Unternehmen bereits aktiv in Forschungsprojekten vorantreibt, ist es ebenfalls vollmetallische Objekte mit dem Magicstrap auszustatten. „Im Prinzip lässt sich der Tag für verschiedenste metallische Objekte nutzen, ob an aufgedampfen Metallfolien von Lebensmittelverpackungen oder OP-Bestecken. Durch Bohren kleiner Kavitäten in Metall – oder auch als Stand-alone-Tag – lassen sich die Miniaturtags beispielsweise in eine Schere oder selbst komplex geformte Objekte einbetten. Technisch ist dies realisierbar, indem sich der Magicstrap die Oberflächenströme des Metalls zunutze macht. Ein zusätzlicher Vorteil: Der Materialaufwand wird minimiert.“

Von der Entwicklung bis zum Recycling: Smarte Produkte mit RFID erschließen Potenziale über die gesamte Wertschöpfungskette und darüber hinaus

Automobilindustrie: RFID als Teil des Designs

In der Automobilindustrie werden im Schnitt 40 bis 50 Platinen im Fahrzeug verbaut. Und es ist davon auszugehen, dass sich diese Zahl in den nächsten zehn Jahren verdoppelt bis verdreifacht. „RFID in PCB oder Kunststoffteile von Fahrzeugen zu integrieren, ist daher kein allzu ferner Schritt, der erhebliches Potenzial bietet. Bei vielen OEM und Zulieferern ist RFID als Technologie gesetzt und sie gehen aktiv in Projektumsetzungen. Mit RFID bereits als Teil des Produktdesigns könnten Zulieferer schon im Bereich der Prototypenfertigung getaggte Bauteile in die Supply-Chain hineinliefern. In einem Forschungsprojekt mit einem Automobilzulieferer konnte bereits der Nachweis erbracht werden, dass sich RFID in EPP-Schaumteile einspritzen lässt und durchgängig vom Herstellungsprozess über die Intralogistik, Logistik, bis hin zum Endkunden und dem Recyclingprozess, nutzen lässt.“

Wartung von Originalteilen und Maschinen im Aftermarket

Firmen oder Dienstleister, deren Geschäftsmodell auf der regelmäßigen Wartung und dem Austausch von Originalteilen basiert, können Verbrauchsmaterialien mit integrierten RFID-Modulen identifizieren, indem sie bei Wartungsarbeiten einfache Tablets oder Mobilgeräte nutzen. „Es ist bereits eine Reihe mobiler UHF-Reader am Markt verfügbar, die sich per Bluetooth mit einem Smartphone koppeln lässt. Per Cloud oder App sind die Mobilgeräte mit dem Hersteller verbunden, sodass dieser jederzeit über die durchgeführten Wartungen informiert ist“. Sind zudem beispielsweise bei der Maschinenwartung Wartungshistorie und Klimadaten in der Datenbank korreliert, lassen sich Rückschlüsse auf den Maschinenzustand ziehen, zum Beispiel in welchen Regionen der Welt aufgrund der Luftfeuchtigkeit häufiger eine Wartung ansteht.

Vom Plagiatschutz bis zum Point of Sale

„Durch die Einbettung der Tags sind Produkte über den gesamten Product-Life-Cycle identifizierbar. Auch Kunststoffprodukte jeglicher Art, die über keine eigene elektrische Quelle verfügen, lassen sich mit der cyberphysischen Welt verbinden und werden so zu ‚Smart Plastics‘. Angefangen vom elektronischen Typenschild für Industrieprodukte erschließen sich weitere effektive Möglichkeiten für den Plagiatschutz und die Graumarkt-Kontrolle von Konsumartikeln oder Originalteilen. Zudem können neue Services am Point of Sale entstehen, beispielsweise die Registrierung von hochwertigen Consumer Electronics für den Verlustfall.“

Urban Mining mit RFID

Sogar über das End-of-Life hinaus können getaggte Produkte zukünftig einen entscheidenden Beitrag leisten, ist Schmoldt überzeugt. „Der intelligente und nachhaltige Umgang mit Rohstoffen, wie seltenen Erden, ist eine zentrale gesamtwirtschaftliche Aufgabe. Gerade High-Tech-Produkte und kurzlebige Konsum- und Produktionsgüter enthalten unzählige Rohstoffe, deren Förderung kostspieliger ist als das Recycling. Um die in den Geräten schlummernden Wertstoffe wieder zu nutzen, kann die Tag-Funktion wichtige Angaben des Herstellers zu Materialkompositionen liefern. Ich denke, dass RFID ein zentrales Element werden wird, um Urban-Mining-Konzepte optimal umzusetzen.“

Letzte Änderung am Donnerstag, 07 Januar 2016 14:41

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