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Neue RFID-Tags können Billionen Objekte mit dem IoT verbinden

Event-Highlights 2017: Dünnschichtelektronik-RFID-Tags mit Siebdruck-Antenne!

Spitzenforschung auf der RFID & Wireless IoT tomorrow 2017: Das Forschungsinstitut Imec präsentierte im Forum "Standardisierung und Forschung" einen neuartigen RFID-Tag. Anstatt eines traditionellen Silizium-Chips und einer Antenne mit Brückenkomponente verwendet der Tag Dünnschichttransistoren auf Kunststoff und eine gedruckte Antenne. Das Ergebnis: ein mit dem ISO-14443A-Standard kompatibles RFID-System, das sich potenziell für weniger als einen Cent herstellen lässt! Daher ist es nur logisch, dass sich auch die kommende RFID & Wireless IoT tomorrow 2018 in Frankfurt/Darmstadt mit Dünnschichtelektronik und anderen Ergebnissen aus der Spitzenforschung befassen wird.

Dr. Alexander Mityashin, Leiter des Programms für Dünnschichtelektronik des Imec, sprach mit dem Fachmagazin RFID im Blick über die Gründe für die innovative Technologiekombination, Benefits und mögliche Anwendungen des Prototypen.

Kunststoff-RFID ermöglicht universelle Item-Level-Identifikation

In manchen Branchen, ist Dr. Alexander Mityashin überzeugt, können zwingende Business Cases für den RFID-Einsatz mangels passender Angebote nicht befriedigt werden. Die Trends gehen zu Anwendungen, die mit aktueller RFID-Technologie noch nicht vollends umsetzbar seien:

„Was sind beispielsweise die Trends im Handel? Automatische Lieferdrohnen, Shopping ohne Check-Out, Smart Shelves, intelligente Kühlschränke. All diese Anwendungen basieren auf Item-Level-Identifikation. Der Knackpunkt ist der Maßstab: Jedes Jahr werden etwa zehn Billionen Produkte in Supermärkten verkauft. Um sie alle eindeutig zu identifizieren, müssten sie mit Tags ausgestattet werden. Dieser Prozess muss in erster Linie schnell sein – jede Sekunde werden weltweit 300.000 Produkte verkauft. Außerdem muss der Prozess kosteneffizient sein, was bedeutet, dass das Tagging nur etwa ein Prozent des Produktpreises kosten darf.“

Mityashin und sein Team befinden sich zu diesem Thema im permanenten Austausch mit potenziellen Anwendern - insbesondere aus Verpackungsindustrie und Handel.

„Alle potenziellen Stakeholder tendieren zur gleichen Meinung: Aktuelle RFID-Technologie auf Siliziumbasis ist für universelle Item-Level-Identifikation nicht geeignet. Rein rechnerisch sind alle Siliziumanbieter nicht in der Lage, die benötigten Tags in so kurzer Zeit zu liefern.  Dadurch müssen wir neue Wege beschreiten, um eine einzigartige Innovation zu schaffen.“

Neuentwicklung nutzt Prozesse aus der Displayherstellung

Der ideale Herstellungsprozess für zukünftige RFID-Lösungen muss hohe Stückzahlen in kurzer Zeit und zu geringen Kosten fertigen können. Das Imec startete daher eine vertiefende Studie und untersuchte zwei Schlüsseltechnologien aus der Bildschirmherstellung und der Druckindustrie:

„Bei der Bildschirmherstellung werden Milliarden Transistoren gleichzeitig auf eine bis zu zehn Quadratmeter große Glasplatte aufgeschichtet. Diese Platte wird später in kleinere Displays zerschnitten. Würden die Platte stattdessen mit RFID-Chips bestückt, könnte in einem Produktionsschritt eine hohe Zahl an Tags erzeugt werden.“

Tag-Prototyp ist mit NFC-fähigen Smartphones lesbar

Bei der Übertragung auf die Tag-Herstellung mussten Mityashin und sein Team aber eine Schwierigkeit lösen: die Performanz der entstehenden RFID-Tags.

„Transistoren, die in Displays verwendet werden, sind vergleichsweise langsam und für gewöhnlich zu ‚schwach‘ für RFID-Anwendungen. Daher mussten wir eine Innovation im Halbleiterdesign schaffen. Wir reizten die technischen Möglichkeiten aus, bis wir einen 13,56 Megahertz-Betrieb erreichen konnten. Die aktuellsten Designs sind kompatibel mit dem ISO-14443A-Standard.“

Der ISO-14443A-Standard wurde ursprünglich für Siliziumelektronik entwickelt. Die Forscher am Imec haben demonstriert, dass er auch mit Kunststoffelektronik umsetzbar ist. Ihr Tag-Prototyp kann auch von NFC-fähigen Smartphones gelesen werden, was zahlreiche Anwendungen ermöglicht. In einem nächsten Schritt prüft das Imec die technische und kommerzielle Machbarkeit von UHF-Tags mit Kunststoffelektronik.

Vollständiges Interview in RFID im Blick

Das vollständige Interview mit Dr. Alexander Mityashin lesen Sie in der Septemberausgabe von RFID im Blick, dem Fachmagazin für wireless IoT. Das ganze Spektrum von RFID & Wireless IoT auf 82 Seiten!

Auf der kommenden RFID & Wireless IoT tomorrow 2018 am 30. und 31. Oktober in Frankfurt/Darmstadt werden Forschungsthemen erneut im Fokus stehen! Vertreter von Forschungsinstituten geben Einblicke in den Stand der Spitzenforschung und die technologischen Fortschritte von morgen.


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