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Sensorik trifft auf RFID
Fraunhofer-Institut IPMS entwickelt spezielle Lösungen

Als reine Objektidentifikation von Waren und Gütern ist RFID längst etabliert. Die funkbasierte Identifikationstechnologie kann aber weitaus mehr: Gekoppelt mit Sensoren sollen RFID-Lösungen zukünftig Arbeitsvorgänge in Produktion, Materialfluss und Logistik optimieren.

RFID-Sensorik ermöglicht die drahtlose, wartungsfreie Messung von physikalischen Parametern auch in schwer zugänglichen oder schnell rotierenden Umgebungen, in denen andere Messgeräte versagen (Bild: Fraunhofer IPMS)

Ein Team des Dresdner Forschungsinstituts Fraunhofer IPMS (Institut für Photonische Mikrosysteme) stellte auf der „RFID & Wireless IoT tomorrow“ 2017 ein mit Sensoren bestücktes RFID-Evaluation-Kit vor.

Neue Anforderungen an Maschinen und Systeme

Gerade in Zeiten von IoT und Industrie 4.0 rückt der Systemgedanke mehr und mehr in den Vordergrund – der Wunsch nach einer globalen Infrastruktur, die es ermöglicht, physische und virtuelle Gegenstände zu vernetzen und sie miteinander kommunizieren zu lassen, wird laut. Damit verbunden sind aber auch neue Anforderungen, die an Maschinen oder ganze Systeme gestellt werden. Daten sollen zukünftig nicht mehr nur einfach erfasst, sondern bestenfalls durch Cloud-Anbindung automatisiert ins Web gespeist und dort für Echtzeit-Monitoring verarbeitet werden. Was auf der einen Seite eine große Chance auf dem Weg hin zur „Smart Fab“ darstellt, bedarf auf der anderen Seite neuer, intelligenter Lösungen zur Datenerfassung und -verarbeitung. Hier setzt das Team um Dr. Andreas Weder vom Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden an und entwickelte spezielle RFID-Sensorik-Lösungen für verschiedenste Anwendungen.

Drahtlose RFID-Technologie und Sensorik-Komponenten

Da im Zuge von Industrie 4.0 häufig der Wunsch aufkommt, Parameter physikalischer Natur zu erfassen, erweiterte das Team um Weder die „herkömmliche“ RFID-Technologie um zusätzliche Dimensionen. Kernpunkt der Forschungsarbeit bilden RFID-Schaltkreise, die eine einfache Integration analoger und digitaler Sensorik unterschiedlichster Herkunft erlauben. Mit einem gekoppelten Sensor ist es nun möglich, physikalische Parameter wie Druck, Feuchtigkeit, Erschütterung oder Temperatur zu messen und entsprechend auszuwerten. Mit intelligenten Softwarelösungen ist auch die Integration in bestehende Umgebungen und die Anbindung an vorhandene Leitsysteme einfach zu realisieren. Dr. Weder erklärt: „Wir bieten RFID-Expertise vom ASIC- und Antennendesign über die Sensortag-Entwicklung bis hin zur Sensor-, System- und Cloud-Integration und können so kundenspezifische Komplettlösungen realisieren. Unsere Dienstleistungen decken die vollständige Wertschöpfungskette von der Schaltkreisentwicklung bis hin zur Softwareintegration in komplexe Industrieanwendungen ab und richten sich sowohl an RFID-Ausrüster, Anlagenbauer und Systemintegratoren.“

Anwendungen für RFID-Sensorik

Das Fraunhofer IPMS stellt aktuell passive UHF-RFID-Lösungen in den Fokus der Entwicklung von RFID-Sensoren. UHF ermöglicht im Vergleich zu HF oder LF höhere Reichweiten. Die Anwendungsmöglichkeiten sind breit gefächert: batterielose Systeme sind wartungsfrei und benötigen keine Stromversorgung, wodurch sie sich unkompliziert in unterschiedliche Produkte, Maschinen und Objekte integrieren lassen. Beispielsweise im Bereich Predictive Maintenance, also in der vorausschauenden Wartung und Instandhaltung von Maschinen und Gebäuden, ist dies von großem Interesse. Mit der RFID-basierten Lösung des Fraunhofer IPMS könnten hier mögliche Fehlfunktionen und Ausfallrisiken an Anlagen schon im Voraus erkannt werden. So ließen sich Produktionsausfälle und Sicherheitsrisiken zukünftig vermeiden.

Doch auch bei der Lebensmittelnachverfolgbarkeit oder in den Life Sciences ist die drahtlose Übermittlung physikalischer Messwerte wie Druck und Temperatur von Relevanz, wenn beispielsweise die Durchgängigkeit der Kühlkette oder die Unversehrtheit einer Vakuumverpackung dokumentiert werden soll. Weitere Anwendungsbeispiele finden sich bei der Feuchtigkeitsmessung im Bauwesen, in medizinischen Anwendungen oder bei der Sensorkontrolle in der Logistik.

Autor: ep

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Foto - mitte rechts: Das Fraunhofer IPMS bietet produktnahe Technologien für passive batterielose und wartungsfreie Sensorknoten im LF-, HF-, NFC- und UHF-Bereich (Foto: Franhofer IPMS)

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