Robustes RFID-System für Automobilzulieferindustrie: Rundum vor Öl geschützt

Im Werk der ae group im westthüringischen Gerstungen werden beispielsweise Achstriebgehäuse aus Aluminiumteilen gefertigt. Diese Fertigungsumgebung verlangt dem verwendeten RFID-System einiges ab. Aufgrund ihrer Vorteile werden RFID-Systeme dennoch gern eingesetzt. Da in einem RFID-System die Informationen mittels elektromagnetischer Wellen übertragen werden, bedingt die Identifikation eines Objekts keinen direkten Kontakt und kann daher aus einem gewissen Abstand erfolgen. Im Gegensatz zum Barcode kann der RFID-Datenträger zudem auch gelesen werden, wenn er verdeckt ist. Beim RFID-System sind die Informationen im Speicher des im Datenträger integrierten Mikrochips enthalten. Im Gegensatz zu Etiketten, auf denen die Information gut sichtbar und daher auch reproduzierbar ist, können Datenträger daher nur schwer gefälscht werden. Da die gespeicherten Informationen zudem auch ohne Sichtkontakt ausgelesen werden können, wird unbefugtes Lesen und Kopieren weiter erschwert. Protokoll einer Fertigung Rund 130 Meter legen die Aluminium-Druckgussteile im Werk in Gerstungen zurück. Dabei durchlaufen sie vollautomatisch sämtliche Bearbeitungsschritte bis zum fertigen Achstriebgehäuse. Die Bauteile werden dabei von Werkstoffträgern transportiert, die mit einem RFID-Transponder von Contrinex versehen sind. Jeder dieser Tags ist mit einer eindeutigen Identifikationsnummer versehen. Zudem sind sie sowohl schreib- als auch lesbar. Die Tags enthalten neben Informationen über Bauteilart und -nummer auch den momentanen Fertigungsstand des transportierten Werkstücks. Ist ein weiterer Bearbeitungsschritt erfolgt, wird der Tag direkt vor Ort von den Schreib-/Leseköpfen aktualisiert, sodass er vor der nächsten Weiche oder Arbeitsstation ausgelesen werden kann. Das reicht von der Bestückung am Anfang der Fertigungslinie bis zu den finalen Produktionsschritten wie der Dichtigkeits- und Druckprüfung. Zum Schluss wird das Werkstück mit einem Matrixcode versehen. Dazu findet ein Vergleich zwischen RFID- und Matrixcode-Daten statt. Stimmen diese überein, werden die RFID-Daten gelöscht und der Träger bewegt sich mit genulltem Transponder zurück zum Anfang. Insgesamt hat die ae group für diese Fertigungsüberwachung 66 Schreib-/Leseköpfe und 34 Auslesegeräte installiert. Sie kommunzieren per Profibus. Gemeinsam mit den Transpondern entsteht ein RFID-System, mit dem die gesamte Wege- und Weichensteuerung geregelt und die Fertigung jedes Achstriebgehäuses protokolliert wird. Ganzmetallgehäuse für Öl & Lauge Als die Fertigungsstraße errichtet wurde, waren zunächst RFID-Transponder aus Kunststoff im Einsatz. Die aktiven Flächen der Schreib-/Leseköpfe waren ebenfalls aus diesem Material. Da jedoch der gesamte Produktionsprozess der Achstriebgehäuse als Ölbearbeitung ausgelegt ist, müssen die RFID-Elemente – ebenso wie die Werkstücke und deren Träger – absolut ölbeständig sein. Denn sie sind bis zur Nachbearbeitung der fertigen Bauteile permanent mit einem Ölfilm überzogen. So müssen beispielsweise die Werkstoffträger – mit den Tags – auch die Reinigung der montierten Gehäuse in der Lauge der Waschmaschine mit den RFID-Tags schadlos überstehen. Fällt ein Transponder oder ein Schreib-/Lesekopf hingegen aus, bedeutet das den Ausschuss des transportierten Gehäuses. Diesen Produktionsbedingungen waren die Kunststoff-Elemente des RFID-Systems nicht gewachsen. Sie wurden undicht, und eindringendes Öl führte zu Lese- und Schreibfehlern. Das hatte mitunter den Ausfall der Geräte zu Folge. Erst mit dem Austausch der Transponder und Schreib-/Leseköpfe konnte die Zuverlässigkeit der Anlage erhöht werden. Das Geheimnis waren Ganzmetallgehäuse. Die RFID-Ganzmetallkomponenten von Contrinex hielten Öl und Lauge stand. Mit einer geringeren Ausschussrate können nun pro Tag bis zu 1.350 Achstriebgehäuse produziert werden. Raue Umgebungen Das RFID-System von Contrinex mit Schreib-/Leseköpfen sowie Tags aus Edelstahl wurde für den Einsatz in solch anspruchsvollen Umgebungsbedingungen entwickelt. Derzeit besteht die Produktfamilie aus nicht bündig einbaubaren Schreib-/Leseköpfen in den Baugrößen M18 und M30 mit passenden nicht bündig und bündig einbaubaren Datenträgern mit Durchmessern von 10mm bis M30. Alle diese Datenträger sind beschreib- und lesbar; sie bringen für ihre Anwendung einen Schreib-/Lesespeicher von 2kBit mit. Worte oder Speicherbereiche können mittels persönlicher Identifika­tionsnummer (PIN) oder Datenschutz-Bits schreib- und/oder lesegeschützt werden. Zuverlässigkeit trotz Einflüssen Die Komponenten haben vergleichbare Schreib-/Leseabstände wie herkömmliche Kunststoff-Geräte – obwohl sie inklusive der aktiven Flächen metallummantelt sind. Das ermöglicht die patentierte ConIdent-Technologie. Sie erzielt bis zu dreimal höhere Erfassungsabstände als die klassische Technik. Außerdem kann der Anwender die Ganzmetall-Datenträger vollbündig in Metall einbauen. Das schützt die Komponenten zusätzlich vor mechanischer Beschädigung und ermöglicht, dass die Datenübertragung auch im metallischen Umfeld zuverlässig funktioniert. Dies musste auch gewährleistet sein, wenn während der Fertigung beispielsweise Aluspäne auf die Schreib-/Leseköpfe fallen. Wasserfeste und heiße Umgebung Da raue Umgebungsbedingungen oft mit großen Temperaturschwankungen verbunden sind, bietet Contrinex zusätzlich Ganzmetall-Schreib-/Lese­köpfe und Tags an, die für einen Betriebstemperaturbereich von 20°C bis +125°C ausgelegt sind. Alle Ganzmetall-Datenträger entsprechen der Schutzart IP68 und funktionieren somit auch unter Wasser. Hinzu kommen Modelle, die zusätzlich die Schutzart IP 69K aufweisen. Diese speziell im Lebensmittelbereich übliche hohe Schutzart ist auch für Hochdruckreinigung, erhöhte Temperatur (Heißwasser) und chemisch hoch aktive Reinigungs- und Desinfektionsmittel (insbesondere Wasserstoffperoxid, aber auch andere alkalische und chlorhaltige Produkte) geeignet.