Ist Metall gleich Metall?

Mit dieser Frage war das Steinbeis-Transferzentrum My eBusiness bei der Einführung der RFID-Technologie in einem Unternehmen konfrontiert, das führend auf dem Gebiet der Herstellung von Blockheizkraftwerken für Biogasanlagen ist. Im Service- und Ersatzteilelager der Firma werden mehr als 2.000 (Metall-) Artikel für Kunden bereitgestellt. Durch den Einsatz der RFID-Technologie soll der Lagerbestand reduziert und eine bestandsgeführte Lagerhaltung ermöglicht werden. Dabei stellt die Lesereichweite der Artikel aufgrund der verschiedenen Metalle eine besondere Herausforderung dar. Im Rahmen der praxisnahen Studie ermittelte das Steinbeis-Transferzentrum auf Basis unterschiedlicher Metalle die Reichweite verschiedener RFID-Systeme.

Ein wesentliches Problem bei RFID-Anwendung in einer Metallumgebung ist, dass Transponder weit unter ihren üblichen Lesereichweiten bleiben. Im Gegensatz zu einfachen Labels, Wet- oder Dry-Inlays war die Industrie bei Metalloberflächen gezwungen, spezielle metallfähige RFID-Transponder zu entwickeln, sogenannte On-Metall-Transponder. In den letzten Jahren wurden verschiedene Lösungsansätze zum Einsatz von RFID auf Metall entwickelt.

Vor allem die Ausnutzung der Reflexion durch Metall und ein speziell definierter Abstand zwischen RFID-Transponder und den Metallen haben sich durchgesetzt. Außerdem spielen bei den RFID-Transpondern die Antennenbauform und die Antennengröße eine entscheidende Rolle. Darüber hinaus muss bei jedem Einsatz von RFID auf Metall getestet werden, welches RFID-Lesegerät die weiteste Reichweite in Kombination mit dem RFID-Transponder erzielt. Denn jedes Lesegerät verfügt über unterschiedliche Antennenformen, andere Akkugrößen und verschiedenste Sendeleistungen.

Für die Durchführung der Studie verwendeten die Mitarbeiter am Steinbeis-Transferzentrum My eBusiness RFID-Handlesegeräte verschiedener Hersteller in Kombination mit verschiedenen metallfähigen RFID-Transpondern. Die RFID-Transponder wurden in unterschiedlichen Größen und Formen zur Verfügung gestellt. Die kombinierten RFID-Systeme wurden mit neun verschiedenen Metallen getestet: Titanverzinktes Blech, Weißblei, VA-Blech/Edelstahl, Gusseisen, Aluminium, verchromtes Messingrohr, massives Messingrohr, unbehandeltes Eisen und Kupferblech.

Die Tests fanden unter realistischen Umgebungsbedingungen statt. Rund zehn bis 15 Lesungen wurden pro RFID-Transponder unter gleichen Bedingungen vorgenommen. Entscheidend bei der Testreihe waren das Metall und die Legierung des Metalls. Die Steinbeis-Experten konnten nachweisen, dass Metalle, die eine hohe magnetische Wirkung haben, eindeutig einen negativen Effekt auf die Reichweite ausüben. Aus diesem Grund weist unbehandeltes Eisen den schlechtesten durchschnittlichen Lesereichweiten-Wert aller Metalle auf. Auch das schwach leitende Leichtmetall Aluminium zeigt hier seine Schwächen. Blei hat die Eigenschaft, diamagnetisch zu sein und damit die Magnetfelder negativ zu beeinflussen, es kommt zu einer leicht besseren Lesereichweite als bei Eisen. Im Gegensatz dazu hat die Leitfähigkeit von manchen Metallen eine sehr positive Wirkung auf die Reichweite gezeigt, zu diesen Metallen zählen Kupfer, Edelstahl und Messing. Durch die Verchromung des Messingrohrs befindet sich eine zusätzliche antiferromagnetische Schicht auf dem Material, dies beeinflusst die Lesereichweite weiter positiv.

Mit der richtigen Kombination aus RFID-Lesegerät und RFID-Transponder kann mindestens 210 Zentimeter, maximal 400 Zentimeter Lesereichweite auf den unterschiedlichen Metallen erzeugt werden. Exemplarisch zeigt sich bei Eisen, dass eine durchschnittliche Reichweite aller getesteter Lesegeräte und Transponder von ca. 75 cm zustande kommt, bei der besten Lesegerät/Transponder-Kombination maximal 230 cm möglich sind. So können in dieser Studie auch kleine RFID-Transponder und geringe Lesereichweiten herausgefiltert werden.

Die Studie zeigt, dass Metall mittlerweile keine Problematik mehr für die Einführung der RFID-Technologie in einem Unternehmen darstellt. Je nach Art des Metalls können unterschiedliche Reichweiten erzielt werden. Daher muss bei der Einführung von RFID auf (Metall-) Artikelebene darauf geachtet werden, welche Metalle verwendet werden und welche RFID-Lesegeräte und -Transponder die beste Kombination für den jeweiligen Anwendungsfall bieten.