RFID-Tags

RFID-Tags bestehen aus einem Mikrochip, einer Antenne und einem Trägermaterial.

7 Min
02. Mai 2024
Produktgruppe: RFID-Transponder

Was Sie erwartet

Radio-Frequency-Identification-Technologie (RFID) wird in vielen Branchen ein erhebliches Wachstum erfahren. Mit der Entwicklung der gedruckten Elektronik werden RFID-Tags in dünneren und flexibleren Formen verfügbar gemacht.

Sensoren, die in RFID-Etiketten integriert sind, ermöglichen verschiedene Anwendungen, z.B. Condition Monitoring, Temperaturüberwachung, intelligente Landwirtschaft und Smart-City– oder Smart-Home-Anwendungen. RFID-Etiketten erhöhen auch die Nachhaltigkeit für Unternehmen, ein weiterer Trend, der das Marktwachstum für RFID vorantreibt.

1. Status Quo

Was sind RFID-Tags?

RFID-Tags sind „Wireless“, kleine elektronische Geräte, die zur Identifizierung und zum Asset-Tracking verwendet werden. Diese Geräte werden auch als RFID-Transponder bezeichnet. Ein RFID-Tag besteht aus drei Hauptkomponenten: Eine integrierte Schaltung (IC) oder ein Mikrochip, eine Antenne und ein Substrat.

Der IC wird von Halbleiterherstellern geliefert und enthält neben einem Mikroprozessor auch eine Speichereinheit. Er speichert und verarbeitet die Daten des gekennzeichneten Artikels. Im IC werden zum Beispiel eindeutige Identifikatoren gespeichert. Auf dem IC oder RFID-Chip befinden sich vier Speicherbänke: EPC, Benutzer, Reserviert und TID. Ein RFID-Tag-Hersteller kann den IC so konfigurieren, dass er entweder passiv oder aktiv funktioniert.

Als Antenne wird in der Regel ein Streifen aus leitfähigem Material wie Aluminium oder Kupfer verwendet. Die Antenne ist das größte Bauteil eines typischen RFID-Tags und ist in das Substrat eingebettet. Die Antenne sendet und empfängt Funksignale. Als Substrat wird flexibles Kunststoff-, Polymer- oder Papiermaterial verwendet. Dieses hält die Antenne und den IC zusammen.

Zu den weiteren Komponenten gehören ein Klebstoff, mit dem der Tag an einem Objekt befestigt wird, sowie ein Oberflächenlaminat und eine Verkapselungsschicht, die den RFID-Tag vor Umwelteinflüssen (Gehäuse) wie Staub, UV-Strahlung und Feuchtigkeit schützt.

RFID-Tags gibt es in verschiedenen Formfaktoren. Dazu gehören: RFID-Etiketten, RFID-Inlays, Glaskapseln, Discs, rechteckige Blöcke oder RFID-Hard-Tags und ISO-Karten. Weitere Beispiele sind der RFID-Button-Tag, der RFID-Flag-Tag, der RFID-Plug-Tag oder der Mini-RFID-Tag. Diese Formfaktoren sind je nach Anwendungsanforderungen anpassbar.

RFID-Tags können z. B. in Reifen eingebettet, in Schlüsselanhänger integriert oder in Kabelbinder eingebaut werden. Ein RFID-Metal-Tag oder On-Metal-RFID-Tags sind für den Einsatz in metallnahen Umgebungen konzipiert. Hitzbeständige RFID-Tags sind so konzipiert, dass sie extremer Hitze standhalten.

Passive, semipassive und aktive RFID-Tags

RFID-Tags können entweder passiv, aktiv oder semi-passiv sein.

Passive RFID-Tags haben keine interne Stromquelle und werden ausschließlich durch die elektromagnetische Energie eines RFID-Lesegeräts betrieben. Passive RFID-Tags übertragen Informationen auf einer von drei Frequenzen:

  • Low-Frequency (LF) | 125-134 KHz
  • High-Frequency (HF) | 13.56 MHz
  • Ultra-High-Frequency (UHF) | 865-960 MHz

Die Lesereichweite des RFID-Tags hängt von der verwendeten Frequenz ab. LF-RFID-Tags können mit einer Reichweite von bis zu 10 Zentimetern gelesen werden. Die Lesereichweite von HF-RFID-Tags beträgt bis zu 30 Zentimeter, und bei UHF-RFID-Tags liegt die Reichweite bei bis zu sechs Metern.

Ein Teil der HF-RFID-Kategorie sind Near-Field-Communication (NFC)-Tags. Im Gegensatz zu RFID-Tags, die in Massen gelesen werden können, können NFC-Tags jeweils nur einzeln gelesen werden. NFC-Tags haben außerdem größere Speichereinheiten und ermöglichen eine bidirektionale Kommunikation.

Für jede Frequenz gibt es auch Standards, die eingehalten werden müssen. Die Standards für LF-RFID sind die ISO 14223 und ISO/IEC 18000-2. Für HF-RFID gelten die Standards ISO 15693 und ISO/IEC 14443. UHF-RFID-Tag-Hersteller müssen sicherstellen, dass die Tags dem Standard ISO 18000-6C entsprechen.

Aktive RFID-Tags, auch batteriebetriebene RFID-Tags genannt, verfügen über eine eigene Stromquelle, in der Regel eine Batterie, wodurch sie Signale über größere Entfernungen übertragen und oft mehr Daten speichern können. Aktive RFID-Tags übertragen Daten auf höheren Frequenzen, wie 433 MHz oder 915 MHz. Batteriebetriebene RFID-Etiketten haben in der Regel eine Lebensdauer von drei bis fünf Jahren.

Semi-passive Tags, auch bekannt als Battery-Assisted Passive (BAP)-RFID-Tags, verfügen ebenfalls über eine Batterie, verwenden diese aber nur zur Stromversorgung des IC. Sie sind im Grunde passive Tags, die eine Batterie haben.

Wie funktioniert ein RFID-System?

Ein RFID-System besteht aus RFID-Tags, Wireless-RFID-Reader (Handheld, stationär, RFID-Pad usw.), RFID-Antennen und Kabeln. In manchen Fällen kann ein System ein integriertes Lesegerät verwenden, das Antenne, Lesegerät und Verkabelung kombiniert. Die einfachsten RFID-Systeme verwenden RFID-Tags und ein RFID-Handlesegerät.

RFID-Tags werden an Gegenständen angebracht, die nachverfolgt und identifiziert werden müssen. Diese Tags übertragen Daten über Funksignale an ein RFID-Lesegerät. Beispiele für diese Daten sind Unique Identifier (UI) für die industrielle Kennzeichnung sowie Produktinformationen wie Seriennummern und Logistik- und Fertigungsinformationen. Das RFID-Lesegerät fängt das Signal auf und wandelt es in verwertbare Daten um.

Die erfassten Daten werden dann über eine Kommunikationsschnittstelle an ein Host-Computersystem übertragen. Dort werden die Daten in einer Datenbank gespeichert und stehen für die Analyse bereit. Von hier aus können bestimmte Aktionen ausgelöst werden, z.B. die Aktivierung von Alarmen, die Aktualisierung von Datenbanken für die Bestandsverfolgung in Echtzeit und das Asset Management oder das Öffnen von Türen.

RFID-Tag Produkte

2. In Practice

Anwendungen für RFID-Tags

Je nach Frequenz und Art des RFID-Tags sind viele Anwendungen möglich.

LF-RFID-Tags werden üblicherweise für die Verfolgung von Tieren, die Zugangskontrolle und für Identifizierungsanwendungen in metallischen Umgebungen verwendet. Dazu gehören zum Beispiel die Verfolgung und Verwaltung von Werkzeugen.

HF-RFID-Etiketten werden für kontaktlose Zahlungssysteme, in Bibliothekssystemen zur Buchverfolgung und Bestandsverwaltung, als Teil von Fahrkartensystemen für den öffentlichen Verkehr und als RFID-Karte oder NFC-Karte (NFC Card) zur Identifizierung und Zugangskontrolle verwendet. Länder wie Australien, Indien, Japan, Norwegen und die USA verwenden HF-RFID in Pässen.

UHF-RFID-Tags werden für Anwendungen in den Bereichen Lieferkettenmanagement, Inventarisierung im Einzelhandel, Diebstahlschutz, Logistik und Sendungsverfolgung in Echtzeit, Fahrzeugidentifizierung, Wäsche-Management, Zeitmessung bei Rennen sowie Anlagen- und Werkzeugverfolgung eingesetzt. Im Einzelhandel und in der Logistik werden hybride Lösungen verwendet, die RFID- und Barcode-Tags einsetzen. Ein UHF-RFID-Metal-Tag kann für die Verfolgung in metallischen Umgebungen verwendet werden.

Aktive RFID-Tags werden in der Regel für die Fahrzeugverfolgung sowie für die Verfolgung von Baumaschinen und Rohren verwendet. Diese Tags werden häufig an großen Außenanlagen angebracht.

Beispiel 1: Rentex tagt Filmausrüstung mit RFID

Rentex optimiert Prozesse mit RFID-Technologie: Enorme Zeit- und Kosteneinsparungen

  • Effizienzsteigerung durch RFID:
    Ein zweieinhalbstündiger Prozess, der zuvor zwei Mitarbeiter erforderte, wurde dank RFID-Technologie in einen 15-minütigen Prozess umgewandelt, der nur einen Mitarbeiter benötigt. Das entspricht einer Zeit- und Kostenersparnis von beeindruckenden 95 Prozent.
  • Zeitersparnis durch automatisierten Check-in:
    Ein weiterer Prozess, der früher 22 Minuten dauerte, wurde durch einen RFID-gestützten Check-in ersetzt, der lediglich zehn Sekunden in Anspruch nimmt. Das bedeutet eine Zeitersparnis von über 99 Prozent.
Teaser: AV-Ausrüstungsverleih wird durch UHF-RFID beschleunigt
AV Ausrüstungsvermietung durch UHF RFID beschleunigt

„Dank der Integration von RFID-Technologie erreicht Rentex mehr Automatisierung und reduziert manuelle Arbeitsaufwände erheblich. Diese Optimierungen führen zu signifikanten Zeit- und Kosteneinsparungen und setzen neue Maßstäbe in der Effizienzsteigerung.“

Ken Horton

Unabhängig

Beispiel 2: Nachschubsystem mit RFID optimiert

Der Feuerwehrausstatter Rosenbauer automatisiert das Management von Bauteilen mit RFID. Mitarbeiter müssen in der Produktion mit passenden C-Teilen versorgt werden. Dazu gehören Artikel wie Arbeitsschutzbekleidung, Verbrauchsmaterial und Werkzeug.

Für die Auslieferung setzt Rosenbauer RFID-getaggte KLT-Behälter von RECA ein. Die Behälter sollen sich in einem permanenten Kreislauf zwischen dem C-Teile-Lager und der Fertigungslinie befinden. Dies gewährleistet einen nahtlosen Teilenachschub. Vor dem Einsatz der RFID-Technologie kam es hin und wieder zu Verzögerungen im Materialfluss.

RFID-getaggte KLT-Behälter werden von RFID-Gates erfasst. Leere und volle Behälter werden automatisch voneinander unterschieden.

Success Stories mit RFID-Tags

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