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Ausgewählte Ausgabe: 10-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Intelligentere Kunststoffbauteile durch RFID-Technologie

Durch die veränderte Einlegposition veränderte sich bei Verwendung des PBT-Materials auch die Position des Tags im Bauteil. Lag der Tag beim Einlegen mit den Bonddrähten zur AS auf der Oberseite des Bauteils, liegt er beim Einlegen mit den Bonddrähten zur DS an der inneren Wand des Bauteils.
Da die sehr dünnen Bonddrähte eine Schwachstelle des Tags im Spritzgussprozess darstellen, wurden diese mit 2-Komponentenkleber stabilisiert. Weitere Musterungen mit den verklebten Tags wurden mit PE-HD und PBT, den Materialien, bei denen der größte Ausschluss anfiel, durchgeführt. Als Tendenz wurde deutlich, dass durch die Verklebung deutlich weniger Tags während des Spritzgussprozesses Schaden nahmen und die Einlegeposition (wenn überhaupt) nur noch einen geringen Einfluss hatte (Tabelle). Die Integration der Tags in PPS-Material war auch mit dem C-Profil nicht möglich. Die Spulen wurden sehr stark deformiert und die integrierten Tags waren nicht mehr auslesbar.

Entwicklung eines Trägermoduls

Bildartikel zu Bild 3_IWB_KINW.jpg

Bild 3
PPS Bauteil mit integriertem HF-RFID-Tag: links ohne Trägermodul, mit der auf das Trägermodul aufgewickelten Spule (oben links) konnte der Tag stabili
siert und unter Funktions
erhalt in das Bauteil integriert werden (rechts; Vorder- und Rückseite des Bauteils).

Daraufhin wurde ein Trägermodul entwickelt, durch das die NF- und HF-RFID-Tags in ihrer Form stabilisiert werden und welches die Positionierung der Tags im Werkzeug verbessert, sodass die Tags unter Funktionserhalt in die verwendeten Materialien integriert werden können. Dabei wird der Tag entweder in der Mitte des Trägermoduls fixiert oder die Spule auf das Trägermodul gewickelt, der Chip dann angebondet und auf dem Modul fixiert (Bild 3, oben links). Das Modul vereinfacht zudem die Automation und das Handling der Tags, da diese, je nach Konstruktion, vollautomatisch hergestellt und auch vollautomatisiert in das Spritzgießwerkzeug eingelegt werden könnten und eine entsprechend höhere Stabilität aufweisen. Für die Fertigung des Trägermoduls wurde ein weiteres Werkzeug hergestellt und die Bauteile aus ABS gespritzt. Im Anschluss fand die Nachbearbeitung der Trägermodule sowie die Verbindung der Tags mit dem Modul statt.
Für die Musterungen mit dem Trägermodul, die mit den vier ausgewählten thermoplastischen Materialien durchgeführt wurden, musste das C-Profil aus der Kavität entfernt werden. Für Vorabtests wurden 3-D-gedruckte Trägermodule verwendet, die sehr gut in die Bauteile integriert werden konnten, jedoch durch die hohen Temperaturen bei der PPS Verarbeitung splitterten. Die gespritzten Trägermodule jedoch konnten in alle vier thermoplastischen Materialien sehr gut integriert werden. Im Gegensatz zu den Tags ohne Trägermodul wurden die RFID-Tags mit Trägermodul sogar besser in das Kunststoffbauteil eingekapselt. Es gelang sogar die filigranen HF-RFID-Tags ohne Deformation und funktionstüchtig in die Bauteile aus PPS zu integrieren (Bild 3). Eine vollkommene Umspritzung der Tags war jedoch im Rahmen der Projektlaufzeit nicht mehr möglich.

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Autoren

M.Sc. Vanessa Frettlöh

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