Funkendes Holz
Ein billiger und prozesskompatibler RFID-Tag erleichtert die Klassifizierung von Baumstämmen.
Physik Journal – Ein billiger und prozesskompatibler RFID-Tag erleichtert die Klassifizierung von Baumstämmen.
GPS und Funketiketten sind für die Forstwirtschaft wichtige Hilfsmittel, um gefällte Stämme im Wald wieder aufzufinden. Bei teuren Hölzern werden inzwischen sogar einzelne Stämme mit RFID-Tags (Radio Frequency Identification) versehen. Solche Tags müssen sehr robust sein. Daher sind sie deutlich teurer sind als ihre Pendants in der Warenlogistik. Für Industrieholz, das als Rohstoff für die Papierverarbeitung dient, sind teure Funketiketten ebenfalls indiskutabel. Daher haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) in Berlin nun einen RFID-Tag entwickelt, der sich günstig fertigen lässt und aufgrund seiner geringen Metallanteile auch nicht vor der Verarbeitung des Industrieholzes entfernt werden muss.
RFID-Tags bestehen aus einer Antenne, einem IC, der die erforderliche Kommunikation mit dem Lesegerät ermöglicht, sowie aus einem Träger und einem Gehäuse. Das passive Funketikett des IZM arbeitet im Ultrahochfrequenz-Band bei 868 MHz, das einen größeren Ausleseabstand ermöglicht: In der Praxis fährt ein Lastwagen mit geladenem Holz durch ein Portal, das die Tags ausliest. Als Träger- und Verkapselungsmaterialien werden Papier und Lignin, das bei der Gewinnung von Zellulose aus Holz anfällt, auf ihre Praxistauglichkeit untersucht. Die Antenne drucken die Forscher aus einer Polymerpaste, die Silberpartikel enthält.
Da das Holz der Stämme und das Gehäuse als verlustbehaftete Dielektrika wirken, reduzieren sie die Leistung, welche die RFID-Antenne empfangen kann, und „verstimmen“ aufgrund ihrer Kapazität die Antenne. Die Forscher mussten daher die Impedanzen von IC und Antenne aneinander anpassen. Dies verwirklichten sie durch eine induktive Anpassungsschleife, die Dipolantenne und IC verbindet. Indem die IZM-Wissenschaftler Schleifenfläche und Antennenlänge variieren, können sie die Impedanz sehr genau einstellen. Und da im Nahfeld eines Dipols mit induktiver Anpassungsschleife das Magnetfeld dominiert, stören auch die dielektrischen Effekte von Stamm und Gehäuse die Antenne nur wenig.
Der Prototyp des RFID-Tags ist Teil eines Projekts, das verbesserte Logistikprozesse in der Holzindustrie zum Ziel hat und an dem weitere Forschungseinrichtungen sowie mehrere Partner aus der Forstwirtschaft beteiligt sind.
Michael Vogel
Quelle: Physik Journal, August/September 2010, S. 18
