Funkchips werden nicht nur in der Logistik eingesetzt. Sie geben auch über Identität und Echtheit eines Werkstücks Auskunft. Doch bei gegossenen Metallbauteilen müssen die Ingenieure bislang einen Umweg gehen und die Chips oder Sensoren in einem nachfolgenden Arbeitsschritt auf das Gussteil auf- oder einbringen, etwa, indem sie es verkleben. Denn beim Druckguss erreicht die Aluminiumschmelze Temperaturen von 700 Grad Celsius – zu heiß für die Elektronik.

In diesem Metall-Werkstück steckt ein RFID-Chip © Fraunhofer IMS

Hitzeschutz und Schichtbauweise
Forschern des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen gelingt es dank eines ganzen Bündels ausgefeilter Tricks, Transponder in Metall einzugießen. So schützen sie den RFID-Chip mit einem speziellen Material vor der Hitze. Zudem lassen die Wissenschaftler die Schmelze so in die Form „einschießen“, dass der Chip einer vergleichsweise geringen Wärme und Füllgeschwindigkeit ausgesetzt ist.

Ein noch eleganterer Weg, RFID-Chips in Metall zu integrieren, ist Rapid Manufacturing. Dabei erstellen die Forscher das Werkstück vorab als 3D-Modell am Computer. Die Daten werden dann an eine Maschine geschickt. Diese baut das Werkstück Schicht für Schicht auf, indem sie Metallstaub mit einem Laser verschmilzt. Der Prozess lässt sich so steuern, dass ein RFID-Chip in das Teil eingeschlossen werden kann.

„Das neue Verfahren bringt Intelligenz in die Metallbauteile. In den Funketiketten kann man wichtige Informationen hinterlegen, etwa die Seriennummer oder das Herstellungsdatum. Die Unternehmen können damit beispielsweise hochpreisige Ersatzteile fälschungssicher machen“, erläutert Projektleiter Claus Aumund-Kopp vom IFAM.

Chips als Wartungshelfer
Auch die Wartung von metallischen Werkzeugen lässt sich durch Funkchips vereinfachen. Bislang müssen Fräser, Bohrer und Co regelmäßig manuell vermessen werden, bevor sie auf der Bearbeitungsmaschine zum Einsatz kommen. Die Werkzeuge werden dabei mit einem passenden Adapter in eine Halterung, die Spindel, eingesetzt. Sowohl das Werkzeug als auch der Adapter sind mit einer Seriennummer versehen – diese und weitere Daten wie die Abmessungen werden per Hand abgetippt, wobei sich leicht Fehler einschleichen.

Künftig übertragen Transponder solche Informationen automatisch: Forscher des Fraunhofer-Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg haben im Auftrag der Kelch & Links GmbH erstmalig eine Möglichkeit gefunden, RFID-Chips in metallische Werkzeuge zu integrieren. Auf Anfrage funken diese kleinen Datenspeicher die benötigten Daten an ein Lesegerät außerhalb der metallischen Spindel, die das Werkzeug mit dem Adapter aufnimmt.

Keine leichte Aufgabe, denn Metall schirmt Strahlung ab. Die Lösung: Die Ingenieure unterteilen den Übertragungsweg. „Vom RFID-Chip, der sich im Adapter befindet, übertragen wir die Daten zunächst mit einem Kabel bis an die Grenzfläche zwischen Adapter und Spindel“, erklärt Dr. Gerd vom Bögel vom IMS. „Hier leiten zwei Antennenspulen die Daten drahtlos an die Spindel weiter.“