Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS
Transpondersysteme – insbesondere Sensortranspondersysteme – und Sensornetzwerke bieten eine hervorragende technologische Basis für die Erfassung von Identifikations- und Sensordaten, insbesondere bei beweglichen, rotierenden oder anderweitig schwer zugänglichen Objekten. Damit liefert diese Technologie einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung des »Internet der Dinge« bzw. Internet of Things / IoT. Durch die drahtlose Kommunikation und Energieversorgung eröffnen sich neue Anwendungen und Einsatzbereiche, zum Beispiel auch in der Medizin, um zu diagnostischen und therapeutischen Zwecken Messdaten aus implantierten Sensoren zu erhalten. Andere interessante Einsatzfelder finden sich in den Bereichen Bauwirtschaft und Logistik.
Das Fraunhofer IMS hat in vielen Jahren und zahlreichen Forschungs- und Entwicklungsprojekten eine breite Know-how-Basis auf dem Gebiet der drahtlosen Nahbereichskommunikation aufgebaut und hält diese weiterhin aktuell mit der Weiterentwicklung dieser Technologien in F+E-Projekten. Zum Kompetenzbereich des IMS gehören sowohl aktive als auch passive (Sensor-) Transponderlösungen in allen gängigen Frequenzbereichen, drahtlose Sensornetze und Embedded Systeme. Zusammen mit der ebenfalls vorhandenen Systemintegrations- und Vernetzungskompetenz bietet das IMS damit alle Technologie-Bausteine auch für die Realisierung von »Cyber-Physical Systems« (CPS).
Funkvernetzung
Eine Vernetzung aller Komponenten in der industriellen Fertigung ist Voraussetzung für die Umsetzung von Industrie 4.0-Konzepten. Eine Vielzahl mobiler Objekte oder unzugänglicher Stellen macht die Funkvernetzung erforderlich. Dabei führt die Nutzung von Funk-Technologien für die Kommunikation zwischen den Komponenten zur Steigerung der Mobilität und Flexibilität in der Produktion und weiteren Anwendungsfeldern. Hinsichtlich des Einsatzes von drahtlosen Systemen besteht eine signifikante Herausforderung in der Akzeptanz von Funk-Technologien seitens industrieller Anwender. Neben technischen Aspekten wie eine hohe Zuverlässigkeit sind auch eine einfache Installation und Handhabung (Plug-and-Play) von Bedeutung und gelten als klare Vorteile der Funkvernetzung.
RFID
Die RFID-Technologie hat sich mittlerweile in vielen Bereichen fest etabliert. Damit auch in Zukunft die RFID-Technologie eine Lösung für viele Anwendungen bleibt, muss auf die immer neu auftretenden Herausforderungen reagiert werden und angepasste oder komplett neu entwickelte Lösungen präsentiert werden. Gerade im Bereich der Industrie und Medizintechnik werden hohe Anforderungen an die Systeme gestellt und Probleme adressiert, die herkömmliche RFID-Systeme nicht bewältigen können. Somit muss man sich von den bekannten RFID-Technologien lösen und neue Technologien entwickeln oder vorhandene weiterentwickeln. Genauso wie es momentan mit den UHF- und SHF-RFID-Technologien geschieht, an denen Fraunhofer IMS im Geschäftsfeld Wireless and Transponder Systems maßgeblich mitarbeitet.
RFID auf Metall
Das Fraunhofer IMS entwickelt in diesem Bereich neue RFID-Technologien, die zum Einsatz auf oder in Metall (RFID in/on Metal) geeignet sind. Hierzu wird der SHF (Super High Frequency) Bereich genutzt, um die Performance der RFID-Tags auf oder in Metall zu steigern. Die Verwendung des SHF-Bereichs hat viele Vorteile gegenüber herkömmlichen und bekannten RFID-Lösungen hinsichtlich der Größe des RFID-Tags und vor allem des möglichen Einsatzes in einer metallischen Umgebung. Bisher ist kein RFID-Standard im SHF-Bereich auf dem Markt verfügbar. Das Fraunhofer IMS arbeitet daher auch aktiv an Kommunikationsprotokollen für diesen Bereich, aus denen später ein Standard entstehen soll.
Energy Harvesting
Die Anzahl von vernetzten intelligenten Geräten im Kontext des Internet of Things (IoT) steigt rasant – bis 2025 wird es weltweit schätzungsweise eine Billion IoT-Geräte geben. Mit dieser Entwicklung geht ein ebenfalls steigender Energiebedarf einher – alle diese Geräte müssen mit Strom versorgt werden. »Im EU-Projekt EnABLES arbeitet Fraunhofer IMS an Lösungen, die den Stromverbrauch der IoT-Geräte im Sinne der Nachhaltigkeit reduzieren. Durch den Einsatz von Energy-Harvesting-Lösungen soll die Notwendigkeit eines Batteriewechsels möglichst vermieden werden.