RFID in herbruikbare bekers

Herbruikbare beker met ultrasoon gelaste RFID-chip. (Afbeelding: RINCO ULTRASONICS AG) / Reusable cup with ultrasonically welded RFID chip. (Afbeelding: RINCO ULTRASONICS AG)

Digitale Pfand- en betaaloplossingen winnen in de omgeving van gastronomie, evenementen en self-serviceconcepten steeds meer aan belang. Om een herbruikbare beker onderdeel te laten worden van dergelijke systemen, moet deze eenduidig identificeerbaar zijn. Een concrete klantvraag uit de DACH-regio toont hoe een RFID-chip permanent en betrouwbaar in de bodem van een polypropyleenbeker geïntegreerd kan worden. Het volgende toepassingsrapport beschrijft de technische randvoorwaarden en de gekozen oplossing met ultrasoontechnologie, gerealiseerd door RINCO ULTRASONICS.

RFID als facilitator voor geautomatiseerde statiegeld- en betaalsystemen

Wanneer een RFID-chip direct in de bodem van de beker wordt geïntegreerd, kunnen herbruikbare bekers eenduidig worden geïdentificeerd en in digitale processen worden opgenomen. Toepassingen variëren van contactloze betalingen bij uitgiftepunten tot geautomatiseerde statiegeldteruggave en naadloze tracking van individuele bekers in omloop. Operators profiteren van vereenvoudigde processen, lagere operationele kosten en een betere bescherming tegen misbruik, bijvoorbeeld door het inwisselen van niet-systeemgerelateerde bekers. Een belangrijke voorwaarde hiervoor is echter een veilige, duurzame en beschermde integratie van de chip in de kunststof beker.

Technische uitdagingen bij de integratie in PP-bekers

Herbruikbare bekers worden dagelijks blootgesteld aan mechanische belastingen, frequent wassen en temperatuurschommelingen. De eisen aan de bevestigingsstructuur zijn daarom hoog. De RFID-chip moet permanent waterdicht ingesloten zijn om ook na vele wascycli betrouwbaar te functioneren. Tegelijkertijd mag hij niet beschadigd worden of achteraf gemanipuleerd of verwijderd kunnen worden.

Cyril Geisser, projectleider bij RINCO ULTRASONICS, legt uit:
«Een uitdaging was het materiaal zelf: polypropyleen (PP) vereist een zeer precieze bepaling van de parameters om oncontroleerbaar smelten te voorkomen. Tegelijkertijd mocht de elektronica van de chip tijdens het lassen niet oververhit raken. Daarnaast wenste de klant een optisch nette lasnaad die het uiterlijk van de beker niet beïnvloedt.»

Ultrasoonlassen als betrouwbare bevestigingsoplossing

Voor de implementatie van deze eisen is gekozen voor ultrasoonlassen. Deze methode maakt een gerichte, lokaal beperkte verwarming van het kunststof mogelijk, direct bij de bevestigingsplek. Hierdoor wordt de bodem van de PP-beker gecontroleerd versmolten, zonder dat de RFID-chip thermisch belast wordt. Er ontstaat een stoffelijke verbinding die dicht, stabiel en manipulatieweerstand is.

De relevante procesparameters – waaronder amplitude, laskracht, energie en tijd – kunnen nauwkeurig worden ingesteld en bewaakt. Zo kan het lassen precies worden afgestemd op het materiaal en de geometrie van het onderdeel. Voor eenvoudige en ergonomische handling is een speciale houder met schuiftafel ontworpen, die een snelle belading mogelijk maakt. Korte cyclustijden maken de methode economisch en geschikt voor gebruik in geautomatiseerde massaproductie.

Meerwaarde voor operators en milieu

Door ultrasoonlassen wordt van een gewone herbruikbare beker een duurzaam, digitaal systeemonderdeel gemaakt. Operators profiteren van geautomatiseerde processen, lagere bedrijfskosten en verbeterde traceerbaarheid. Tegelijkertijd ondersteunt de oplossing duurzame concepten, omdat de bekers lange tijd in omloop blijven en hulpbronnen worden gespaard.
“De toepassingscase toont het potentieel van de combinatie van kunststofonderdelen en geïntegreerde elektronica – mits de bevestigingstechniek nauwkeurig en betrouwbaar is,” legt Cyril Geisser uit, projectleider bij RINCO ULTRASONICS. “We zien een toenemende vraag naar dergelijke oplossingen. In dit project heeft de klant zich bewust tot ons gewend omdat ons milieubeheer ISO 14001-gecertificeerd is en wij consequent werken aan milieuvriendelijke en duurzame productoplossingen.”