F+V – kontinuierliche Personalisierung von Etiketten

Die Vorteile und Möglichkeiten von intelligenten Etiketten, auch Smart Labels genannt, liegen auf der Hand. Und wenn man sich nun als Etikettenhersteller dazu entschließt, diese Smart Labels herzustellen; wie werden diese personalisiert? Die Feldbaum + Vogt GmbH bietet eine Antwort an: die PS-250 RFID-Personalisierungsmaschine für intelligente Etiketten – von *Philipp Hoffmann.

Viel wurde bereits über den Wandel von einfachen zu intelligenten Etiketten gesprochen und geschrieben. Intelligente Etiketten haben längst ihren Einzug in die Etikettenbranche geschafft und liegen nicht nur dort im Fokus. Die Vorteile der intelligenten Etiketten sind klar: einfachere Verfolgbarkeit von markierten Produkten, höhere Informationsdichte bei gleichzeitig besserer Auslesbarkeit, auch unter widrigen Bedingungen.

Kontaktlos Auslesen und Beschreiben

In dieser innovationsgetriebenen Branche gehen die Entwicklungen zu diesem Thema weiter. So auch bei dem Maschinenhersteller Feldbaum + Vogt, der mit seiner Personalisierungsmaschine „PS‑250 RFID-Personalisierung“ seinen Teil zu dieser Entwicklung beiträgt. Damit möchte man die Etikettenhersteller ausrüsten, die auf dem Weg vom konventionellen zum intelligenten Etikett sind. Die PS-250 RFID-Personalisierung ist eine Maschine zum kontaktlosen Auslesen und Beschreiben von RFID-Transpondern und Smart Labels.

Eine Herausforderung bei konventionellen Personalisierungsmaschinen ist der Materialtransport im Taktbetrieb. Dies ist meist dem verhältnismäßig langen Personalisierungsprozess geschuldet, bei dem der auslesende Reader mit dem Smart Label im Kommunikationsprozess steht. Die Antenne ist starr und das Material wird im Takt beschleunigt und gebremst, was eine hohe Belastung auf das Trägermaterial bedeutet. Verminderte Verarbeitungszeit und reduzierte Langlebigkeit sind die Folge.

Eine Herausforderung bei konventionellen Personalisierungsmaschinen ist der Materialtransport im Taktbetrieb.

Um dem entgegenzuwirken ermöglicht die PS-250 RFID-Personalisierung ein Beschreiben und Lesen der RFID-Transponder in einem kontinuierlichen Betrieb. Das unbearbeitete Smart Label als Etikettenmaterial läuft wie in einer konventionellen Converting-Maschine mit der vorgegebenen Geschwindigkeit durch die Anlage. Lediglich das Bewegungsprofil der Schreib- und Leseantennen im Personalisierungsmodul der Maschine weist darauf hin, was hier geschieht. Die HF- oder UHF-Antennen zum Schreiben und Lesen fahren entsprechend der Bahngeschwindigkeit mit dem zu beschreibenden oder lesenden Etikett mit. Sobald das Etikett beschrieben oder gelesen ist, fährt die Antenne wieder in die Ausgangsposition zurück, um den Vorgang für das nächste Etikett zu wiederholen. Ein daraus folgender höherer Durchsatz führt zur Steigerung der Effizienz, die durch die Umstellung von standardmäßig zwei Antennen auf optional vier Antennen zusätzlich nahezu verdoppelt werden kann.

Verbunden über die Thinkbox

Verbunden sind die Antennen mit der von F+V eigens entwickelten F+V Thinkbox RFID. Als Herzstück des Personalisierungsmoduls kann die Thinkbox RFID im Rahmen eines Herstellungsprozesses von Smart Labels für einen Go/No-Go Test, für UHF zusätzlich für einen Leistungstest oder für eine komplette Personalisierung nach Kundenvorgabe eingesetzt werden. Das Smart Label fungiert als Reaktor durch das Empfangen und Senden von Informationen. Dies geschieht durch Aktivierung durch den Sender oder auch Reader. Dieser Sender ist die Thinkbox RFID, die dieses Etikett mit Informationen individuell beschreibt, also personalisiert. Sie kann ebenfalls testen, ob das Smart Label in Ordnung ist oder nicht, also einen Go/No-Go-Test machen.

Es ist aber auch möglich, die ID an ein Datenbanksystem weiterzugeben oder den Personalisierungsprozess samt Thinkbox RFID mit all den genannten Funktionen einer kompletten Personalisierung in eine bestehende oder eigenständige Anlage zu integrieren. Zukünftig wird die Thinkbox RFID auch als Stand-Alone-Lösung von F+V angeboten werden.

Unterstützt wird dieses Personalisierungsmodul durch OCR- und Codeleser für vorbedrucktes Material. Hier werden Codes gelesen und erkannt, um so eine Zuordnung zwischen Etikett und dem zu beschreibenden Inhalt zu schaffen. Gleiches ist möglich für Etiketten mit vorgedruckter Klarschrift. Hinzu kommt, dass eine Standardschnittstelle besteht, die einen individuellen Datenaustausch ermöglicht.

Verfolgung in Echtzeit

Neben der Thinkbox RFID wurde von F+V eine spezielle Steuerung zur Echtzeitnachverfolgung der RFID Etiketten entwickelt. Diese Steuerung speichert sämtliche Interaktionen, die auf der Anlage mit den Smart Labels durchgeführt werden und verfolgt diese in Echtzeit auf der Anlage mit. Aus dieser Entwicklung ist das F+V TagTrace System entstanden. So ist es möglich bis zu 500 Etiketten zwischen Anfang und Ende in Echtzeit mitzuverfolgen. Statusmeldungen über jedes einzelne Label können an eine Kundendatenbank übertragen werden.

Neben der Personalisierung RFID beinhaltet die Maschine auch ein Modul für personalisierten Druck. Dieses Modul ermöglicht individuelle Bedruckung variabler Daten auf das Etikett, basierend auf den zuvor ausgelesenen oder beschriebenen Daten. Auch hier wird auf das TagTrace-System zurückgegriffen, um den Druckprozess individuell durchzuführen. Es wird sichergestellt, dass die personalisierten RFID-Daten mit den personalisierten Druckdaten synchronisiert sind, sodass Sie sich auf demselben Etikett befinden. Das Druckmodul beinhaltet ein LED-UV-Pinning sowie eine LED-UV-Trocknungseinheit zum Durchhärten, sodass der Druckprozess innerhalb eines Moduls in Gänze abgeschlossen werden kann.

Es wird sichergestellt, dass die personalisierten RFID-Daten mit den personalisierten Druckdaten synchronisiert sind, sodass Sie sich auf demselben Etikett befinden.

Im Endkontrollmodul wird eine individuelle Prüfung aller Etiketten durch das TagTrace System vorgenommen. Geprüft werden die Personalisierung RFID sowie die Personalisierung Druck, also alle wichtigen, vorhergehenden Prozesse. Die hochauflösende Kamera stellt die ausgelesenen Datensätze dem TagTrace System zur Verfügung. Darüber hinaus wird auch eine 100% Inspektion von der Kamera nach individuellen Kundenvorgaben durchgeführt. Die Kamera erkennt Verunreinigungen, Staub, Fehlplatzierungen usw. und stellt auch das Ergebnis dem TagTrace System zur Verfügung. Anhand der gesammelten Datengrundlage steuert das TagTrace System das folgende F+V-Schlechtteilentfernungsmodul. Fehlerhafte Etiketten werden sofort ausgeschleust und aus dem Herstellungsprozess entfernt. Im Rahmen der Ausschleusung findet erneut eine Kontrolle statt. So ist letztendlich gewährleistet, dass keine fehlerhaften Etiketten als Endprodukt entstehen.

Stets eingebunden

Und obwohl die genannten Funktionen vollautomatisiert stattfinden, so ist der Maschinenbediener stets in den Prozess eingebunden. Ergonomische Arbeitstische und das Fail-Safe System machen es dem Maschinenbediener einfach, ins Geschehen einzugreifen. Gleichzeitig gibt die Maschine ständige Rückmeldung von den durch die Kameras erfassten Etiketten per Human Machine Interface. Dadurch ist zu jeder Zeit die Kontrolle über den gesamten Prozess gewährleistet.

Die insgesamt genannten Prozesse sind austauschbar oder modular mit anderen Convertingprozessen kombinierbar. Optional kann zum Beispiel vor dem endgültigen Aufwickeln, eine weitere Thinkbox RFID eine finale Endkontrolle durchführen. Zusammengefasst lässt sich sagen, dass die PS-250 RFID Personalisierung mit ihren systemintegrierten Funktionen des Lesens, Schreibens, Druckens und Kontrollierens eine allumfängliche Maschine darstellt, die es einem Etikettenhersteller einfach macht, die Herstellung von intelligenten Etiketten umzusetzen.

*Philipp Hoffmann hat sein Studium der Wirtschaftsingenieurswissenschaften an der Technischen Universität Dortmund absolviert und ist seit Anfang 2019 in der Convertingbranche tätig. Bei der Feldbaum+Vogt GmbH ist er als Vertriebsingenieur angestellt und arbeitet in den Bereichen Vertrieb und Marketing.