El desarrollo de módulos RFID integrados en neumáticos

Murata Manufacturing Co., Ltd. ("Murata") ha desarrollado un módulo de identificación por radiofrecuencia (RFID) resistente y pequeño que se puede integrar en los neumáticos en colaboración con el fabricante de neumáticos francés líder mundial Michelin. Este módulo es una pieza extremadamente pequeña con un tamaño de 6 mm × 1 mm × 1 mm. No obstante, es un producto que generará innovación en el negocio de las llantas.

Cada empresa de la industria del automóvil está trabajando en lo que se denomina una revolución única en el siglo debido a la tendencia CASE. CASE es una tendencia que evoluciona el negocio de vehículos y automóviles a lo largo de cuatro ejes de evolución: Conectado (C), Autónomo (A), Compartido y Servicios (S) y Eléctrico (E).

Dentro de CASE, tendemos a dejarnos cautivar solo por los cambios, la automatización y la electrificación de los propios automóviles con su presencia que nos resulta familiar. Sin embargo, a la inversa, el lado comercial está cambiando mucho, con un enfoque en Servicios y Conectados y Compartidos. La forma en que se utilizan los automóviles pasará de "posesión" a "uso". Además, el modelo de rentabilidad del negocio del automóvil pasará de la "simple venta de bienes" a la de "servicios". Esto abrirá una nueva era en la utilización de la movilidad.

Tendencias similares también están descendiendo sobre los fabricantes que fabrican neumáticos y otras piezas de automóviles además de los fabricantes de automóviles.

Michelin es uno de los fabricantes de neumáticos que se esfuerza de forma proactiva por ofrecer un nuevo valor al convertir el negocio de los neumáticos en un negocio basado en servicios. La compañía ha aclarado sus planes para integrar todos los neumáticos que fabrica con chips RFID que captan en tiempo real datos sobre el uso y la gestión de los neumáticos. También está construyendo un sistema IoT que captará datos en tiempo real sobre el uso y la gestión de los neumáticos montados en los automóviles mediante la utilización de RFID. Está tratando de hacer uso de esto en la prestación de servicios de mantenimiento predictivo, la gestión de la operación de vehículos, la mejora de la tasa de reciclaje de llantas de desecho, la gestión de inventario en los concesionarios y otras áreas.

RFID es una tecnología que identifica y administra cosas automáticamente a través de comunicaciones inalámbricas mediante el uso de etiquetas IC y otros dispositivos. Tiene la ventaja de que apunta a múltiples etiquetas, lo que permite leer muchos más datos fácilmente a la vez en comparación con los códigos de barras y otras tecnologías de reconocimiento. También permite la reescritura de datos. Por lo tanto, RFID se utiliza en varios entornos (por ejemplo, fabricación, logística y ventas) como una técnica para identificar y gestionar colectivamente los estados y movimientos de muchas cosas.

El movimiento para incorporar RFID en los neumáticos y luego utilizarlo para optimizar diversas áreas de gestión y crear un nuevo modelo de negocio también se está extendiendo entre muchos fabricantes de neumáticos. El concepto de Michelin es incrustar etiquetas RFID en los neumáticos para conectarlos al IoT. Prevé que esas etiquetas se utilizarán para administrar el historial de uso durante todo el ciclo de vida de los neumáticos, desde que se fabrican hasta que se montan en los automóviles y su uso después de su lanzamiento al mercado e incluso hasta su eliminación. Por ejemplo, los neumáticos utilizados después de que se haya reemplazado el caucho desgastado se usan en camiones, autobuses y otros vehículos comerciales. Se llaman neumáticos de retirada. La incorporación de RFID en los neumáticos permite administrar de manera fácil, precisa y eficiente la posición de montaje, la hora y la fecha, la cantidad de reparaciones y otra información de los neumáticos para el vehículo con solo usar un escáner portátil para escanear la identificación registrada en la etiqueta RFID. . Además, Michelin también planea utilizar las mismas etiquetas RFID para garantizar la trazabilidad y optimizar las operaciones.

El nivel técnico requerido para conectar neumáticos a IoT es extremadamente alto en comparación con la conexión de equipos de oficina y electrodomésticos a IoT. Esto se debe a que el entorno de uso de los neumáticos es duro. Además, también se debe a que se busca una alta fiabilidad y seguridad en los neumáticos.

Muchas etiquetas RFID existentes se utilizaron fijándolas en cajas de cartón y otros artículos que contienen productos. Luego se desechan después de que el producto llega al consumidor. Por lo tanto, no había necesidad de que las etiquetas RFID fueran tan duraderas. Por el contrario, la configuración de uso prevista por Michelin es que las etiquetas se incrustarán en los neumáticos utilizados en diversas condiciones climáticas, superficies de carreteras y situaciones de conducción. Además, es necesario que funcionen durante un largo período de tiempo hasta que se desechen los neumáticos.

Sin embargo, hubo un problema con las etiquetas RFID convencionales. El circuito integrado y la antena utilizados para la transformación de la información y la fuente de alimentación inalámbrica se unieron mediante soldadura. En consecuencia, si se usa incrustada en un neumático, la antena se expande y se contrae dependiendo de las vibraciones durante la conducción. La carga excesiva sobre las articulaciones como resultado de ello puede provocar roturas y pérdida de la capacidad de comunicación. Fue necesario realizar una estructura en la que se pueda suministrar energía sin contacto para resolver este problema. En consecuencia, Michelin buscó una solución a este problema.

Fue la tecnología RFID MAGICSTRAP® de Murata la que llamó la atención de Michelin mientras luchaba con este problema. MAGICSTRAP® es una tecnología que realiza miniaturización y robustez mejorada. Lo hace incorporando en un módulo un circuito de combinación especial y una antena para optimizar la comunicación y el rendimiento de la fuente de alimentación con el IC. Murata exhibió MAGICSTRAP® como una tecnología RFID que realiza miniaturización y robustez mejorada en una exhibición en el extranjero sobre el tema de RFID. No mostramos esta tecnología para neumáticos. Sin embargo, Michelin vino a hablar con nosotros mientras mostrábamos que se están difundiendo varias aplicaciones de este producto. Michelin y Murata decidieron desarrollar en conjunto una tecnología RFID altamente duradera que se puede incrustar en los neumáticos.

Al iniciar el proyecto de desarrollo, esperábamos enfrentarnos a tres problemas en el proceso de materialización de la visión vista por Michelin: un compromiso de período de desarrollo a largo plazo, la alta confiabilidad que se puede aplicar para incrustar etiquetas RFID en los neumáticos y la provisión de gran cantidad de muestras. La tecnología para incorporar RFID en los neumáticos con la expectativa de que se utilice durante todo su ciclo de vida fue un tema de desarrollo que en Murata abordamos por primera vez. Sin embargo, decidimos responder con flexibilidad sin ceñirnos a los precedentes. Pudimos despejar cada demanda al final.

Para este proyecto, formamos un equipo dedicado y comprometido con el desarrollo a largo plazo. Este equipo estaba formado principalmente por jóvenes ingenieros dispuestos a asumir desafíos sin estar demasiado obsesionados con las tecnologías existentes. Como resultado, establecimos una estructura mediante la cual los encargados, que están familiarizados con el proceso de los proyectos desde la etapa de desarrollo inicial hasta la producción en masa, trabajaron en el desarrollo de manera constante mientras acumulaban resultados de manera constante. Matsumoto, de la Sección de Desarrollo de Productos de Hardware, que participó en el proyecto como diseñador, recuerda que el estrecho entendimiento mutuo condujo al éxito de este proyecto: "Los diseñadores explicaron y discutieron directamente las intenciones del diseño, la validez de las tecnologías seleccionadas y otros asuntos en lugar de simplemente transmitir a la otra parte tecnologías de nivel de superficie en el desarrollo conjunto con Michelin. Eso nos permitió llegar a un consenso sin problemas durante el proyecto".

Además, agregamos mejoras adicionales a MAGICSTRAP® para satisfacer las altas exigencias técnicas, como la alta confiabilidad que se puede aplicar al incrustarse en los neumáticos. Además, redujimos el tamaño del módulo a 6 mm × 1 mm × 1 mm manteniendo buenas características eléctricas para minimizar el efecto en los neumáticos debido a que RFID está integrado en ellos. También hubo una solicitud para ampliar la distancia de comunicación. Por lo tanto, optimizamos el producto introduciendo piezas personalizadas. Yabuhara, de la Sección de Desarrollo de Productos de Hardware, quien fue el principal responsable del diseño, habló sobre los factores que hicieron posible solucionar problemas técnicos difíciles: "Recibimos el asesoramiento adecuado de expertos internos con conocimientos especializados en cada campo, además del asesoramiento de los diseñadores. que estuvieron directamente involucrados en el desarrollo. Eso nos permitió aclarar los problemas".

Además, mejoramos la eficiencia de la producción mediante el desarrollo de una plantilla de clasificación por lotes dedicada y un software de clasificación para poder proporcionar una gran cantidad de muestras. Esto se debe a que no contábamos con el clasificador característico que era indispensable para producir una gran cantidad de productos en la etapa anterior a la confirmación de la producción en masa. Esto nos permitió entregar una gran cantidad de muestras en decenas de miles de manera oportuna.

Fukuhara, de la Sección de Desarrollo Comercial, quien se desempeñó como líder del proyecto, hizo un resumen del proyecto: "Fue un desafío extremadamente difícil garantizar tanto la miniaturización como las características eléctricas. Producimos prototipos repetidamente mientras discutíamos con Michelin los muchos parámetros de diseño y fabricación. variaciones en la producción en masa. Al mismo tiempo, hicimos todo lo posible para verificar la viabilidad de la producción en masa en el sitio de fabricación. No creo que el proyecto hubiera tenido éxito sin Murata, con nuestro alto nivel en diseño, tecnología de producción, fabricación y tecnología de calidad para el módulo RFID que desarrollamos".

Hemos comenzado la producción a gran escala del módulo RFID que desarrollamos conjuntamente. Ya se ha integrado en más de 4 millones de neumáticos fabricados por Michelin, empezando por los de vehículos comerciales.

Nuestro objetivo es que el módulo RFID que desarrollamos conjuntamente esta vez se extienda ampliamente como el estándar de facto en la industria de neumáticos para automóviles. También planeamos proceder con propuestas a fabricantes de neumáticos que no sean Michelin en el futuro. Antes de eso, Murata también apoyará las actividades del grupo de trabajo en RAIN RFID (un grupo industrial de RFID de banda UHF) y las pautas establecidas por la ISO.

Murata presentó al mundo etiquetas RFID para incrustar en neumáticos por primera vez en una exhibición de tecnología electrónica de automóviles celebrada en Tokyo Big Sight en enero de 2022. Aprovechamos eso como una oportunidad para iniciar actividades para promocionarlas entre los fabricantes de neumáticos tanto en Japón como en el extranjero. . Yamada, de la Sección de Desarrollo Comercial, dijo lo siguiente: "No es posible incrustar RFID en los neumáticos con el sentido de adherir RFID al cartón o paletas. Esto se debe a que el interior de los neumáticos contiene materiales metálicos que interfieren con las comunicaciones RFID como alambres de talón y correas. Las características de comunicación cambian significativamente al incrustar RFID en materiales de caucho. Murata tiene un amplio conocimiento inalámbrico y un entorno de evaluación. Por lo tanto, también nos gustaría brindar soporte para métodos de incrustación óptimos y evaluaciones de clientes sin sacrificar las características de comunicación con respecto a llantas." Además, hemos reforzado las funciones necesarias para la gestión de la cadena de suministro de neumáticos con nuestro software RFID id-BridgeTM. Eso contribuirá a la implementación de RFID en toda la industria de neumáticos, incluidos los fabricantes de automóviles y el mercado de repuestos, como una solución total.

El Centro de Innovación Minato MIRAI, la base de I+D más grande de la región de Kanto, inauguró "MURATA MIRAI MOBILITY" a partir de mayo de 2021 como un área de exhibición de soluciones automotrices para mostrar la relación entre la electrificación de automóviles y Murata. Sakai, de la Sección de Desarrollo Comercial, también está trabajando en futuros planes de exhibición: "Planeamos exhibir neumáticos integrados con RFID que desarrollamos conjuntamente con Michelin en el área de exhibición en el futuro. También estamos preparando un entorno de demostración para el software id-BridgeTM. Por lo tanto, , espero que muchos clientes visiten además de los fabricantes de neumáticos".

Visite nuestra página de productos para obtener más información sobre la contribución de la plataforma RFID de Murata a la realización de IoT, a través de la provisión de hardware, software e interfaces de comunicación. https://www.murata.com/en-sg/products/rfid/rfid

Acerca de este artículo:Este artículo es proporcionado por Murata Manufacturing Co., Ltd.https://article.murata.com/en-sg/article/rfid-development-withbuilt-in-tire