Využití RFID tagů a etiket se zatím nerozvíjí tak bouřlivě, jak proroci této technologie před několika lety předpokládali. Jejich výhodou oproti čárovému kódu je možnost změny informačního obsahu, snadná čitelnost i při vnějším poškrábání či zašpinění (anténu či celý tag lze také přetisknout běžnou barvou a může se tak stát snadněji než čárový kód součástí designu obalu) a možnost přečíst mnoho položek zboží prakticky najednou, například zboží v nákupním vozíku. Perspektivní metodou výroby RFID tagů a etiket je jejich tisk.

S RFID tagy lze pracovat v zásadě na pěti úrovních, každé z nich přitom odpovídá specifický software. Nejprve jde o výrobní obslužný software výrobce RFID tagů a čteček, který s uživatelem nijak nesouvisí a je pro něj nepřístupný. Poté nastupuje tzv. middleware, tedy software ke komunikaci mezi čtečkou a databází. Pracuje jen s 96bitovým označením EPC (Electronic Product Code), které je do čipu vepsáno již při jeho výrobě a je nezměnitelné, případně doplňujícími telemetrickými informacemi. Dalším krokem je software typu EPC-IS, umožňující výměnu informací identifikovaných EPC kódy a obsažených v lokálních systémech (WMS4, ERP5) – zde je používán jazyk PML (Physical Markup Language) umožňující jednotně předávat informace o výrobcích i prostřednictvím internetu. Umožňuje zapsat statická data, jako je datum spotřeby, ale i informace pro mikrovlnku nebo pračku. Předposlední úrovní je obslužný program typu ONS (Object Naming Service), zpřístupňující adresy IP serverů uchovávajících podrobnější data charakterizující daný produkt. A konečně je zde systém u lokálního uživatele – typu WMS nebo ERP. Ne všechny tyto úrovně jsou dnes stejně rozvinuté – mj. proto, že myšlenka propojení RFID tagů s informacemi na veřejně přístupné internetové síti se dosud plně neprosadila.

Zatím lze poměrně dobře tisknout antény
Na průlom v tisku celých tagů včetně čipů stále ještě čekáme. Anténu tagu lze vyrobit třemi způsoby: přímým tiskem stříbrnou vodivou barvou, subtraktivním a aditivním procesem. Přímý tisk využívá téměř výlučně papírových a plastových substrátů. Nejčastěji jde o rotační sítotisk. Různé typy tagů vyžadují různou tloušťku vrstvy vodivé barvy, což lze sítotiskem snadno ovlivnit (od 0,02 po 100 mikronů). Barva je sušena horkovzdušně. Rotační sítotisk antén využívá obvykle 500 – 1000 mm širokých tiskových válců s rychlostí 12 – 20 m/min., což ročně přestavuje nejméně stovku miliard RFID antén na jednom stroji.
Při subtraktivním procesu je využit laminát: tedy 20- až 25mikronová vrstva mědi nebo hliníku laminovaná na plastovou fólii. Na kovovou vrstvu je natištěna maska, která je pozitivní kopií tvaru antény. Agresivní chemikálie naruší kov nechráněný maskou. Pak je chemicky odmyta i maska a obnaží kov antény. Kvůli ekologickým dopadům a odpadu některé společnosti aplikují aditivní proces „print and plate“, který se teoreticky obejde bez jakéhokoliv chemického odpadu. Na plastickém substrátu typu PET se sítotiskem vytiskne anténa několikamikronové tloušťky, v dalším galvanizačním procesu s použitím mědi se tloušťka zvýší, až na 15 mikronů. Pak je potřeba propojit konce HF antény můstkem.
Mezi přední výrobce antén patří americká firma Spartanics. V roce 2005 převzala firmu Klemm, německého výrobce laserového výseku a automatizovaných sítotiskových strojů, zdokonalila jeho technologii a vyvinula zařízení schopné tisknout antény na různých podložkách o různých tloušťkách od 12 mikronů výše. Dnes vyrábí stovky milionů antén ročně hlubotiskem i plochým sítotiskem. Při tisku antén je zásadním problémem výběr tiskové barvy ve vztahu k substrátu. Barva obvykle obsahuje stříbro vzhledem k jeho vodivosti a dalším vhodným vlastnostem. Spartanics své stroje upravuje právě podle požadavků konkrétních barev.

Každá technologie má svá omezení
K tisku antén lze využít i dalších tiskových technologií, každá z nich má ale svá omezení. Pokud jde o substrát, inkjet a sítotisk mohou tisknout na vše, zatímco ofset, flexotisk a hlubotisk jen na papír a polymery. Tloušťka vrstvy barvy činí u ofsetu jen 1 – 2 mikrony (a musí být tedy tištěna několika průchody), u hlubotisku 8 – 12 mikronů, u flexotisku 6 – 8 mikronů. Největší rozlišení, 250 linek na cm, má varianta digitálního inkjetového tisku DOD (drop-on-demand) – v čele vývoje zde stojí cambridgeský výrobce inkjetových hlav Xaar. U kontinuálního inkjetu činí rozlišení jen 60 l/cm, podobně jako u flexotisku. Hlubotisk zvládá 100 linek, ovšem nezvládá rovnou linku, což lze jen zčásti odstranit použitím laserového gravírování místo elektromechanického a dosáhnout tak rozlišení až 1000 l/cm. Ofset s vlhčením dosahuje 100 l/cm, bezvodý ofset dvojnásobku. Nejmenšího rozlišení je schopen sítotisk, kolem 50 l/cm.
Na tiskových strojích není ovšem nutné RFID antény vždy jen tisknout: systémy nanášení kovové fólie zastudena (jako je například InlineFoiler Prindor od manrolandu) umožňují na substrátu vytvořit pozitivní masku antény lepidlem, které z fólie patřičné tloušťky tvar antény vlastně „vytrhne“.
Nejhůře se tiskne jádro RFID tagu: polovodičový (křemíkový) čip. Přestože firma Epson již technologii tekutého křemíku vyvinula a výzkumníci ze stuttgartské univerzity experimentovali s hlubotiskem polových tranzistorů, technologie není dosud dotažena ke komerčnímu využití. Existují i „příruční termotiskárny“ RFID etiket, jde ale vlastně jen o jejich aplikátory a programovací zařízení s přítiskem.

Vodivé polymery místo kovů a křemíku
Novinkou v oblasti RFID jsou vodivé polymery. Časopis MIT’s Technology Review dokonce zařadil tisknutelnou polymerovou elektroniku mezi deset technologií s největším potenciálem ovlivnit svět v nejbližších letech. Používají se zejména v dosud spíše experimentálních bezčipových RFID (přesněji řečeno v RFID tazích bez křemíkového čipu) a při tisku baterií, které jsou nezbytné pro napájení aktivních RFID tagů. Baterie na kovovém základě se již tisknou: pastózními barvami s kovovými příměsmi, které jsou schopny při tisku vytvořit dolní elektrodu, elektrolyt i horní elektrodu. Již před více než dvěma lety ale oznámila japonská firma NEC flexibilní 300 mikronů silnou baterii s 30sekundovým nabíjením, určenou k aplikaci v plastu nebo papíru. Síla této baterie činí jednu miliwatthodinu na milimetr čtvereční, takže může dodávat energii aktivnímu RFID tagu na tisíce přenosů. Izraelská firma Power Paper začala vyvíjet tištěné baterie již na počátku 90. let. Nabízí 1,5V baterie s kapacitou 13 – 15 mAh a tříletou životností, velikostí od 9,5 x 9,5 do 55 x 55 mm a 0,6 mm šířky. Mohou být tištěny přímo na substrát nebo předtištěny a laminovány či lepeny. Chicagská etiketová tiskárna Label Solutions koupila od Power Paperu produkční linku a vyrábí na ní 500kusové náklady baterií, drážďanská etiketová tiskárna KSW Mikrotec obdobnou linku používá k výrobě tzv. chytrých etiket.
Na Univerzitě v Chemnitzu na území bývalé NDR kousek od našich hranic vznikla firma Printed Systems, která je schopna tisknout vodivé polymery na roli rychlostí 0,8 m/s. Podle profesora Arvina Hublera, ved
oucího oddělení tiskové a mediální technologie zmíněné univerzity, používají kombinace upravených technologií ofsetu, hlubotisku a flexotisku.
Pokud jde o využití vodivých polymerů v obalářství, nemůžeme zapomenout ani na právě vyvíjené aplikace spojené s tištěnými displeji na obalech, ať již jde o známější OLED, tedy organické světlo vyzařující diody (Eizo ovšem od jejich vývoje před několika měsíci ustoupilo vzhledem k neuspokojivým kvalitativním výsledkům), či méně známé LEP (světlo vyzařující polymery) a PLED (polymerové světlo vyzařující diody).

Budoucnost RFID určí cena
Nahradí RFID tagy zcela již zmíněné čárové kódy? Jako pravděpodobnější se dnes jeví jejich koexistence přinejmenším v příštím desetiletí, kdy bude na světě každodenně vytištěno téměř 50 miliard čárových kódů. Ještě nedávno činila cena jednoduché RFID etikety 30 eurocentů, dnes mluví některé české firmy o méně než polovině této částky. Hranice skutečně masového užití leží podle mnoha expertů u 1 eurocentu.

Miroslav Dočkal

Box: Británie, Amerika, svět…
Základy technologie RFID (Radio Frequency Identification) najdeme ve druhé světové válce. V bitvě o Anglii ani po rozmachu radarů stále neexistovala možnost, jak na něm odlišit vlastní letadlo od nepřátelského. Britský fyzik sir Robert Alexander Wattson-Watt byl tehdy jmenován hlavou tajného projektu, který měl tento problém vyřešit. Přišel s myšlenkou umístit do každého britského letadla elektronický transpondér, který by při zachycení signálu z radaru tento poslal specifickým způsobem zpět. Koncem šedesátých let tuto myšlenku dopracoval Američan Mario Cardullo a v roce 1973 za ni obdržel patent – v době, kdy se začaly průmyslově využívat čárové kódy, patentované v roce 1949. Cardullovy technologie se později chopil řetězec Wallmart (který byl rovněž průkopníkem čárových kódů), k němu se připojila IBM a další světové firmy. Skutečný rozvoj RFID ale nastává až po roce 2000. Podle cambridgeské poradenské organizace IDTechEx, specializující se na tištěnou elektroniku, pocházela loni téměř polovina (46 %) investic svázaných s RFID z Asie, 27 % ze Severní Ameriky a 17 % z Evropy. Pokud jde o jednotlivé aplikace, podle IDTechEx překvapivě není v popředí logistika ani obalový průmysl: čínskému trhu dominují výrobci plastových platebních karet, v Evropě je dnes zřejmě nejpopulárnější aplikací čipování knih v knihovnách, zatímco v USA jde o elektronické doklady totožnosti včetně pasů, různé vstupní karty apod.

Trh RFID v mld. USD v roce 2008

Zdroj: IDTechEx