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RFID-Entwicklung mit Ansys HFSS bei Identiv

Picture of Klaus Kuboth Klaus Kuboth 06.08.2025

Elektromagnetik Use Case

Identiv, weltweit führender Anbieter von RFID-Lösungen, verfolgt das Ziel, dass von IoT-Technologien nicht nur Wirtschaft und Industrie, sondern auch die Gesellschaft und die Umwelt profitieren. Engineering Excellence bedeutet dabei: Fokus auf Qualität, Schnelligkeit und Flexibilität – von der ersten Idee über die Prototypenentwicklung bis hin zur Serienproduktion. Dazu setzt Identiv auf einen durchgängigen, digitalen Entwicklungsprozess, der gemeinsam mit CADFEM und den Simulationslösungen von Ansys etabliert wurde.

Schalter sind standardisierte Serienprodukte. Das beschriebene Projekt wurde am Schaltwerk des Modells 506U durchgeführt | © JUNG

RFID (Radio Frequency Identification) ist eine Schlüsseltechnologie für das Internet-of-Things (IoT). Sie ermöglicht die drahtlose Identifikation von Objekten – etwa in der Logistik, im Gesundheitswesen oder in der Industrie. Doch die Anforderungen steigen: Neben der reinen Identifikation rücken zunehmend Sensorfunktionen, Manipulationssicherheit und Umweltanpassung in den Fokus.

„Wir sehen eine klare Entwicklung hin zu maßgeschneiderten Antennenlösungen“, erklärt Jelson Mateus, Senior R&D Project Engineer/Projektingenieur bei Identiv, einem weltweit führenden Anbieter von RFID- und BLE-fähigen IoT-Lösungen. „Standardlösungen reichen oft nicht mehr aus – insbesondere bei passiven RFID-Tags, die stark auf ihre Umgebung reagieren.“

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Wie verbessert Ansys HFSS das Antennendesign bei Identiv? 

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, setzt Identiv auf Ansys HFSS. In Zusammenarbeit mit RF-Simulationsexperten von CADFEM hat das Team von Identiv Ansys HFSS tief in den Entwicklungsprozess integriert. „HFSS ist für uns unverzichtbar“, so Mateus. „Wir simulieren jede Antenne, bevor wir sie fertigen. So erkennen und lösen wir frühzeitig mögliche Probleme und sparen wertvolle Zeit in der Prototypenphase.“

Früher basierte das Antennendesign auf manuellen Berechnungen und Erfahrungswerten – mit bis zu sechs aufwändigen Iterationen bis zum fertigen Produkt. Heute reichen dank HFSS meist ein bis zwei Schleifen, um ein optimiertes Design zu realisieren.

Use Case: NFC-Antenne auf einer Spritze


Problemstellung

  • Wie kann man eine NFC-Antenne auf einem zylindrischen Objekt wie einer Spritze so gestalten, dass sie zuverlässig funktioniert?

Technische Herausforderung

  • Standard-NFC-Tags erzeugen auf zylindrischen Objekten wie Spritzen chaotische Magnetfelder. Es entstehen „Nullstellen“ im Magnetfeld → schlechte Lesbarkeit, unzuverlässige Kommunikation.

Lösung

  • Simulation und Optimierung der Antennengeometrie.
  • Anpassung des Stromflusses in der Antenne, um ein gleichmäßiges Magnetfeld zu erzeugen.
  • Material- und Fertigungsanpassungen (z. B. Klebstoffe, Substrate, IC-Bonding) zur Feinabstimmung der Resonanzfrequenz.

Ergebnis

  • Optimierte Antenne erzeugt ein gleichmäßiges, starkes Magnetfeld.
  • Omnidirektionales Auslesen der Spritze möglich – unabhängig von der Leserichtung.
  • Höhere Zuverlässigkeit in medizinischen Anwendungen (z. B. Medikamentenverfolgung, Patientensicherheit).

Anwendung

  • Medizinische Einwegprodukte mit eingebetteter NFC-Technologie.
  • Authentifizierung und Rückverfolgbarkeit von Medikamenten.
  • Smarte Verpackungen im Gesundheitswesen.

Der Entwicklungsprozess bei Identiv: digital, integriert, effizient

Der gesamte Produktentwicklungsprozess bei Identiv ist durchgängig digitalisiert und simulationsgestützt. „Wir machen alles im eigenen Haus – von der Designentwicklung bis zur Produktion“, betont Jelson. „Simulation ist dabei das Rückgrat unseres Workflows.“ Die schrittweise Vorgehensweise hat sich bewährt:

  1. Konzeptphase
    Erste Anforderungen und Skizzen werden erstellt, basierend auf Kundenwünschen und Anwendungsszenarien.
  2. HFSS-Simulation
    Die Antenne wird in HFSS modelliert, simuliert und hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Eigenschaften optimiert.
  3. Prototyping
    Auf Basis der Simulation wird ein physischer Prototyp gefertigt und getestet.
  4. Optimierungsschleife
    Erkenntnisse aus dem Test fließen zurück in die Simulation – für gezielte Anpassungen.
  5. Produktion
    Nach erfolgreicher Validierung erfolgt die Serienfertigung: IC-Integration, Laminierung, Endverarbeitung.

Use Case: Kapazitiver Sensor


Problemstellung

  • Wie kann man mechanische Veränderungen (z. B. Druck, Bewegung) mithilfe von RFID/NFC-Technologie erfassen?

Technische Lösung

  • Kapazitiver Sensor basiert auf der Änderung der Kapazität zwischen zwei Elektroden.
  • Wenn sich z. B. eine Feder komprimiert oder dekomprimiert, verändert sich die effektive Fläche bzw. der Abstand der Elektroden → die Kapazität ändert sich.
  • Diese Änderung kann durch ein RFID/NFC-System erfasst und ausgewertet werden.

Anwendung

  • Zustandsüberwachung von mechanischen Komponenten (z. B. in Maschinen, Verpackungen, Medizinprodukten).
  • Drucksensorik in smarten Verpackungen oder medizinischen Geräten.
  • Kontaktlose Diagnose durch Auslesen der Kapazitätsänderung via NFC.

Erweiterung des Simulationsportfolios: Mechanik, Sensorik, Kryptografie

Neben HFSS evaluiert Identiv weitere Ansys-Tools, um zusätzliche Aspekte der Produktentwicklung abzudecken:

  • Ansys Mechanical: zur Analyse mechanischer Belastungen während der Produktion
  • Ansys Q3D Extractor: zur Identifikation parasitärer Effekte in komplexen Leiterstrukturen
  • Ansys Maxwell: zur Simulation elektromagnetischer Felder in Sensoranwendungen

Ein besonderer Fokus liegt auf der Integration von Sensorik und Kryptografie in RFID-Tags. Ziel ist es, nicht nur zu identifizieren, sondern auch Zustände wie Temperatur, Aktivierung oder Authentizität zu erfassen – ein entscheidender Schritt in Richtung intelligenter, sicherer IoT-Komponenten.

Über Identiv

Die umfassenden RFID-fähigen IoT-Lösungen von Identiv erstellen digitale Identitäten für physische Objekte und verbessern so die globale Konnektivität für Unternehmen, Menschen und den Planeten. Die Lösungen des Unternehmens sind in über 1,5 Milliarden Anwendungen weltweit integriert und treiben Innovationen in den Bereichen Gesundheitswesen, Unterhaltungselektronik, Luxusgüter, intelligente Verpackungen und vielen weiteren Branchen voran.

 

Identiv Produkte & Komponenten

  • RFID-Tags (LF, HF/NFC, UHF)
  • BLE, QR, Dual-Frequency-Tags
  • Antennen: Verschiedene Größen, Materialien, Impedanzanpassung
  • Chips: Unterschiedliche Kapazitäten (z. B. 23.5 pF, 50 pF, 97 pF)
  • Cloud-Plattform: Für Datenverarbeitung und -integration

FAQ-Section

Was ist RFID und wie funktioniert es?

RFID (Radio Frequency Identification) ist eine Technologie zur drahtlosen Identifikation von Objekten. Sie nutzt elektromagnetische Felder, um Daten zwischen einem Lesegerät und einem RFID-Tag auszutauschen – etwa zur Nachverfolgung von Produkten oder zur Authentifizierung.

Welche Rolle spielt Simulation im Antennendesign?

Simulationstools wie Ansys HFSS ermöglichen es, Antennen virtuell zu entwickeln und zu testen, bevor sie physisch gefertigt werden. Das spart Zeit, reduziert Fehler und verbessert die Qualität des Designs.

Wie können RFID-Tags mehr als nur identifizieren?

Moderne RFID-Tags integrieren Sensorik und Kryptografie, um nicht nur Objekte zu identifizieren, sondern auch Zustände wie Temperatur, Druck oder Authentizität zu erfassen – ein wichtiger Schritt hin zu intelligenten IoT-Lösungen.

Das vollständige Interview mit Jelson Mateus können Sie hier anschauen:

Autor

Klaus Kuboth

CADFEM Germany GmbH

+49 (0)8092 7005-279
kkuboth@cadfem.de