Investigaciones recientes muestran una mayor convergencia de la tecnología de antenas e impresión 3D, ya que los científicos de Barcelona exploran una mejor manera de mejorar la identificación por radiofrecuencia. 

(3dprint)-Con sus hallazgos publicados en la recientemente publicada » Etiqueta UHF-RFID impresa en 3D para aplicaciones integradas «, los autores (provenientes de la Universidad de Barcelona y la Universitat Politècnica de Catalunya ) crearon prototipos para sistemas de antenas más compactos que podrían integrarse fácilmente, con conductividad conservada.

La tecnología RFID pasiva se emplea en aplicaciones que requieren seguimiento, logística y control; sin embargo, históricamente ha sido difícil producir un diseño que sea «suficientemente robusto». Esto se debe al potencial constante de interferencia debido a los elementos electromagnéticos, lo que resulta en un rango reducido para la activación de RFID.

Si bien numerosos entornos podrían verse afectados, uno de los más interesantes es un entorno médico con medios con pérdida (un material que hace que la energía se disipe) reduciendo la efectividad de las etiquetas RFID en términos de cualidades radiactivas. También surgen obstáculos en términos de inmersión. El objetivo es que las etiquetas RFID funcionen de manera eficiente y eficaz mientras estén cerca de posibles impactos ambientales, como medios con pérdida, así como cuando estén completamente sumergidas en dicho material.

“Una antena sumergida en un determinado medio debe poder funcionar correctamente, al máximo, independientemente de los cambios en la constante dieléctrica y la conductividad. Esto no solo significa que debe exhibir una buena correspondencia en un cierto rango de valores, sino que también debe responder adecuadamente a las variaciones temporales ”, explican los autores.

Los investigadores diseñaron e imprimieron en 3D cuatro prototipos, teniendo en cuenta consideraciones como la distribución del espacio con regiones, el empaquetado para la estabilidad y los métodos efectivos de incrustación. Las muestras presentaban un diseño de antena en espiral bicónico con un revestimiento dieléctrico que actuaba como amortiguador, evitando cualquier problema de variaciones debidas a cambios electromagnéticos.

El diseño refleja los requisitos de un circuito integrado UHF-RFID comercial, presentando un modelo impreso en 3D con galvanoplastia de cobre. La antena 3D cuenta con una placa cuadrada en el medio e «implementada en un material dieléctrico». Compuesto por dos radiadores, una red coincidente y el revestimiento dieléctrico, los investigadores también tuvieron que considerar los siguientes parámetros de diseño:

  • Longitud total de la antena
  • Ángulo del cono
  • Ancho de las secciones cónicas del radiador
  • Ancho de la traza de metal en la espiral cónica
  • Paso entre vueltas en la espiral cónica
  • Perímetro y superficie de bucles cuadrados para la red coincidente

El cuerpo principal de la antena se imprimió en 3D para cada una de las muestras (que consta de la antena de referencia cónica y 3 antenas en espiral), se recubrió y se evaluó el rendimiento durante la inmersión en medios como grasa, hueso, cerebro y agua.

Los investigadores validaron tanto el diseño cilíndrico como el revestimiento de la antena y luego pasaron a integrar el RIFID IC, un Higgs 3D de Alien Technology. Para la impermeabilización, la etiqueta del lector se envolvió en una película de plástico. La conectividad se verificó con software de control, primero se realizó en el aire y luego durante la inmersión en agua, lo que refleja una disminución del 60% en el rango del enlace de comunicación.

“Esto concuerda con las simulaciones EM que tienen en cuenta las pérdidas de agua y valida las capacidades de comunicación de la etiqueta propuesta”, afirmaron los investigadores.

Al final, el equipo construyó una “etiqueta UHF-RFID compacta y completamente funcional”, compuesta por la antena, el revestimiento y el IC RFID comercial. Tanto la viabilidad como el rendimiento se mostraron durante las pruebas finales, y los investigadores confirmaron que el diseño y el prototipo final mostraban un buen potencial para aplicaciones integradas y para su uso en industrias como la construcción, la atención médica y más.

En los últimos años también se han impreso con éxito otros tipos de antenas en 3D, creadas para tecnología satelital , así como otras aplicaciones únicas como wearables .