DE102010046170A1

DE102010046170A1 - Gussteil mit eingegossenem Transponder

Info

Publication number: DE102010046170A1
Application number: DE102010046170A
Authority: DE
Inventors: Markus Vitt; Brar Friedrichsen
Original assignee: HAL ALUMINIUMGUSS LEIPZIG GmbH
Current assignee: HAL ALUMINIUMGUSS LEIPZIG GmbH
Priority date: 2010-09-23
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2012-03-29

Abstract

Gegossenes Bauteil (1) das mit einem mit einem Identifizierungsmittel (4) eines Ortungs- und Identifizierungssystems mittels elektromagnetischer Wellen kommunizierend versehen ist. Das Ortungs- und Identifizierungssystem ist ein an sich bekanntes RFID-System, und das Identifizierungsmittel ist als Sensor oder Transponder (4) ausgebildet, der mit einem eine Software und RFID-Middleware enthaltenden Lesegerät kommunizieren kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gussteil mit eingegossenem Identifizierungsmittel, das mit Hilfe elektromagnetischer Wellen die automatische Identifizierung und Lokalisierung von Gegenständen ermöglicht.
Derartige Identifizierungsmittel, nämlich Transponder oder Sensoren, sind Teil eines sogenannten RFID-Systems (Radio Frequency Identification). Die Transponder weisen eine individuelle Kennung auf und befinden sich in oder an den zu lokalisierenden Gegenständen. Sie können mittels eines Lesegeräts zum Auslesen und Auffinden der individuellen Kennung des gesuchten Transponders in korrespondierende Verbindung gebracht werden. Zur Vermeidung von Manipulationen sollen sie dauerhaft und möglichst unsichtbar in Verbindung mit dem Bauteil stehen.
Bei gegossenen Bauteilen entsteht während des Gießvorganges durch das Eingießen von schmelzflüssigem Metall in eine vorbereitete Gießform eine relativ hohe Hitzebelastung für einen Transponder, die zu seiner Zerstörung führen kann. Eine solche thermische Belastung kann auch bei Folgeprozessen, beispielsweise einer Wärmebehandlung eines gegossenen Bauteils, entstehen. Das Eingießen eines Transponders stellt zwar eine unsichtbare und dauerhafte Verbindung mit dem jeweiligen Bauteil dar, ist aber wegen der hohen thermischen Belastung problematisch.
Eine externe Befestigung eines Transponders an einem gegossenen Bauteil ist nach dessen Abkühlung zwar möglich, bietet aber nicht die gleiche Sicherheit und Anwendbarkeit wie bei einem eingegossenen Transponder.
Derartige Gussteile, beispielsweise die Motorblöcke eines Kraftfahrzeugs oder dgl., sollen mit Transpondern individuell gekennzeichnet werden, um ihren momentanen Aufenthaltsort bzw. ihre Identität während der Produktion oder auch danach während des Betriebes eines Kraftfahrzeugs relativ präzise lokalisieren zu können. Des Weiteren sollen Produktionsdaten der Herstellung auf den Transpondern gespeichert werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegossenes Bauteil zu schaffen, das eine innige Verbindung mit einem Transponder aufweist, wobei der Transponder vor Hitzeeinwirkung durch eine Schmelze oder eine Wärmebehandlung geschützt ist.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, insbesondere dadurch, dass das Gussteil mit einem hitzebeständigen Kern versehen ist, der das Identifizierungsmittel umgibt.
Durch diese Maßnahmen können gegossene Bauteile mit einem nicht hitzebeständigen Identifizierungsmittel versehen werden, das es erlaubt, Produktionsabläufe automatisch zu steuern und das richtige Bauteil zur richtigen Zeit an dem richtigen Ort bereit zu stellen. Bei entsprechender Programmierung des Identifizierungsmittels kann ein derart ausgerüstetes Bauteil nach seinem Einbau, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, mit einem GPS-System in Kommunikation gebracht werden. Dadurch können Diebstähle, wenn schon nicht verhindert, so doch leichter aufgedeckt werden. Weitere vorteilhafte Maßnahmen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils ist es vorgesehen, das Ortungs- und Identifizierungssystem mit dem Identifizierungsmittel mittels elektromagnetischer Wellen kommunizierend auszubilden, wobei das Ortungs- und Identifizierungssystem ein an sich bekanntes RFID-System ist, und das Identifizierungsmittel ein Sensor oder Transponder ist, der mit einem, eine Software und RFID-Middleware enthaltenden Lesegerät kommunizieren kann. Dabei kann der Sensor aktiv oder passiv ausgebildet sein. Seine Spannungsversorgung erfolgt erfindungsgemäß unter Verwendung externer elektromagnetischer Induktionsvorrichtungen oder interner Vorrichtungen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils kann der Kern eine Innenkontur eines Hohlraums in dem Bauteil bilden. Der Kern kann ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein. Bei einem mehrschichtigen Aufbau kann das Identifizierungsmittel, nämlich ein Sensor oder Transponder, von einer inneren Schicht mit im Wesentlichen hitzebeständigen Eigenschaften umgeben sein, während die äußere Schicht die Innenkontur des Hohlraums des Bauteils bildet. Bei einem solchen mehrschichtigen Aufbau können die einzelnen Schichten des Kerns aus einem unterschiedlichen Material bestehen.
Die einzelnen Schichten können erfindungsgemäß aber auch aus dem gleichen Material mit jeweils identischer oder unterschiedlicher Dichte bestehen. Als Material für den Kern bzw. dessen einzelne Schichten können Schichtsilikate, Polymere, Sand, Holz oder Glas verwendet werden, deren Schmelzpunkte jeweils oberhalb des Schmelzpunktes des jeweils verwendeten Gusswerkstoffes liegt. Der für das gegossene Bauteil verwendete Gusswerkstoff kann ein Eisen-Werkstoff, ein Nichteisenmetall oder ein Leichtmetall sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils ist der Sensor mit einem zusätzlichen Isolierkörper teilweise oder vollständig umhüllt und damit gegenüber dem Kern thermisch isoliert. Der zusätzliche Isolierkörper kann von dem Kern teilweise oder vollständig ummantelt sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauteils ist es vorgesehen, dass das gegossene Bauteil bzw. dessen Hülle eine für elektromagnetische Wellen durchdringbare Gitterstruktur oder Schlitze aufweist. Die Schlitzweite oder Gitterstrukturweite ist dabei auf die Wellenlänge des Transpondersignals abgestimmt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen gegossenen Bauteils läuft erfindungsgemäß in folgenden Verfahrensschritten ab: Umhüllen des Sensors mit einem hitzebeständigen Kern oder Einbringen in einen vorgefertigten hitzebeständigen Kern, Gießen des Bauteils unter Verwendung des Kerns, wobei der Kern innerhalb des Bauteils verbleibt. Um den Kern während des Gießens in seiner Lage zu halten sind erfindungsgemäß externe Fixierungen vorgesehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert; es zeigt:
1 die schematische Darstellung eines gegossenen Bauteils mit darin verbliebenem, hitzebeständigem Kern zum Schutz eines sich darin befindlichen Sensors oder Transponders;
2 ein gegossenes Bauteil gemäß der 1, mit einem in dem Kern von einem zusätzlichen Isolierkörper umgebenen Sensors oder Transponder;
3 ein gegossenes Bauteil nach der 1 oder 2, mit einer die Gusswand durchdringenden, externen Lagerung des den Sensors oder Transponder umgebenden hitzebeständigen Kerns.
Wie die 1 zeigt, enthält das erfindungsgemäße gegossene Bauteil 1 einen Kern 3, in den ein Sensor oder Transponder 4 eines RFID-Systems eingelagert ist. Der Kern 3 ist hitzebeständig und umgibt den Sensor 4, der dadurch vor temperaturbedingten äußeren Einflüssen während des Gießens geschützt ist. Ebenso besteht ein solcher hitzebeständiger Schutz auch während eventuell nachfolgenden Wärmebehandlungen. Der Sensor 4 kann dabei ganz oder auch nur teilweise von dem Kern 3 umgeben sein.
Der Kern 3 bildet in dem Bauteil 1 einen Hohlraum 2, der eine vorbestimmte Wandstärke 2.1 aufweist. Um während des Gießens die Wandstärke 2.1 zu gewährleisten wird der Kern 3 mit internen Fixierungen, beispielsweise durch nicht dargestellte Kernstützen, in seiner Einbaulage gehalten. Beim Gießen verschmelzen die Kernstützen mit dem jeweiligen Gusswerkstoff. Um die Homogenität des gegossenen Bauteils 1 zu gewährleisten, kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, Kernstützen aus dem gleichen Material wie den Gusswerkstoff zu verwenden. Für den Fall, dass der Kern nicht vollständig vom Bauteil umhüllt sein soll, kann das Verfahren der Kernmarken vorgesehen sein.
Bei der in der 2 dargestellten Ausführung ist in den Kern 3 als eine zusätzliche Isolierschicht ein Isolierkörper 5 eingearbeitet, der den Sensor 4 umgibt. Der Sensor 4 ist damit zunächst durch den Kern 3 und zusätzlich durch die Isolierkörper 5 vor zu hohen Temperatureinwirkungen geschützt.
Der Kern 4 kann dabei hitzebeständiger als der Isolierkörper 5 sein. Dadurch ist es möglich, den Kern nach dem Gießen zu entfernen und den Sensor 4 während einer Wärmebehandlung, die üblicherweise bei geringeren Temperaturen vollzogen wird, durch den Isolierkörper 5 zu schützen.
Bei der in der 3 dargestellten Ausführung ist der hitzebeständige Kern 3 mit externen Fixierungen in der hier nicht dargestellten Gießform während des Gießens in seiner Lage gehalten. Die externen Fixierungen 6 können in sog. Kernmarken gelagert sein. Nach dem Erkalten des Gusswerkstoffes kann die Fixierung bei dieser Ausführung aus dem gegossenen Bauteil 1 entfernt werden.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann ein Sensor 4 eines eingangs beschriebenen Identifizierungssystems in die Gehäusewandung eines gegossenen Bauteils 1 dauerhaft eingebracht werden. Von außen ist dabei nicht erkennbar, dass dieses Bauteil 1 mit einem seinen Aufenthaltsort identifizierenden Sensor eines RFID-Systems versehen ist.
Bezugszeichenliste

1: Gegossenes Bauteil
2: Hohlraum
2.1: Wandstärke
3: Kern
4: Sensor oder Transponder
5: Isolierkörper
6: externe Fixierung oder Kernmarke

Claims

Gegossenes Bauteil mit eingegossenem Identifizierungsmittel, das mit Hilfe eines Identifizierungs- und Ortungssystems eine automatische Identifizierung und/oder Lokalisierung des Bauteils ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) mit einem Kern (3) versehen ist, der das Identifizierungsmittel (4) hitzebeständig umgibt.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ortungs- und Identifizierungssystem mit dem Identifizierungsmittel (4) mittels elektromagnetischer Wellen kommunizierend ausgebildet ist, wobei das Ortungs- und Identifizierungssystem ein an sich bekanntes RFID-System ist, und das Identifizierungsmittel ein als Sensor (4) ausgebildeter Transponder ist, der mit einem eine Software und RFID-Middleware enthaltenden Lesegerät in kommunizierende Wirkverbindung bringbar ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) aktiv oder passiv ausgebildet ist, und seine Spannungsversorgung unter Verwendung externer elektromagnetischer Induktionsvorrichtungen oder interner Vorrichtungen erfolgt.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (3) sowohl eine Innenkontur (2.1) eines Hohlraums (2) in dem Bauteil (1) bildet als auch hitzebeständige Eigenschaften zum Schutz des Sensors (4) aufweist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (3) ein- oder mehrschichtig aufgebaut ist, wobei bei einem mehrschichtigen Aufbau des Kerns (3) die den Sensor (4) umgebende innere Schicht im Wesentlichen hitzebeständige Eigenschaften aufweist und die äußere Schicht im Wesentlichen die Innenkontur (2.1) des Hohlraums (2) des Bauteils (1) bildet.
Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem mehrschichtigen Aufbau des Kerns (3) die einzelnen Schichten aus einem unterschiedlichen Material bestehen.
Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem mehrschichtigen Aufbau des Kerns (3) die einzelnen Schichten aus dem gleichen Material mit jeweils identischer oder unterschiedlicher Dichte bestehen.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für den Kern (3) bzw. dessen einzelne Schichten ein Schichtsilikat, Polymer, Sand, Holz oder Glas verwendet wird, deren Schmelzpunkte jeweils oberhalb des Schmelzpunktes des jeweils verwendeten Gießmaterials liegt.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4) mit einem zusätzlichen Isolierkörper (5) teilweise oder vollständig umhüllt und damit gegenüber dem Kern (3) thermisch isoliert ist.
Bauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Isolierkörper (5) teilweise oder vollständig von dem Kern (3) ummantelt ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das gegossene Bauteil (1) aus einem Eisen-Werkstoff, einem Nichteisenmetall oder einem Leichtmetall besteht.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (2) des gegossenen Bauteils (1) eine für elektromagnetische Wellen durchdringbare Gitterstruktur oder Schlitze aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Umhüllen des Sensors (4) mit einem hitzebeständigen Kern (3) oder Einbringen in einen vorgefertigten hitzebeständigen Kern (3), Gießen des Bauteils (1) unter Verwendung des Kerns (3), wobei der Kern (3) innerhalb des Bauteils (1) verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (3) während des Gießens mittels externer Fixierungen (6) in seiner Lage gehalten wird.