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Prognostizierbarkeit der Lebensdauer von Smart Cards (ProLDS) mittels Weiterentwicklung einer praxisnahen, zyklischen Ermüdungsanalyse

Kurzbezeichnung: Biegeanalyse

Fogra-Nr. 81.004
Projektleiter: A. Müller
Förderung: BMWi (IGF) über AiF
 

Laufzeit: 01.10.2019 - 30.09.2021

Aufgabenstellung und Relevanz

Smart Cards werden in Ihrer Komplexität oftmals verkannt. Als Nutzer möchte man meinen, dass man ein einfaches Stück Plastik in Händen hält, dem ist jedoch nicht so. Eine Karte besteht aus bis zu 16 Schichten, in denen auch eine Antenne integriert sein kann. Dementsprechend ist die Bestimmung der mechanischen Beständigkeit über die Lebensdauer der Smart Cards eine äußerst komplexe Aufgabe. Das Ziel dieses Projekts ist es, eine Methode zur zyklischen Biegebeanspruchung von Karten weiterzuentwickeln. Diese Messtechnik soll die Möglichkeit schaffen, die Belastungsfähigkeit von Karten über definierte Kenngrößen zu quantifizieren.

Die Projektergebnisse sollen der Industrie dabei helfen, ihren Herstellungsprozess zu stärken und die Belastungsfähigkeit ihrer Chipkartenprodukte in der geforderten Einsatzdauer und unter den gegebenen Einsatzbedingungen sicherzustellen.

Durch das Einbringen der Forschungsergebnisse in die Normungsarbeit wird außerdem ein qualitativer Vergleich bei Ausschreibungen möglich.

Arne Müller

Abteilungsleiter Sicherheitsanwendungen

+49 89 431 82 - 271

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Lösungsweg

Es wird eigens ein Prüfgerät entwickelt, das Kartenprüflinge definierten Biegebelastungen aussetzen, die entsprechenden Rückstellkräfte messen und sowohl Biegefrequenz als auch Biegeamplitude variieren kann. Auch optische, akustische und elektronische Analysen werden so ermöglicht. Ziel der elektronischen Überwachung ist eine möglichst frühzeitige und zuverlässige Detektion von Beeinträchtigungen (z. B. der elektronischen Chipfunktion) in Abhängigkeit von der Anzahl der Biegezyklen. Dabei wird der zeitliche Kraftverlauf eindeutig im Sinne eines mathematischen Modells mit Einflussgrößen aus den optischen und elektronischen Indikatoren und ggf. weiteren Materialparametern beschrieben.

Die Belastungsanalysen werden über programmierte Algorithmen ausgeführt. Zusammenhänge zwischen den im Laufe des Projekts gesammelten Daten und herkömmlichen Kennzahlen werden hergestellt und bewertet. Da die neu entwickelte Prüf- und Analysenmethode wesentlich mehr Informationen zur Verfügung stellen wird als herkömmliche Belastungstests, soll auch eruiert werden, wie diese Informationen bei der Bewertung der Belastungsfähigkeit von Karten eingesetzt und in Form neuer Kennzahlen angewendet werden können.

Angestrebte Ergebnisse

Die Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt sollen zu einer verbesserten Prognostizierbarkeit der Lebensdauer von Chipkarten führen. Somit kann die Belastbarkeit von Chipkarten schnell und aussagekräftig bewertet und der Industrie ein zuverlässiges Prüfverfahren zur Verfügung gestellt werden, welches in die Produktionsüberwachung integriert werden kann. Es ist zu erwarten, dass bestehende Geräte – leicht modifiziert – für das neue Prüfverfahren weiter verwendet werden können. Damit soll die industrielle Umsetzung nach Projektende erleichtert werden.

Die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens gewonnenen Ergebnisse und die entwickelte Methode zur Lebensdauerbestimmung von ID-Karten und Reisedokumenten sollen in die internationale Normungsarbeit der Fogra einfließen.