Como funcionam os cartões RFID em metal e quando fazem sentido

Um cartão RFID em metal precisa de uma construção concebida para a sua frequência de funcionamento. Nas construções LF e HF/NFC, o chip e a antena de bobina ficam habitualmente atrás de uma camada de ferrite ou de blindagem que reduz o efeito da face metálica sobre o campo magnético. A ferrite é um material cerâmico à base de óxido de ferro, com elevada permeabilidade magnética e resistência elétrica. Sem uma blindagem adequada ou outra configuração de antena especificamente concebida para esse fim, as correntes de Foucault podem alterar a sintonia da antena e reduzir drasticamente ou impedir a leitura. Os cartões UHF utilizam uma arquitetura RF diferente; uma estrutura LF/HF com ferrite e bobina não descreve todos os cartões RFID em metal.

Porque é que o metal próximo afeta a leitura

Os leitores RFID LF e HF/NFC funcionam por acoplamento magnético. Cada leitor emite um campo alternado, a antena de bobina do cartão capta energia desse campo e o chip responde. Ao colocar uma chapa de metal condutor à frente dessa bobina, o campo induz correntes circulantes no próprio metal. Essas correntes de Foucault produzem um campo oposto, anulando a maior parte do campo que chega à antena, e desviam a frequência de ressonância da antena da frequência em que o leitor está a escutar. Ambos os efeitos reduzem a energia disponível e podem impedir a leitura.

É o mesmo fenómeno físico que faz com que os autocolantes NFC comuns deixem de funcionar quando são colocados na tampa de um portátil ou na carcaça de uma máquina. A resposta do setor é a etiqueta antimetal, que é simplesmente um inlay padrão com uma fina folha de ferrite colada na parte de trás. Muitos cartões HF/NFC em metal utilizam o mesmo princípio, integrado no corpo do cartão em vez de acrescentado posteriormente. Os cartões em metal do tipo utilizado em pagamentos recorrem a uma segunda solução: uma ranhura ou abertura que atravessa o metal e interrompe o circuito das correntes de Foucault, permitindo a passagem do campo.

O que existe dentro de um cartão em metal funcional

A estrutura final das camadas é mais importante do que o material da face, por si só. A construção em camadas que se segue é típica dos modelos LF/HF baseados em bobina; os modelos UHF precisam de uma configuração própria de antena e montagem.

A bobina da antena e o chip ficam entre as faces, e não atrás de metal sem blindagem. Nesta construção baseada em bobina, a blindagem entre a face e a bobina ajuda a preservar a função de leitura sem contacto.

Como a antena é sintonizada para a estrutura final das camadas, a espessura não pode ser escolhida livremente no fim do processo. Alterar o núcleo altera a sintonia. É por isso que o orçamento de um cartão em metal é definido pela construção, e não apenas pelo material, e que vale a pena ler a explicação, página a página, sobre a camada RF no interior de um cartão em metal antes de redigir uma especificação.

Escolha da frequência e do chip

O metal não elimina nenhuma das opções habituais, mas altera o trabalho de engenharia necessário para cada uma.

Seja qual for a frequência, uma etapa não muda: uma amostra codificada é lida no telemóvel, leitor ou fechadura exatos com que o cartão será utilizado, antes de se produzir qualquer lote. Um cartão em metal que seja lido na perfeição por um leitor USB de secretária pode, ainda assim, falhar num leitor de parede com uma antena diferente e uma placa posterior em metal.

O que o metal altera na utilização diária

• A distância de leitura pode ser menor. A distância de leitura depende da antena final, da blindagem, do leitor e da orientação; pode ser menor do que com PVC. Num leitor que exige encostar o cartão, ninguém nota a diferença; num leitor em que as pessoas passam o cartão a 4 cm de distância, é necessário testar primeiro.
• O cartão dobra em vez de partir. O PVC pode apresentar fissuras visíveis. O metal pode ficar permanentemente dobrado e continuar a parecer utilizável, pelo que as verificações na devolução devem incluir a planicidade e o desempenho de leitura.
• Confirmar a compatibilidade com a impressora. Não se deve presumir a compatibilidade com uma impressora térmica de cartões de secretária ou uma máquina de gravação em relevo convencionais. A marcação em fábrica é habitual; qualquer processo no local precisa de aprovação para a construção e o equipamento específicos.
• O peso é o argumento de venda e a surpresa. A diferença em relação a um cartão de PVC de 0,76 mm é evidente quando se segura o cartão e varia consoante a construção. Por isso, deve ser avaliada numa amostra física, e não por um número numa tabela.
• Os riscos são vistos como desgaste, não como danos. As faces escovadas e mate disfarçam as marcas de manuseamento; as faces espelhadas mostram todas as impressões digitais sob a iluminação do átrio.

Onde o metal faz sentido e onde não faz

Criamos programas de cartões-chave de hotel em madeira, cartão de origem vegetal e PVC reciclado, pelo que a pergunta que recebemos costuma ser direta: deve todo o estabelecimento passar a utilizar metal? Quase nunca. Os cartões-chave dos quartos são artigos utilizados em grande quantidade, manuseados milhares de vezes, que saem do edifício nos bolsos dos hóspedes e que muitas vezes precisam de receber o número do quarto impresso na receção. O metal é uma escolha inadequada nos três casos, e o custo por cartão está longe de ser comparável.

O aço inoxidável escovado é a construção de referência para RFID em metal: uma face de aço cuja condutividade é precisamente a razão pela qual a construção por trás dela importa.

O metal tem o seu lugar quando o número de cartões é reduzido e o próprio objeto é uma escolha deliberada. Para proprietários de residências e villas, em vez de hóspedes em estadias temporárias. Para cartões de membro de clubes, spas e restaurantes que permanecem na carteira durante anos. Para convites e cartões de oferta em que o peso faz parte da experiência de apresentação. Para o cartão de visita NFC do próprio diretor-geral. Nesses programas, o cartão é um ativo da marca com uma longa vida útil, e o custo adicional dilui-se no orçamento de marketing, em vez de pesar no orçamento operacional.

Para tudo o que é emitido em grande escala, a escolha do material faz-se entre madeira, cartão de base biológica e PVC reciclado, que comparamos em cartões-chave de hotel em madeira, BioBoard e PVC reciclado. Se ainda estiver a escolher a tecnologia, e não o material, o que é um cartão RFID e o nosso guia de cartões-chave de hotel abordam primeiro as questões relativas à frequência e à fechadura.

Decisões sobre marcação e acabamento

A gravação a laser em latão preserva linhas finas que ficariam preenchidas numa impressão sobre um cartão de plástico.

A marcação em metal comporta-se de forma completamente diferente da impressão de cartões, e o acabamento escolhido determina o tipo de marcação que fica bem:

• As faces de aço com revestimento preto podem proporcionar um forte contraste. Nas configurações adequadas de aço revestido, a gravação pode remover o revestimento superficial e revelar o aço subjacente. O resultado depende do metal, do revestimento e do processo de marcação; é necessário confirmar o contraste e os pequenos detalhes numa amostra acabada.
• O latão permite gravações profundas. É uma liga maciça de cobre e zinco, e não aço revestido, sendo mais macio sob a ferramenta. É por isso que a gravação profunda e os preenchimentos do tipo esmalte funcionam no latão, mas não em revestimentos metálicos finos.
• O cobre é uma superfície viva. Sem tratamento, escurece e desenvolve uma pátina. Na fase de amostragem, deve decidir-se se será aplicado um verniz transparente para manter o tom ou se será deixado envelhecer.
• As faces escuras precisam de um painel claro para os dados. Os códigos QR e os números de série em cinzento sobre cinzento falham nos testes de leitura. Um painel impresso por trás resolve o problema.
• A impressão a cores implica impressão UV, normalmente sobre tinta branca. O metal não contém branco, pelo que qualquer grafismo claro precisa de uma camada de base aplicada primeiro.

O que verificar antes de encomendar

• Uma amostra codificada lida no leitor ou na fechadura que serão efetivamente utilizados, e não num leitor genérico de bancada
• Um desenho de corte com todos os furos, ranhuras ou recortes passantes assinalados, verificado em relação ao percurso da antena antes de produzir as ferramentas
• Espessura final confirmada em função da ranhura do leitor ou do dispensador em que o cartão tem de caber
• Quem faz a codificação: codificado e com número de série atribuído em fábrica, ou entregue sem codificação para utilização no sistema próprio
• Acabamento dos bordos e cantos, que no metal é uma decisão de design visível, e não apenas um detalhe de corte

Perguntas frequentes

Os cartões em metal bloqueiam o RFID?

O metal condutor próximo de uma antena de bobina LF/HF comum pode alterar a sua sintonia e prejudicar a leitura. Um cartão RFID em metal acabado utiliza blindagem específica para a frequência, geometria de antena ou outras soluções de engenharia para resolver este problema. O UHF precisa de uma arquitetura de antena diferente. A prova é uma amostra codificada testada no leitor de destino antes da produção.

Um cartão em metal funcionará na fechadura do nosso hotel?

Pode funcionar quando o chip, o protocolo, a codificação e a construção correspondem à fechadura de 13,56 MHz. O alcance de leitura pode ser menor do que com um cartão de plástico, e os leitores das fechaduras variam no desenho da antena e na montagem. Antes de encomendar um lote, deve testar-se um cartão codificado no modelo exato de fechadura e no codificador da receção. Leitura relacionada: porque é que os cartões-chave de hotel deixam de funcionar.

É possível imprimir a cores num cartão em metal?

Sim, com impressão UV, normalmente sobre uma camada de base branca para que as cores não sejam influenciadas pelo tom do metal subjacente. A marcação a laser e a impressão são frequentemente combinadas no mesmo cartão: logótipo gravado e painel de dados impresso.

Qual é a espessura de um cartão RFID em metal?

O intervalo indicativo é de 0,3–0,8 mm, mas a espessura final do cartão RFID deve ser confirmada para a construção exata, com o contorno padrão CR80 de 85,60 × 53,98 mm. Um cartão de PVC padrão tem 0,76 mm, pelo que uma construção em metal pode ser mais fina ou ligeiramente mais espessa do que os cartões que o leitor já aceita. É uma especificação a confirmar, não a presumir.

Se uma construção em metal for realmente aquilo de que o projeto precisa, os cartões RFID em metal estão documentados nesse site, acabamento a acabamento, com as especificações de arte-final e gravação. Se o cartão em questão for uma chave de quarto para todo um estabelecimento, peça-nos antes um conjunto de amostras de madeira, BioBoard e PVC reciclado e coloque as três opções nas mãos da equipa da receção.