DE KUNSTSTOF BETAALKAART

Scriptie

IDE442 MATERIALISEREN

1999

DE KUNSTSTOF BETAALKAART M.G.M. Eeuwes, B. Scholten, U.R. oudt & M.J. Hagoort Begeleider: Jager Inhoudsopgave Samenvatting ..............................................................................................................................2 Summary .....................................................................................................................................2 1. Inleiding ...................................................................................................................................3 2. Beschrijving bestaande betaalkaarten .................................................................................3 2.1 De Creditcard .....................................................................................................................3 2.2 De Debitcard ......................................................................................................................4 2.3 Elektronische beurs ............................................................................................................4 2.4 De chip ...............................................................................................................................6 3. Programma van eisen en wensen .........................................................................................7 4. Ontwerpconcepten .................................................................................................................7 5. Toetsing van ontwerpenconcepten aan wensen ................................................................8 6. Conclusies en aanbevelingen ...............................................................................................9 Literatuur ...................................................................................................................................10 Bijlage A – Bedrijfsbezoek Axxicon BV .................................................................................11

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

UT

TU

TU

UT

UT

TU

© Faculteit Industrieel Ontwerpen

UT

1

Technische Universiteit Delft

Scriptie


1999

SAMENVATTING Tegenwoordig gaan betaalkaarten een steeds belangrijkere rol spelen in ons betalingsverkeer. Bij het telefoneren, en het geld halen is hij ondertussen bijna niet meer weg te denken. Op het moment zijn er drie typen kaarten in gebruik. Het onderscheid wordt gemaakt op grond van het type fabricage en de onderdelen waaruit de kaart bestaat. Zo is er de gelamineerde betaalkaart met magneetstrip, hologram en reliëf letters maar zonder chip. Men kan hier denken aan de creditcard. Daarnaast bestaat er een gelamineerde betaalkaart met magneetstrip, hologram en chip zoals de meeste bankpassen van tegenwoordig. Tot slot is er de spuitgegoten betaalkaart met alleen een chip, hier moet men denken aan bijvoorbeeld een telefoonkaart. De laatste twee typen worden vaak ook wel aangeduid met de naam chipcard of smartcard. Een opkomend proces voor het fabriceren van chipcards is het spuitgieten. Dit is een goedkoper proces dan het lamineren, omdat het minder afval oplevert en er mogelijkerwijs andere produktiestappen, zoals het plaatsen van de afbeelding, chip of magneetstrip, geïntegreerd kunnen worden. Een nieuwe ontwikkeling bij dit fabricage proces is het In-Mould-Labeling. Er wordt een bedrukking op het product, dat wordt spuitgegoten, aangebracht tijdens het spuitgietproces. Aan de hand van een bedrijfsbezoek en een literatuuronderzoek is er een concept geformuleerd dat inspeelt op deze nieuwe ontwikkeling. De fabricage van de kaart bestaat hier uit één processtap. Het gaat hier om een kaart die gespuitgiet wordt en waarbij de magneetstrip en de afbeelding beiden via In Mould Labeling worden aangebracht. Verder wordt het gat voor de chip mee gegoten, waarna de chip zelf later wordt ingelijmd. Bij deze fabricage methode is geen frees- en laminatieproces aanwezig. Tevens is er het voordeel van In Mould Labeling dat er sprake kan zijn van recycling. Er echter één nadeel aan dit concept, dat is dat als het gat in de kaart geperst wordt de afbeelding zal vervormen. Dit kan opgelost worden door een gat in de afbeelding te maken, op de plaats waar het gat voor de chip ingedrukt zal worden, dat net iets groter is dan het te maken chipgat.Wij zijn van mening dat dit randje wel acceptabel is, als er op een grafische manier op wordt ingesprongen. SUMMARY Chip cards have an important role in transactions these days. At this moment there are three types of cards. The distinction is made in the way they are produced and in the components they consist of. First there is the laminated card with a magnetic strip, a hologram and relief letters, without a chip. Here you could think of credit cards. Then there is the laminated card with magnetic strip, a hologram and a chip, like the bank passes currently used by banks all over the world. Third there is the card that only consists of a base with a chip. This one is used for instance in payphones. The latter two usually go under the name of chip card or smart card. An up coming process in card manufacturing is Injection Moulding. This is a much cheaper. Process than lamination because the injection moulding process produces less waist material. It also can combine different production steps into one, Placing the decoration can be combined with placing the chip and the magnetic strip onto the card. A new development in the injection moulding process is In-mouldlabeling. Through this process the decoration can be put onto the product during the injection moulding process. After paying a visit to a company and a thorough research of literature a concept was formulated. This concept anticipates onto the new developments in this field. Here the manufacturing of the card is done in one processing step. The magnetic strip and the decoration are put on by in-mould-labeling during the injectionmoulding process after which the chip can be glued inn. In this way of production, no lamination or milling is needed. Also recycled materials can be used. One flaw of this process is that the decoration will be damaged when the chip-hole is pressed into the card.. Therefor there will have to be left some space in the decoration to press through. This space has to be just a little bigger than the hole that will be pressed into the card, so a boarder will be left around the chip. In our opinion this boarder is acceptable if the decoration is properly adjusted to it.


2


Scriptie


1999

1. INLEIDING Kleine bedragen worden de consument steeds vaker betaald met een chip- of pinpas. Deze plastic betaalkaarten worden van oudsher gemaakt van gelamineerd plastic folie. Door strenger wordende milieu eisen en toenemende concurrentie zal er een stijgende behoefte ontstaan naar alternatieve productiewijzen die minder milieubelastend en goedkoper zijn. Bij het ontwerpen van een nieuwe betaalkaart zal bovendien rekening gehouden moeten worden met het gebruik door de consument. De betaalkaart wordt tijdens het gebruik blootgesteld aan buigbelasting, oppervlaktebeschadiging en hitte. Het doel van dit rapport is een overzicht te geven van het materiaal gebruik en de fabricage processen van de kunststof betaalkaart op dit moment en de mogelijke ontwikkelingen hiervan. Ter illustratie van de bevindingen zal een drietal conceptvoorstellen voor een plastic betaalkaart worden gedaan. Elk conceptvoorstel verschilt op ten minste een punt van de bestaande plastic betaalkaarten. Aan de hand van de geformuleerde criteria voor gebruik en productie wordt uit deze conceptvoorstellen de meest kansrijke uitgewerkt. De opbouw van dit rapport is als volgt. In hoofdstuk 2 worden de verschillende bestaande plastic betaalkaarten en chips beschreven met de nadruk op productietechnologie en materiaalgebruik. In hoofdstuk 3 komen de eisen en wensen aan de orde waaraan plastic betaalkaarten moten voldoen. De drie conceptontwerpen worden gepresenteerd in hoofdstuk 4. In hoofdstuk 5 worden de conceptontwerpen getoetst aan het programma van eisen en wensen en wordt het meest kansrijke concept uitgelicht. Hoofdstuk 6 bevat tot slot de conclusies en aanbevelingen. 2. BESCHRIJVING BESTAANDE BETAALKAARTEN Op grond van fabricage en componenten van de betaalkaart kan onderscheid worden gemaakt tussen drie typen betaalkaarten. Ten eerste is er de gelamineerde betaalkaart met magneetstrip, hologram en reliëfletters zonder chip (creditcard), ten tweede de gelamineerde betaalkaart met magneetstrip, hologram en chip (debitcard) en als derde de spuitgegoten betaalkaart met alleen een chip (elektronische beurs). De laatste twee worden vaak aangeduid met de naam chipcard of smartcard. Tabel 1 geeft de componenten en fabricage van de verschillende typen betaalkaarten met voorbeeld. Type

Creditcard

Debitcard

Elektronische beurs

Voorbeeld

creditcard

Bankpas

telefoonkaart

Fabricage

lamineren, stansen

lamineren, stansen

spuitgieten

Magneetstrip

ja

ja

nee

Hologram

ja

ja

nee

Chip

nee

ja

ja

Reliefletters

ja

nee

nee

Tabel 1 Verschillende typen betaalkaarten

In de volgende paragrafen zullen de verschillende typen betaalkaarten en de werking van geheugenchips (halfgeleiders) worden beschreven. 2.1 De Creditcard Creditcards bestaan uit gelamineerd plastic met een magneetstrip, een hologram, opdruk en reliëf letters (embossing). Deze betaalkaart is van de drie bestaande typen de betaalkaart die het langst bestaat. De creditcard kan op twee manieren gebruikt worden namelijk elektronisch of mechanisch. Elektronisch gebruik vindt plaats door de aanwezige magneetstrip uit te lezen. Mechanisch gebruik vindt plaats door de reliëf letters met een slip van carbon papier op normaal papier over te brengen. In beide gevallen is de klant geïdentificeerd en zet de hij ter


3


Scriptie


1999

bevestiging zijn handtekening op het betalingsbewijs. Voordeel van de creditcard is dat deze waar dan ook, zonder elektronische infrastructuur, gebruikt kan worden. Creditcards worden gelamineerd. Bij dit proces worden verschillende dunne lagen kunststof sheets op elkaar gelijmd voor de gewenste sterkte en voor de opdruk. Het hologram en magneetstrip worden op een transparant folie aangebracht en als laatste aangebracht. Vervolgens worden de kaarten uitgestanst. Op de magneetstrip staat informatie over de kaarthouder, de soort kaart en soms extra features. De informatie, die op de kaart staat is meestal read-only informatie. Als de kaart beschadigd door veelvuldig gebruik of door een sterke magneet gaat de informatie verloren. De kaartlezers kunnen de kaart niet meer lezen en weigeren de kaart. Een probleem van de magneetstrip is dat internationale alfabetische karakters niet op de magneetstrip als ASCII-characters kunnen worden weergegeven. Het hologram dient ter beveiliging van de kaart; hij moet namaak voorkomen. Productiegegevens over hologrammen mogen daarom niet worden vrijgegeven. Een hologram ontstaat doordat invallend licht op verschillende manieren gereflecteerd wordt, een andere afbeelding verschijnt als de kaart onder een andere hoek gehouden wordt. De posities van de verschillende componenten van de plastic betaalkaart zijn te zien in figuur 1.

Figuur 1 Positie van de verschillende componenten

2.2 De Debitcard Debitcards bestaan net als creditcards uit gelamineerd plastic met magneetstrip, een hologram en opdruk maar hebben in plaats van relief letters een chip. Betalen met een bankpas kan op twee manieren, beiden elektronisch. Ten eerste kan de magneetstrip gebruikt worden. De terminal waar de magneetstrip gelezen wordt, communiceert met de bank en schrijft het gewenste bedrag over. Ten tweede kan er een bedrag worden afgeschreven van de chip op de bankpas. Deze moet dan wel van tevoren zijn opgeladen. Debitcards worden op dezelfde manier geproduceerd als creditcards met het verschil dat bij een bankpas ruimte wordt uitgefreesd voor de chip. Het inlijmen van de chip gebeurt pas nadat de kaart goedgekeurd is vanwege de relatieve hoge kosten van een chip. 2.3 Elektronische beurs De elektronische beurs bestaat uit spuitgegoten kunststof met een chip en bedrukking. Zij worden gekocht met een bepaald saldo op de chip die naderhand niet meer opgeladen kan worden. Na verbruik van het saldo op de chip wordt de kaart weggegooid. De elektronische beurs wordt spuitgegoten, de uitsparing voor de chip wordt meteen meegegoten. De bedrukking wordt op folie gezeefdrukt en per kaart apart opgelijmd. Voorwaarde hiervoor is wel dat de kaart wit is omdat een andere kleur door de bedrukking heen zou schijnen. De gebruikte grondstof (granulaat) moet dus witgekleurd zijn. Als laatste wordt weer de chip ingelijmd. De machine kan gevoed worden met verschillende materialen. De gebruikte materialen zijn ABS, PC, PCTG en PC/ABS blends in granulaat vorm. Polycarbonaat is schadelijk voor het milieu, omdat er bij het proces zoutzuur vrij komt. Zoutzuur tast ook de machine en de matrijs aan. Om deze redenen wordt dit materiaal liever niet gebruikt. Polyesters zijn voor het milieu het


4


Scriptie


1999

minst nadelig, omdat er bij verbranding alleen koolstofdioxide en water vrij komt. Polyesters trekken echter water aan. Als het water in het spuitgietproces terecht komt, wordt het eindproduct erg bros. Om het proces watervrij te krijgen zijn er hoge investeringen nodig. Polyester wordt hierdoor een dure variant en nu nog weinig gebruikt. In de toekomst zal dit materiaal een aantrekkelijker optie worden, omdat producenten dan waarschijnlijk te maken krijgen met een terugnameplicht van de chipcards. ABS is minder milieubelastend dan PC en heeft een goedkoper productieproces dan Polyester. ABS wordt het meeste toegepast. Het granulaat wordt in de ‘polymer material conditioner’ gevoerd. Deze conditioner smelt het granulaat en zorgt ervoor dat het materiaal op de juiste temperatuur blijft. Vanuit deze conditioner wordt het vloeibare materiaal de spuitgietmachine ingevoerd. Het materiaal wordt nu de matrijs ingespoten, dit gebeurt aan de korte kant van de kaart. Op het midden van de kaart komen de meeste krachten bij het buigen van de kaart. Als de vloeinaad zich hier zou bevinden zou de kaart breken bij buigen (figuur 2). Dit mag niet vanwege ISO-norm 7816, de ISO-norm voor plastic betaalkaarten. De vloeinaad wordt daarom schuin over het product gekozen, zodat de kaart niet breekt bij buigen over de lengte as. De aanspuiting is nu niet symmetrisch, zodat de vloeinaad niet in het midden van de kaart zit (zie Figuur 3 asymmetrische aanspuiting). De matrijs voor de kaart loopt taps uit naar de korte zijde van de kaart aan de zijde tegenover de aanspuiting (figuur 4). Dit is slechts enkele micrometer, maar noodzakelijk omdat de kaart anders niet de hoge nauwkeurigheden haalt. Als de matrijs niet taps zou verlopen zou het gedeelte van de kaart dat het verst van de aanspuiting ligt smaller zijn omdat het materiaal door de zeer kleine materiaaldikte erg snel stolt. Als de matrijs gevuld is, maar nog niet geheel gestold, wordt de opening voor de chip gevormd door een stempel, die uit de matrijs naar voren komt. Deze opening wordt als laatste gemaakt, omdat anders de dikte van de kaart op dit punt te klein zou zijn om de vloeistof door te voeren. Voordat de matrijs geopend wordt, wordt de aanspuiting eraf gestoten. De matrijs gaat nu open en de kaart wordt door middel van een arm met zuignappen uitgenomen. De kaart wordt op een band gelegd om af te koelen. Per cyclus schuift de kaart één positie door, na vijf cycli valt de kaart in een magazijn. Dit magazijn is standaard, zodat deze bij de volgende processen op de machine kan worden geplaatst als aanvoerunit. Een nieuwe decoratietechniek voor dit type kaarten is ‘in-mould-labeling’ dit lijkt erg op het ‘in mould-decorating’ proces. Bij het in mould decorating wordt een bedrukking op het product, dat wordt spuitgegoten, aangebracht tijdens het spuitgietproces. (figuur 5). Als de matrijsdelen geopend zijn


Figuur 2 Symmetrische aanspuiting

Figuur 3 Asymmetrische aanspuiting

Figuur 4 Tabs verloop van matrijs, boven- en zijaanzicht

5


Scriptie


1999

wordt een folie door de matrijs gevoerd. Het folie bestaat uit een polyesterdrager met daarop een decoratie. Tijdens het spuitgieten komt de decoratie los en hecht deze zich aan het oppervlak van het product. Op de spuitgietmachine bevindt zich een doorvoerapparaat voor het transporteren van het folie. Gedurende dit transport mag het folie niet tegen de matrijswand aankomen om beschadiging van het folie te voorkomen. De aanspuiting moet tegenover het folie zitten, zodat tijdens het inspuiten het folie tegen de matrijswand wordt gedrukt. Het in mould labeling kan op soortgelijke wijze geschieden. Ook hier kan een folie door de matrijs worden gevoerd met daarop de afbeelding die op het product moet komen. Het verschil is echter dat het folie bestaat uit hetzelfde materiaal als het te spuitgieten product. Als het folie in de matrijs zit wordt het één met het product. Het folie wordt namelijk door de hitte elastisch en vloeit samen met het spuitgegoten kunststof. Het is ook mogelijk om geen gebruik te maken van een folie, maar van op maat gesneden labels. De afbeelding die op het product moet komen is dan al een afzonderlijke eenheid. Deze labels moeten wel geplaatst worden in de matrijs. Hiervoor is een toevoermachine nodig, die per product anders zal zijn. Als deze toevoerunit goed werkt is het een snelle, goedkope manier om producten te voorzien van een afbeelding. Met deze methode is geen extra verbindingsmateriaal nodig tussen label en kaart en het gebruikte granulaat hoeft niet gebleekt te worden omdat deze kleur niet zichtbaar is in het uiteindelijke produkt. Met deze productiemethode is het dus mogelijk om gerecycled materiaal te gebruiken. Als het materiaal van het label en de kaartbody hetzelfde zijn kan de vloeibare kunststof zich hechten aan de binnenzijde van het label. De sterkte van de kaart kan nu verhoogd worden door de oriëntatie van de polymeer ketens in de labels zo te richten dat deze loodrecht op de oriëntatie richting van de polymeerketens van de kaart staan. Op dit moment wordt deze techniek echter nog niet op commerciële basis toegepast. Een voorbeeld van een spuitgietmachine voor het produceren van de kaart body is te vinden in Bijlage B – Bedrijfsbezoek Axxicon BV.

Figuur 5 In-mould-decorating

2.4 De chip Opslag van data op de betaalkaart gebeurt met behulp van de chip of magneetstrip. De verwachting is dat de magneetstrip in de toekomst definitief vervangen zal worden door een chip vanwege de grotere opslag capaciteit, functionaliteit en bedrijfszekerheid (Reinierkens, 1995). In deze paragraaf worden fabricage en werking van de chip besproken. Een halfgeleider is een microscopisch kleine schakelaar die aan of uit kan staan (in binaire taal 0 of 1). Op de doorsnee geheugenchip van 64 megabit (Mbit) zitten ruim 64 miljoen van zulke cellen of transistoren. De informatie die deze cellen kunnen bevatten is gelijk aan vierduizend volgeschreven A-viertjes. Vijftien jaar geleden was een doorsnee geheugenchip honderd keer minder krachtig, namelijk 64 kilobit. Dat betekent dat de gemiddelde chip vandaag duizend keer meer informatie kan opslaan. Een 64 Mbit DRAM kost op dit moment 15 gulden. Voor gebruik in een chipcard volstaat een minder krachtige chip van rond de 5 a 6 gulden. De prijs van chips met gelijke geheugenruimte daalt elk jaar ongeveer met zo’n 50%. Dit komt doordat de producenten steeds kleinere schakelaars met steeds kleinere stroomdraden kunnen maken. Op deze manier passen steeds meer chips op een schijf silicium van 20 centimeter. Nu zijn dat er 460 van 64 Mbit. Er wordt onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om grotere schijven silicium te gebruiken. Het stijve silicium dient als ondergrond voor een geleidend materiaal zoals aluminium. Op dit materiaal worden de stroomdraden gefotografeerd en met chemicaliën worden de overige delen weg-geëtst. Na het aanbrengen van een isolerende laag wordt de


6


Scriptie


1999

procedure herhaald zodat de stroomdraden over elkaar heen kunnen liggen. (van Grinsven, 1999) 3. PROGRAMMA VAN EISEN EN WENSEN Uit het literatuuronderzoek en analyse van de bestaande betaalkaarten is een aantal criteria naar voren gekomen waar de betaalkaart aan moet voldoen. De betaalkaart zal in ieder geval aan een aantal functionele eisen moeten voldoen zoals die naar voren kwamen uit de analyse van ontstaan, verspreiden, gebruik en afdanken (zie bijlage A – Procesboom): De betaalkaart moet voldoen aan de ISO 7816 norm. De betaalkaart moet een magneetstrip, een hologram en een chip bevatten. De betaalkaart moet een full-color opdruk kunnen krijgen. De levensduur van de betaalkaart is minimaal 3 jaar. De betaalkaart moet 2 cm aan de zijkant uit te buigen zijn. De betaalkaart moet 1 cm aan de bovenkant uit te buigen zijn. De betaalkaart moet 30 torsies per minuut kunnen weerstaan. De betaalkaart moet een temperatuur van 80 oC kunnen weerstaan. De betaalkaart moet een elektromagnetisch veld van 1000 0e kunnen weerstaan. De betaalkaart moet minimaal 1500 volt aan statische elektriciteit kunnen weerstaan. De betaalkaart inclusief bedrukking moet watervast zijn. De betaalkaart moet bestendig zijn tegen schoonmaakmiddelen. De betaalkaart moet UV-bestendig te zijn. Daarnaast is het wenselijk, maar niet noodzakelijk, dat de betaalkaart voldoet aan onderstaande wensen: Lage milieubelasting tijdens productie, gebruik en einde levenscyclus Zo weinig mogelijk productiestappen Zo weinig mogelijk afval tijdens productie 4. ONTWERPCONCEPTEN In dit hoofdstuk worden drie conceptontwerpen gepresenteerd waaruit het meest kansrijke concept zal worden gekozen. Alledrie de conceptontwerpen zijn spuitgegoten. Dit is een goedkoper proces dan het lamineren, omdat het minder afval oplevert en er mogelijkerwijs andere productiestappen, zoals het plaatsen van de afbeelding, chip, hologram of magneetstrip, geïntegreerd kunnen worden. Per concept zijn echter de geïntegreerde componenten anders. De chip zelf wordt gesoldeerd op ongeveer 300 °C, het zou dus technisch mogelijk moeten zijn om de chip mee te spuitgieten. Wij hebben dit echter niet als optie genomen, omdat de chip ten opzicht van de body relatief duur is en men deze over het algemeen pas aanbrengt op de body wanneer zeker is dat de deze geen mankementen vertoont. Alle concepten zijn vervaardigd van ABS. De drie conceptontwerpen zijn afgebeeld in tabel 2. Componenten

Concept A

Concept B

Concept C

Kaartbody

Spuitgieten

Spuitgieten

Spuitgieten

Uitsparing chip

Spuitgieten

Frezen

Spuitgieten

Magneetstrip, hologram en afbeelding

Lamineren

in-mouldlabeling

in-mould-labeling

Chip

Inlijmen

Inlijmen

Inlijmen

Tabel 2 De drie conceptontwerpen


7


Scriptie


1999

De afbeelding, magneetstrip en hologram worden bij conceptontwerp A gelamineerd. Het gat voor de chip tijdens het spuitgietproces aangebracht en hoeft dus naderhand niet gefreesd te worden. Dit scheelt een nabewerking, waardoor het complete proces goedkoper wordt. Aangezien het gat reeds aanwezig is in de spuitgegoten kaart en in de te lamineren folie, moet het folie bij het lamineren binnen zeer kleine toleranties gepositioneerd worden. Het folie bevat een magneetstrip, hologram en opdruk. In het folie is een uitsparing aanwezig waar de reeds geprogrammeerde chip ingelijmd zal worden. De magneetstrip wordt na assemblage pas geprogrammeerd. Conceptontwerp B maakt gebruik van het in mould labeling proces. Voordat de twee matrijshelften bij het spuitgieten sluiten worden er in beide matrijshelften een label van identiek materiaal, in dit geval ABS, aangebracht en daar op zijn plaats gehouden door elektrostatische druk. Op dit label zit de magneetstrip en het hologram. Daarna gaat de matrijs dicht en wordt het kunststof ingespoten. Nadat de kaart gekoeld is wordt er een gat voor de chip in gefreesd. Tenslotte wordt de geprogrammeerde chip ingelijmd. Er is er geen laminatieproces nodig. De kosten voor lamineren worden dus uitgespaard. Het freesproces is nog steeds aanwezig. Dit is een extra bewerking, maar hierdoor zijn de toleranties voor het positioneren voor de labels ruimer. Conceptontwerp C maakt ook gebruik van het in mould labeling proces. Het label wordt met de magneetstrip en hologram, net als bij concept B, in de matrijs aangebracht en op de plaats gehouden door elektrostatische druk. Vervolgens wordt het kunststof ingespoten. Omdat de uitsparing voor de chip meegegoten wordt, zal er in het label al een uitsparing aanwezig moeten zijn, op de plaats waar het stempel de uitsparing voor de chip in drukt. Als laatste wordt de reeds geprogrammeerde chip ingelijmd en de magneetstrip geprogrammeerd. De gehele productie van de kaart bestaat uit één proces. Alleen de chip moet naderhand worden ingelijmd. Dit is echter niet te vermijden, omdat de chip ten opzichte van de kaart relatief duur is. Het meespuiten van de chip zou vanwege de uitval onrendabel zijn. De toleranties voor het positioneren van de label bij in mould labelen zijn hoog om te voorkomen dat de uitsparing van het label niet precies voor de stempel zit en de stempel het label zal meetrekken. 5. TOETSING VAN ONTWERPENCONCEPTEN AAN WENSEN In dit hoofdstuk worden de drie ontwerpconcepten getoetst aan de wensen die naar voren kwamen uit de analyse van de levensloop van de plastic betaalkaart. De drie concepten voldoen alledrie aan de functionele eisen. Er kan echter onderscheid worden gemaakt tussen de concepten op basis van de wensen. Aan de hand van deze wensen worden de concepten getoetst. (tabel 3) Wensen

Concept A

Concept B

Concept C

Lage milieubelasting tijdens productie, gebruik Slecht en einde levenscyclus

Goed

Goed

Zo weinig mogelijk productiestappen

Slecht

Slecht

Goed

Zo weinig mogelijk afval tijdens productie

Slecht

Slecht

Goed

Tabel 3 Toetsing van concepten aan de wensen

Concept A De kaart body kan niet gemaakt worden uit gerecycled materiaal omdat het materiaal wit moet zijn voor het bedrukken. Het proces bestaat uit drie stappen, spuitgieten, lamineren en de chip inlijmen. Het lamineren geeft relatief veel afval. Concept B De kaart body kan gemaakt worden uit recycled materiaal, vanwege het in mould labeling proces is de kleur van de body niet zichtbaar. Het proces bestaat uit drie stappen, spuitgieten, frezen en chip inlijmen. Het frezen geeft relatief veel afval.


8


Scriptie


1999

Concept C De kaart body kan gemaakt worden uit recycled materiaal, vanwege het in mould labeling proces is de kleur van de body niet zichtbaar. Het proces bestaat uit twee stappen, het spuitgieten en het inlijmen van de chip. Dit proces geeft relatief weinig afval. Uit de toetsing van de concepten aan de drie wensen komt concept C als het beste naar voren. Een belangrijk voordeel van in mould labeling is dat het gebruikte granulaat in het uiteindelijke product niet zichtbaar is. Dit betekent dat als grondstof voor de body gerecycled ABS gebruikt kan worden. Dit is minder milieubelastend en goedkoper materiaal dan geverfd of gebleekt granulaat. Er zijn maar twee processtappen nodig omdat er geen frees- en laminatieproces is. Omdat de kaarten niet op maat gesneden worden is er minder afval dan bij het lamineerproces. 6. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN In dit rapport is een overzicht gegeven van het materiaal gebruik en de fabricage processen van de kunststof betaalkaart op dit moment en de mogelijke ontwikkelingen hiervan. Ter illustratie van de bevindingen zijn een drietal conceptvoorstellen voor een plastic betaalkaart worden gedaan en is er een uitgekozen als meest kansrijk. Het gekozen conceptontwerp bestaat uit een spuitgegoten kaart, waarbij de uitsparing voor de chip wordt ingestempeld tijdens het spuitgieten en de afbeelding via in mould labeling wordt aangebracht. Dit conceptontwerp is goedkoper en minder milieubelastend dan de bestaande betaalkaarten. Het vervaardigen van dit conceptontwerp bestaat uit twee stappen, spuitgieten en inlijmen van de chip. Spuitgieten is goedkoper dan lamineren omdat er minder materiaalafval ontstaat en de grondstof in granulaatvorm goedkoper is dan in folievorm. Er is geen lijm nodig voor het plaatsen van de afbeelding. Ons voorstel kan worden geproduceerd met behulp van gerecyclede, dus minder milieubelastende, materialen. Het aanbrengen van de chip bestaat nog steeds uit een aparte productiestap, dit omdat de chip ten opzichte van de body relatief duur is. De kans bestaat dat de stempel, die de uitsparing voor de chip direct na het inspuiten van de vloeistof maakt, het label meetrekt. Hierdoor kan een scheve afbeelding ontstaan en kan de body gedeeltelijk zichtbaar worden. Een dure oplossing hiervoor is het aanhouden van zeer kleine tolerantiegebieden tijdens het uitstansen en positioneren van de labels. Een andere oplossing is aan de randen van de uitsparing een aantal micrometer speling vrij te laten. De mogelijkheid om de magneetstrip via in mould labeling te plaatsen hangt af van de temperatuurbestendigheid en gedrag van de magneetstrip tijdens het spuitgieten. Dit zal nader onderzocht moeten worden. Wel is te verwachten dat de magneetstrip in de toekomst definitief vervangen zal worden door een chip vanwege de grotere opslag capaciteit, functionaliteit en bedrijfszekerheid. Het meegieten van een hologram is net als bij de magneetstrip afhankelijk van de temperatuurbestendigheid en gedrag tijdens het spuitgieten. Over productietechnologieën en materiaalgebruik van hologrammen is nauwelijks informatie te krijgen omdat de bedrijven en instanties die zich hiermee bezig houden uit veiligheidsoverwegingen hier geen informatie over verstrekken. Dit onderdeel van de betaalkaart is dan ook buiten beschouwing gelaten. Op de lange termijn is de verwachting dat de chip geïntegreerd zal worden in kleding, auto, voering van de portemonnee of ander gebruiksartikel. De informatie zit dan in het systeem zelf waardoor de chip alleen als herkenning dient en dus in de portemonnee of ander gebruiksartikel kan blijven. De huidige kaartfabricanten zijn al bezig te zoeken naar oplossingen waarbij alleen de chip nog nodig is, de body wordt dan geëlimineerd. Deze oplossing wordt nu al toegepast in situaties waarbij de chip eenmalig wordt geplaatst, zoals in de GSM-telefoon. Door verdere prijsdaling van de chip zal de drempel om deze te intgereren in gebruiksartikelen afnemen. Op de korte termijn, zolang de chips relatief duur zijn en nog nog niet worden geïntegreerd in andere producten, zal de huidige chipcard echter blijven bestaan. De geschetste ontwikkelingen met betrekking tot productietechnologie, reductie van afval aantal productiestappen kunnen een belangrijk kosten- en milieuvoordeel opleveren in de productie van de plastic betaalkaart. De in dit rapport beschreven productiemethoden bevinden zich voor een groot deel nog in een experimenteel stadium. Dit betekent dat de technische en commerciële haalbaarheid van de conceptontwerpen moeilijk is in te schatten. Dit zal moeten blijken uit nader onderzoek en optimalisatie van het beschreven materiaalgebruik en de productiemethoden.


9


Scriptie


1999

LITERATUUR Bright, R., Smart cards, principles practicles applications, GPP 188, Ellis Horwood Limited, Engeland, 1988. Deketh, M., De telbox, afstudeerverslag van de faculteit Industrieel Ontwerpen, nr. 001249. [interne publicatie] Grinsven, van L., Lithografie van de chips, de Volkskrant 13 februari 1999. Geschiedenis en productie van halfgeleiders. Guthery, S. B. en Jurgensen, T. M., Smart Card Developer’s Kit, Macmillan Technical Publishing, Indianapolis, 1998. Klieber, M., Chipkarten – Systeme erfolgreich realisieren, Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 1996. Over de levensloop van de chipkaart. ‘Telefoonkaarten en Chipknip in opmars’, Kunststof en Rubber (1996), 1, p. 23 - 25. Reinierkens, M., Chip-technologie op betaalkaart in opmars, IBM Nederland NV, Bank- en Effectenbedrijf, http://www.iscit.surfnet.nl/artikels/overige/artinibe.htm , september1995. Yaroslavksy, Fundamentals of digital optics, Boston, Birkhäuser 1996. Zoreda, J. L. en Otón, J. M., Ar tech House, Smart Cards, Boston/London, 1994. 13th International Forum For Plastic Card Technologies and Applacations, 27-29 october 1998, Parijs, http://www.cardshow.com/events/cartes98/welcome.html , 18 maart 1999. HTU

UTH

HTU


UTH

10


Scriptie


1999

BIJLAGE A – BEDRIJFSBEZOEK AXXICON BV Het bedrijf dat wij bezocht hebben is Axxicon in Helmond. Wij hebben gesproken met de heer Johan Linders, project Manager Development. Axxicon is een bedrijf dat van oudsher matrijzen maakt op aanvraag. De klant heeft dan een product waar Axxicon een matrijs voor maakt. Tegenwoordig heeft Axxicon het beleid omgegooid. De matrijs zelf wordt nu als product gezien. Axxicon ontwerpt een matrijs en eventueel tezamen met een spuitgietmachine wordt deze verkocht aan bedrijven die hierin geïnteresseerd zijn. Het eerste product dat op deze manier gemaakt werd is de matrijs voor de CD. De CD is een universeel product die wereldwijd in miljarden wordt gemaakt, dus perfect voor Axxicon om er dé matrijs voor te ontwerpen. Het is nu zelfs zo dat van alle CD’s wereldwijd meer dan de helft wordt gemaakt met behulp van matrijzen van Axxicon. Binnen deze werkwijze werd gezocht naar een tweede product, die ook in zeer grote aantallen wereldwijd wordt gemaakt en kan worden spuitgegoten. Dit product is gevonden in de vorm van de chipcard. Axxicon heeft nu matrijzen voor de body van de smartcard en is bezig met het experimenteren met nieuwe technieken en mogelijkheden. Een van deze nieuwe technieken is het in-mould-labeling. De machine die Axxicon ontwikkeld heeft voor het produceren van kaartbodies is de Smartliner. Zie Figuur 6 - de Smartliner. Afnemers van de Smartliner zijn drukkers of chip-implanteerders. Deze afnemers stellen vaak hogere eisen aan de kaart dan de ISO-norm doet, omdat zij de kaart nog moeten nabewerken.

Figuur 6 De Smartliner

Op de Smartliner wordt één body per shot of vier bodies per shot gemaakt. De verwisseling van deze verschillende matrijzen kan binnen enkele minuten geschieden. De machine met vier kaartbodies per shot heeft een langere afkoeltijd nodig en vereist hogere nauwkeurigheden, het principe is echter hetzelfde. De kosten van de matrijs, voor één body, zijn 130.000 tot 150.000 gulden. De puitgietmachine die hiervoor nodig is kost ongeveer 200.000 gulden. Met deze machine kunnen 5 miljoen kaarten per jaar worden gemaakt. Na 12 miljoen kaarten moet de matrijs en machine een grote beurt krijgen. Hierna kan de matrijs nog 10 miljoen kaarten mee.


11


DE KUNSTSTOF BETAALKAART

Recommend Documents