Laser geschriebene Sicherheitshologramme für Metalloberflächen und Kunststoffe

Schutz vor Produktpiraterie plus neue Design-Möglichkeiten: BMBF-Verbundprojekt Holo-Mark II entwickelt holografischen Laserscanner zur direkten, individuellen Oberflächenfunktionalisierung von Werkstücken.
Drei dunkle, runde Metallplättchen mit Hologrammen und zwei Kreditkartenähnliche Gebilde mit Hologrammen.

Beispiel für Laser geschriebene diffraktive Bilder und Sicherheitshologramme in Edelstahl und Kunststoff ©LLG e.V., U-NICA AG

28.10.14

BMBF-Verbundprojekt „Holo-Mark II“

Produktfälschungen erzeugen pro Jahr wirtschaftliche Verluste im mehrstelligen Milliardenbereich und können für den Endverbraucher erhebliche gesundheitliche Risiken bergen. Die individuelle, fälschungssichere Kennzeichnung von Originalteilen kann über holografische Sicherheitsmerkmale erfolgen, wie sie von Banknoten oder Scheckkarten bekannt sind.

Aktuell sind solche holografischen Siegel allerdings lediglich in Form metallisierter Folien erhältlich, die sich aufkleben oder einarbeiten lassen. Für massive, hochwertige Metallgegen-stände, wie sie z.B. im Anlagenbau, der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie und der Medizintechnik zu finden sind, ist dies häufig unzulässig und stellt keine sichere, dauerhafte Kennzeichnung dar. Eine Technologie zur direkten, dauerhaften und fälschungssicheren Kennzeichnung solcher Bauteile ist bisher nicht verfügbar.

Bei der Herstellung von Kunststoffbauteilen gewinnt sowohl der Produktschutz, als auch der Design-Aspekt zunehmend an Bedeutung. Ein Aufkleben holografischer Siegel ist hier, aufgrund des hohen Preises pro Aufkleber, sowie der mangelnden Verbindung mit dem Bau-teil ebenfalls nicht sinnvoll. Stattdessen ist es erwünscht, großflächige diffraktive Merkmale zum Zwecke des Produktschutzes, sowie als auffälliges Designelement, direkt bei der Herstellung des Bauteils, z.B. während des Spritzgießens, einzuarbeiten.

Dafür müssen die Spritzgusswerkzeuge mit entsprechenden holografischen Strukturen versehen werden, was aktuell nur mit lithographischen Verfahren (überwiegend Trockenätzen) realisiert werden kann. Diese Verfahren umfassen eine Vielzahl komplexer Prozessschritte, sind daher sehr aufwändig, unflexibel, teuer und langsam und erfordern den Einsatz umweltschädlicher Chemikalien. Zudem ist es nicht möglich komplex geformte Spritzgusswerkzeuge direkt mit diffraktiven Strukturen zu versehen, oder abgenutzte Werkzeuge zu recyceln.

Ziel des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojektes Holo-Mark II ist die Entwicklung eines weltweit einzigartigen holografischen Laserscanners, der für beliebige Laserquellen von UV-Femtosekundenlasern bis hin zu Infrarot Faserlasern einsetzbar ist und es, analog zum klassischen Laserscanner, erlaubt, diffraktive Schriften und komplexe, holografische Sicherheitsmerkmale auf beliebigen Oberflächen (vor allem aber Metalle, Halbleiter und Hartbeschichtungen) direkt und für jedes Werkstück individualisierbar mit hoher Qualität und Geschwindigkeit zu schreiben. Neben der Entwicklung der Schreibtechnologie wird sich Holo-Mark II mit einer ersten vielversprechenden Anwendung befassen.

Weiteres Ziel ist die Erzeugung gut abformbarer holografischer Strukturen auf der gehärteten Oberfläche komplex geformter Spritzgusswerkzeuge. Um die angestrebten Standzeiten von bis zu einer Millionen Abformzyklen bei gleichbleibender, guter Sichtbarkeit der Hologramme zu erreichen, müssen die erzeugten Mikro- und Nanostrukturen ein hohes Aspektverhältnis (Verhältnis der Strukturtiefe zur Strukturperiode) nahe 1 besitzen, was bei den angestrebten Strukturperioden von 0.5µm bis 1.5µm eine erhebliche Herausforderung darstellt.

Die Erfolgreiche Umsetzung dieser Technologie bedeutet eine wesentliche Kostenersparnis, sowie eine deutliche Erweiterung der Produktpalette bei der Herstellung holographischer Merkmale auf Kunststoffprodukten.

Der Verbund Holo-Mark II (Holografische Lasermarkierung zur fälschungssicheren, großflächigen Beschriftung metallischer Werkstücke) ist Anfang Oktober 2014 gestartet und wird vom BMBF im Rahmen der Initiative „Die Basis der Photonik: funktionale Oberflächen und Schichten“ mit über einer Million Euro bis Ende September 2016 gefördert. Projektpartner sind die Dioptic GmbH (Weinheim), die IBL GmbH (Reichelsheim), die Sauer GmbH (Pfronten) und das Laser Laboratorium Göttingen e.V.

Weitere Informationen

Download Steckbrief BMBF-Verbundprojekt HoloMark II (PDF)

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