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Produktpiraterie 3D-Mikrodruck: Produkte besser schützen

Redakteur: Rebecca Vogt

Durch gefälschte Produkte entsteht der Industrie jährlich ein Schaden im Milliardenbereich. Ein neuartiges Verfahren mit dreidimensionalen, fluoreszierenden Mikrostrukturen könnte nun dabei helfen, den Schutz der Produkte weiter zu verbessern.

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Sicherheitsmerkmale wie 3D-gedruckte Mikrostrukturen sollen Produkte künftig noch besser vor Fälschungen und Produktpiraten schützen.
Sicherheitsmerkmale wie 3D-gedruckte Mikrostrukturen sollen Produkte künftig noch besser vor Fälschungen und Produktpiraten schützen.
(Bild: Frederik Mayer/KIT)

Mithilfe von Sicherheitsmerkmalen sollen Geldscheine, Dokumente und Markenprodukte geschützt und Fälschungen verhindert werden. Der Produktschutz ist wichtig, denn Verluste durch Produkt- und Markenpiraterie können enorm sein. So beziffert etwa der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) die Schäden, die der Branche im Jahr 2016 durch Fälschungen entstanden sind, auf 7,3 Mrd. Euro. Um die Sicherheit vor solchen Fälschungen zu erhöhen, schlagen Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und von Zeiss nun vor, verstärkt auf 3D-gedruckte Mikrostrukturen zu setzen – statt auf gängige 2D-Strukturen, wie beispielsweise Hologramme.

Vom Aufbau der Mikrostrukturen bis zum Auslesen

Prof. Martin Wegener, Experte für den 3D-Druck von Mikrostrukturen am Institut für Nanotechnologie des KIT, erklärt: „Heutzutage basieren optische Sicherheitsmerkmale, zum Beispiel Hologramme, häufig auf zweidimensionalen Mikrostrukturen. Durch die Verwendung von 3D-gedruckten fluoreszierenden Mikrostrukturen kann die Fälschungssicherheit erhöht werden.“ Die neuartigen Sicherheitsmerkmale haben eine Seitenlänge von rund 100 μm und sind laut KIT mit dem bloßen Auge oder einem herkömmlichen Mikroskop kaum noch zu erkennen. Für ihre Herstellung und Anwendung haben Wegener und sein Team ein innovatives Verfahren entwickelt, das den gesamten Prozess umfasst – vom Aufbau der Mikrostrukturen bis hin zum Auslesen der Informationen.

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Individuell aufgebaut und schwer nachzubauen

Die Mikrostrukturen bestehen aus einem 3D-Stützgitter und Punkten, die in unterschiedlichen Farben fluoreszieren und innerhalb des Gitters variabel in drei Dimensionen angeordnet werden können. Um diese Mikrostrukturen aufbauen und drucken zu können, nutzten die Wissenschaftler ein schnelles und präzises Laserlithografie-Gerät, das von Nanoscribe entwickelt wurde. Der spezielle 3D-Drucker baut die Strukturen Schicht für Schicht aus einem nicht fluoreszierenden und zwei fluoreszierenden Fotolacken auf. Dabei durchfährt ein Laserstrahl sehr präzise Punkte im flüssigen Fotolack. Lediglich genau am Fokuspunkt des Laserstrahls wird das Material belichtet und härtet aus.

Die dabei entstehende filigrane Struktur wird anschließend in ein transparentes Polymer eingebettet, das sie vor Schäden schützen soll. „Auf diese Weise produzierte Sicherheitsmerkmale sind nicht nur individuell aufgebaut, sondern auch komplex in der Herstellung. Dies alles macht Fälschern das Leben schwer“, erklärt Frederik Mayer vom Institut für Nanotechnologie des KIT.

Das neue Verfahren ist zudem laut KIT leicht erweiterbar und vielfältig anwendbar. Denkbar sei zum Beispiel, dass die 3D-Merkmale als eingebettete Folie in Sicherheitsetiketten zum Einsatz kommen, die unter anderem Pharmazeutika, Autoersatzteile oder Handy-Akkus vor Fälschungen schützen sollen, oder dass sie in die Sichtfenster von Geldscheinen integriert werden. Für spätere Echtheitsüberprüfungen an der Supermarktkasse oder in der Werkshalle bedarf es dann spezieller Auslesegeräte, die in der Lage sind, fluoreszierende 3D-Strukturen zu erkennen.

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