Interview
Explosiver Plagiatschutz
Günter Helferich vom Fraunhofer ICT nutzt Sprengstoff, um Hologramme in Stahloberflächen z.B. von Prägewerkzeugen zu übertragen. Damit hergestellte Kunststoffteile haben eine fälschungssichere, nicht abnehmbare Markierung.
Dipl.-Ing. Günter Helferich vom Fraunhofer Institut für Chemische Technologie (ICT) entwickelte ein Sprengprägeverfahren zur Nanostrukturierung von Stahloberflächen. Für die Erfindung hat Helferich den Joseph-von-Fraunhofer-Preis erhalten. Im Interview erklärt der Preisträger die explosive Schutzmaßnahme.
Herr Helferich, wie genau funktioniert das Sprengprägen?
Wir haben eine Werkzeugplatte, ein Werkstück und darüber legen wir eine holografische Prägevorlage mit der Struktur nach unten. Darüber legen wir wiederum eine flexible Folie, in der ein Explosivstoff enthalten ist. Wir bringen diese Sprengfolie zur Detonation und durch diesen Kurzzeitimpuls prägt sich die Struktur in den Stahl. Je nach Sprengstoff treten dabei Drücke zwischen 185<\q>000 und 200<\q>000 bar auf, allerdings nur für Sekundenbruchteile. Der komplette Versuchsaufbau ist natürlich wesentlich komplexer. Wir haben eine Bettung, eine Verdämmung über der Sprengfolie, um den Druck nochmals zu konzentrieren. Die Auflösung, also die Tiefe geht bis in den zweistelligen Nanometer-Bereich.
Ein explosiver Plagiatschutz
Wo findet das Sprengprägen Anwendung?
Hauptanwendung ist natürlich die Spritzgießtechnik, d.h. wir können den Einsatz strukturieren und dadurch Kunststoffteile in sehr hoher Stückzahl mit unserem holografischen "Fingerprint" produzieren. Sie müssen sich das so vorstellen: In einer Spritzgießmaschine haben Sie ein Werkzeug, Sie haben die Hohlraum in dem Werkzeug. Während der Kunststoff in den Hohlraum eingespritzt wird, formt sich die holografische Struktur der Wände auf dem Kunststoff ab. Diese Kunststoffteile können dann in sehr hoher Stückzahl produziert werden.
Aus welchem Material wird die Prägevorlage hergestellt?
Die holografische Vorlage ist ein Nickel-Material. Das Material ist sehr weich und wird in einem galvanischen Prozess hergestellt.
Auf welchen Materialien kann das Sprengprägen angewandt werden?
Wir haben natürlich noch lange nicht alle Materialien getestet. Ist aber ein Material zu spröde, dann kann es sein, dass das Werkstück durch diesen Sprengimpuls zerbricht. Aber prinzipiell können wir Stahlwerkstoffe, Kupfer, Messing, eben verschiedenste Metalle entsprechend strukturieren.
Wieso sind diese Hologramme nicht kopierbar?
Durch den komplexen Vorgang der Detonation wird eine eindeutige Charakteristik hinterlassen. Es hängt auch davon ab, wo die Anzündung ist, wie sieht der Versuchsaufbau aus. Nach jedem Versuch ist der Aufbau zerstört: die Sprengfolie ist aufgelöst und die Prägevorlage ist komplett zerstört. Wir machen das auch im Geheimen. Und selbst wenn der Fälscher an eine identische Prägevorlage herankommen würde, hätte er das Problem, dass wir durch eine Detonation geringfügige Verwischeffekte haben, die der Fälscher nie nachmachen kann.
In welche Tiefe geht die Prägung?
Die Tiefe geht bis in den zweistelligen Nanometerbereich hinein.
Wenn die Auflösung im Nanometerbereich liegt, kann das Hologramm dann nicht z.B. durch die Fettschicht eines Fingerabdruckes unkenntlich gemacht werden?
Das ist ein wichtiger Punkt, den Sie da ansprechen. Wir müssen natürlich die Oberflächen schützen. Wir sind gerade an Lösungsansätzen bezüglich einer Beschichtungstechnologie dran. Und zusätzlich arbeiten wir an einer Auslesetechnik. Das wird wahrscheinlich auf ein optisches, berührungsloses Verfahren hinauslaufen, aber Details möchte ich hier noch nicht nennen.
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