3D-Mikrodruck schützt Produkte vor Fälschungen
Fälschungen und Produktpiraterie schaden Wirtschaft und Gesellschaft. Auf Produkten oder Produktverpackungen können Sicherheitsmerkmale wie 3D-gedruckte Mikrostrukturen davor schützen. Forscher am KIT haben hierfür fluoreszierende 3D-Strukturen entwickelt.
Sicherheitsmerkmale kommen schon länger bei Geldscheinen, Dokumenten oder auch Markenprodukten zum Einsatz, um diese vor Fälschungen schützen. Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau bezifferte die durch Fälschungen und Produktpiraterie entstandenen Schäden im Jahr 2016 auf 7,3 Milliarden Euro – allein für die eigene Branche. Um die Fälschungssicherheit zu erhöhen, haben Forscher vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Firma Zeiss ein neues Verfahren entwickelt, bei dem anstelle von 2D-Strukturen, zum Beispiel Hologramme, 3D-gedruckte Mikrostrukturen verwendet werden.
„Heutzutage basieren optische Sicherheitsmerkmale, zum Beispiel Hologramme, häufig auf zweidimensionalen Mikrostrukturen“, erklärt Professor Martin Wegener, Experte für 3D-Druck von Mikrostrukturen am Institut für Nanotechnologie des KIT. „Durch die Verwendung von 3D-gedruckten fluoreszierenden Mikrostrukturen kann die Fälschungssicherheit erhöht werden.“
Innovatives Herstellungsverfahren für Mikrostrukturen
Die neuen Sicherheitsmerkmale haben eine Seitenlänge von rund 100 Mikrometern und sind mit dem bloßen Auge oder einem herkömmlichen Mikroskop kaum noch zu erkennen. Für ihre Herstellung und Anwendung haben Wegener und sein Team ein neues Verfahren entwickelt, das vom Aufbau der Mikrostrukturen bis hin zum Auslesen der Informationen den gesamten Prozess umfasst.
Die Mikrostrukturen bestehen aus einem 3D-Stützgitter und Punkten, die in unterschiedlichen Farben fluoreszieren und innerhalb dieses Gitters variabel in drei Dimensionen angeordnet werden können. Um solche Mikrostrukturen aufbauen und drucken zu können, setzt das Forschungsteam ein schnelles und präzises Laserlithographie-Gerät ein, das von der Firma Nanoscribe, einem Spin-off des KIT entwickelt und vertrieben wird. Dies ermöglicht, voluminöse Strukturen mit höchster Präzision auf einigen Millimetern Kantenlänge sowie mikrostrukturierte Oberflächen mit Ausdehnungen bis in den Quadratzentimeterbereich herzustellen.
3D-Druck mit flüssigem Fotolack
Der 3D-Drucker von Nanoscribe 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. Die Wissenschaftler vom KIT haben ihre Forschungsergebnisse erstmals bei Advanced Materials Technologies veröffentlicht. (Stefan Girschner)
