Fälschungen schwer gemacht

Sicherheitsmerkmale sollen Geldscheine, Dokumente und Markenprodukte vor Fälschungen schützen. Denn etwa Verluste durch Produkt- und Marken­piraterie können enorm sein: Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau beziffert allein für seine Branche die entstandenen Schäden für das Jahr 2016 auf 7,3 Milliarden Euro. Um die Fälschungs­sicherheit zu erhöhen, schlagen Forscher vom Karlsruher Institut für Technologie und der Firma Zeiss nun vor, statt auf gängige 2D-Strukturen, wie zum Beispiel Hologramme, auf 3D-gedruckte Mikro­strukturen zu setzen.

„Heutzutage basieren optische Sicherheitsmerkmale, zum Beispiel Hologramme, häufig auf zweidimensionalen Mikro­strukturen“, erklärt 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.“ 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 innovatives 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, bedienen sich die Experten eines schnellen und präzisen Laser­lithographie-Gerätes, das von der Firma Nanoscribe – einem Spinoff des KIT – entwickelt und verkauft wird. Es erlaubt voluminöse Strukturen höchster Präzision auf einigen Millimetern Kantenlänge oder mikro­strukturierte Oberflächen mit Ausdehnungen bis in den Quadrat­zentimeter­bereich.

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 leicht erweiterbar und vielfältig anwendbar. Denkbar ist 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.

KIT / DE