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Title:
METHOD FOR FORMING AND DETECTING SECURITY ELEMENTS ON THE SURFACE OF A COMPONENT OR IN A COMPONENT, AND SYSTEM FOR DETECTING SAID SECURITY ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/191008
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for forming and detecting security elements on the surface of a component and/or in a component, wherein, on the surface of the component and/or in the component, which is formed of a magnetic or a non-magnetic material, at least one layer or at least one area preferably formed with a magnetic material or a material different from the component material is formed in a locally and geometrically defined manner. At least one removal track, at least one heat-affected area, and/or at least one remelted treatment track is formed on the surface of a component along a specified contour corresponding to the security feature in question by means of a locally and geometrically defined material removal or energy input. When the component is produced by means of an additive production method, a magnetic material different from the material of the component is inserted into the component in at least one specified position in a locally and geometrically defined manner. In order to detect the security element by means of a magnetization unit, at least one magnetic field penetrating the component is generated or one magnetic flux is produced within the magnetization unit, which magnetic flux penetrates the component. In order to check a security element formed in such a way, the magnetic stray fields occurring at the security element as a result of the at least one magnetic field are detected by means of a detection unit and the measurement signals captured by means of the detection unit are transmitted to an evaluating unit having an image-processing or pattern recognition system. The evaluating unit having the image-processing or pattern recognition system is used to check, by means of the detected magnetic stray fields, whether the detected security element matches a specification or not.

Inventors:
SIEBERT RENÉ (DE)
BAUMANN ROBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/059926
Publication Date:
November 09, 2017
Filing Date:
April 26, 2017
Export Citation:
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Assignee:
FRAUNHOFER GES FORSCHUNG (DE)
UNIV DRESDEN TECH (DE)
International Classes:
B42D25/41; B42D25/369; B42D25/435; G01R33/00; G06K7/08; G07D7/04
Domestic Patent References:
WO2012049538A12012-04-19
Foreign References:
US5545885A1996-08-13
DE10056807A12002-05-23
DE19909723C52004-04-15
US5346738A1994-09-13
EP1500521A22005-01-26
DE102011007293A12012-05-03
DE4021359A11992-01-09
Other References:
FALK R ET AL: "OPTICAL DETECTION OF MAGNETIC STRAY FIELDS", OPTIOS COMMUNICATIONS,, vol. 24, no. 1, 1 January 1978 (1978-01-01), pages 129 - 132, XP001424725
Attorney, Agent or Firm:
PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Verfahren zur Ausbildung und Detektion von Sicherheitselementen auf der Oberfläche (la) eines Bauteils (1) und/oder in einem Bauteil (1), bei dem auf der Oberfläche (la) des Bauteils (1) und/oder in das Bauteil (1), das aus einem magnetischen oder einem nichtmagnetischen Werkstoff gebildet ist, mindestens eine Schicht oder mindestens ein Bereich, der bevorzugt mit einem magnetischen Werkstoff oder einem sich vom Bauteilwerkstoff unterscheidenden Werkstoff gebildet ist, lokal und geometrisch definiert ausgebildet wird, wobei durch einen lokal und geometrisch definierten Werkstoffabtrag oder Energieeintrag auf/an der Oberfläche (la) eines Bauteils (1) entlang einer vorgegebenen dem jeweiligen Sicherheitsmerkmal (S) entsprechenden Kontur mindestens eine Abtragsspur (2), mindestens ein wärmebeeinflusster Bereich (6) und/oder mindestens eine umgeschmolzene Behandlungsspur (9) ausgebildet wird/werden oder

bei der Herstellung des Bauteils (1) mittels eines generativen Fertigungsverfahrens lokal und geometrisch definiert ein sich vom Werkstoff des Bauteils (1) unterscheidender magnetischer Werkstoff (16) in das Bauteil (1) an mindestens einer vorgegebenen Position eingebracht wird und

zur Detektion des Sicherheitselements (S) mittels einer Magnetisierungseinheit mindestens ein in das Bauteil (1) eindringendes Magnet- feld generiert wird, oder ein magnetischer Fluss innerhalb der Magnetisierungseinheit erzeugt wird, der in das Bauteil (1) eindringt und zur Überprüfung eines so ausgebildeten Sicherheitselements (S) mit einer Detektionseinheit (10), die an dem Sicherheitselement (S) infolge des mindestens einen Magnetfeldes auftretenden magnetischen Streufelder detektiert und die mit der Detektionseinheit erfassten Messsignale an eine Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem übermittelt werden,

und mit der Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem mittels der detektierten magnetischen Streufelder überprüft wird, ob eine Übereinstimmung des detektierten Sicherheitselements (S) mit einer Vorgabe vorliegt oder nicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein lokal und geometrisch definierter Werkstoffabtrag und/oder Energieeintrag zum Ausbilden eines Sicherheitselements (S) mit einem Energiestrahl, bevorzugt einem Laser-, Elektronen- oder lonenstrahl erreicht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein in das Innere des Bauteils (1) eingebrachter weiterer Werkstoff (16), ein nichtmagentischer Werkstoff oder ein sich vom Werkstoff des Bauteils (1) unterscheidender magnetischer Werkstoff ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abtragsspur (2) zumindest teilweise mit einem sich vom Bauteilwerkstoff unterscheidenden Werkstoff, bevorzugt einem nichtmagnetischen Werkstoff befüllt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Auge ohne Hilfsmittel nichtsichtbares und ohne Hilfsmittel nicht haptisch erkennbares Sicherheitsmerkmal (S) ausgebildet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Sicherheitselement (S), das auf der Oberfläche (la) eines Bauteils (1) ausgebildet ist, eine bevorzugt optisch nichttransparente Deckschicht, bevorzugt ein Lack oder eine Isolationsschicht, aufgebracht wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Sicherheitsmerkmal (S) maschinenlesbare ein-, zwei- oder quasi-dreidimensionale Informationen ausgebildet werden.

System zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System aus einer Magnetisierungseinheit mit der zumindest im Bereich des Bauteils (1), in dem ein Sicherheitsmerkmal (S) ausgebildet worden ist, eine Magnetisierung eines dort vorhandenen magnetischen Werkstoffs erreichbar ist, und einer Detektionseinheit (10) zur Detektion von im Bauteil (1) generierten magnetischen Streufeldern, und einer Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Musterkennungs- system zur Auswertung oder Erkennung der detektierten magnetischen Streufelder, und zur Überprüfung, ob die erfassten Messsignale mit einer Vorgabe für ein Sicherheitsmerkmal (S) übereinstimmen oder nicht.

System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit einen magneto-optischen Sensor beinhaltet, der zusammen mit einer magnetischen Schicht mit hoher Anisotropie verwendbar ist, oder mindestens einen ortsaufgelöst detektierenden induktiven oder kapazitiven Sensor beinhaltet.

System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Streufelder durch Induktion eines magnetischen Flusses oder mit mindesten einem statischen magnetischen Feld generierbar sind.

System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Detektionseinheit eine Auflösung im Bereich von 5 μιη bis 100 μιη, bevorzugt im Bereich 5 μιη bis 25 μιη erreichbar ist.

System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (10) zur Untersuchung des Sicherheitselements (S) in Teilbereichen des Sicherheitselements (S) ausgebildet ist.

Description:
Verfahren zur Ausbildung und Detektion von Sicherheitselementen auf der Oberfläche eines Bauteils oder in einem Bauteil, und System zur Detektion dieses Sicherheitselements

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung und Detektion von Sicherheitselementen auf der Oberfläche eines Bauteils oder in einem Bauteil, und ein System zur Detektion des Sicherheitselements.

Sicherheitsmerkmale an oder in Produkten, die die Echtheit nachweisen, dienen dem Schutz vor Produktfälschung und vor dem unberechtigten Nachbau der Produkte eines Herstellers. Derartige Sicherheitsmerkmale können auch zur Produktnachverfolgung in der Produktion oder zur Dokumentation des Lebenszyklus des Bauteils, insbesondere bei sicherheitsrelevanten Ersatzteilen, verwendet werden.

Um dies zu erreichen, können Strukturen oder Sicherheitselemente auf der Oberfläche eines Bauteils erzeugt oder innerhalb eines Bauteils eingebracht werden. Zur Bauteilnachverfolgung können beispielsweise einfache Strukturen in Form eines Strichcodes oder Ähnlichem aufgebracht werden.

In DE 199 09 723 C5 wird eine Sicherheits-Klebefolie beschrieben, die ein dif- fusionsfähiges Identifikationsmedium enthält. Sie wird auf ein zu sicherndes

Objekt geklebt und hinterlässt bei nachträglicher Entfernung einen Schriftzug. Die Form des Schriftzuges wird beispielsweise mittels Laser erzeugt, der lokal die Barriereschicht zwischen Folie und Bauteil perforiert oder entfernt. Durch Nacharbeit kann der Schriftzug auf dem Bauteil entfernt werden. Im Fall einer Produktnachahmung oder eines Produktnachbaus kann dieser Schriftzug ebenfalls kopiert werden, da er mit bloßem Auge zu erkennen ist und den Ort des Sicherheitsmerkmals offenbart. Zudem weisen diese Sicherheitsklebefolien Schwächen hinsichtlich der Maschinenlesbarkeit auf. In US 5,346,738 B wird ein Sicherheitsetikett beschrieben, das als Identifikationsmedium eine Säure in mikroverkapselter Form enthält. Während des Aufklebevorgangs dieses Etiketts auf ein Bauteil wird Druck ausgeübt, wodurch die Verkapselung bricht und das Identifikationsmedium freigesetzt wird. Dieses diffundiert zur Substratoberfläche und ruft eine ätzende Reaktion hervor. Nachteilig ist, dass der Beschriftungsvorgang ein zentraler Bestandteil des

Herstellungsprozesses ist und somit bei einem Etikettenhersteller erfolgen muss. Hierunter leiden die Individualisierungsmöglichkeiten des Produktherstellers, zudem ist das geätzte Sicherheitsmerkmal optisch erkennbar. EP 1 500 521 A2 beschreibt Sicherheitselemente mit maschinenlesbaren

Merkmalen und Farbeffekten zur Verbesserung der Fälschungs- und Nachahmungssicherheit. Das Sicherheitsmerkmal ist maschinenlesbar und vorzugsweise magnetisch codiert. Dieses magnetische Merkmal wird erzeugt, indem z.B. eine Lackschicht, die magnetische Partikel enthält, auf eine Folie gedruckt und mit zusätzlichen weißen, farbigen oder lumineszierenden Lacken überdruckt wird. Damit werden zwar Sicherheitselemente bereitgestellt, die maschinenlesbare Merkmale enthalten und nicht mit bloßem Auge erkennbar sind, jedoch wird hierfür immer eine Folie benötigt. Diese Folien finden i.d.R. auf Wertdokumenten, auf Datenträgern, auf Geldscheinen oder speziellen Siegeln und Ausweisen Anwendung. So erfolgt die Herstellung dieser Folien nicht bei dem besagten Hersteller der Produkte, wodurch ihm die Möglichkeit genommen wird, eigene Strukturen und Abbildungen zu erzeugen. Da diese Folien in großer Stückzahl hergestellt werden, kann auch keine produktspezifische Kennzeichnung zur Produktnachverfolgung erfolgen, da diese in den Fer- tigungsprozess des Herstellers integriert sein müsste.

DE 10 2011 007 293 AI offenbart ein Radio-Frequency Identification (RFID) System, bei dem ein Transponder in ein Produkt integriert wird und nicht nachträglich entfernbar ist. Die Sicherheitsmerkmale können aus einer unmittelbaren Distanz ausgelesen werden, wodurch der Ort der Sicherheitsmerk- male offenbart wird. Dadurch wird die Kopie solcher Systeme erleichtert.

Nachteilig an den bekannten Methoden und Sicherheitselementen ist, dass ihre Positionierung am Bauteil erkennbar ist und die Sicherheitselemente nachgeahmt werden können, da sie mit bloßem Auge wahrgenommen wer- den können. Bei der Verwendung von Folien oder Sicherheitselementen, die in das Bauteil eingebracht oder auf das Bauteil aufgebracht werden, entsteht zusätzlicher erheblicher Aufwand in der Herstellung der Produkte und dem Hersteller fehlt die Möglichkeit der Individualisierung produktspezifischer Sicherheitselemente.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten zur Ausbildung und Detek- tion von Sicherheitselementen in oder an Bauteilen vorzuschlagen, die eine Nachahmung erschweren sowie kostengünstig herstellbar sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, dass die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Ein System zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit Anspruch 8 definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen realisiert werden.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausbildung und Detektion von Sicherheitselementen auf der Oberfläche eines Bauteils oder im Inneren eines Bauteils wird ein Bauteil aus einem magnetischen, insbesondere einem fer- romagnetischen oder ferrimagnetischen Werkstoff gebildet. In einer Alterna- tive ist das Bauteil aus einem nichtmagnetischen, insbesondere einem nicht- ferromagnetischen Werkstoff gebildet, und auf der Oberfläche des Bauteils oder im Inneren des Bauteils ist eine Schicht oder ein Bereich aus einem magnetischen Werkstoff oder einem sich vom Bauteilwerkstoff unterscheidenden Werkstoff ausgebildet. Ein Sicherheitselement wird auf oder an der Oberfläche des Bauteils oder im

Inneren des Bauteils lokal und geometrisch definiert ausgebildet.

In einer erfindungsgemäßen Alternative wird/werden durch einen lokal und geometrisch definierten Werkstoffabtrag oder Energieeintrag auf/an der Oberfläche eines Bauteils entlang einer vorgegebenen dem jeweiligen Sicherheitsmerkmal entsprechenden Kontur mindestens eine Abtragsspur, mindestens ein wärmebeeinflusster Bereich und/oder mindestens eine umgeschmolzene Behandlungsspur ausgebildet. Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Alternative wird bei der Herstellung des Bauteils mittels eines generativen Fertigungsverfahrens lokal und geometrisch definiert ein sich vom Werkstoff des Bauteils unterscheidender magnetischer Werkstoff in das Bauteil an mindestens einer vorgegebenen Position eingebracht.

Zur Detektion des Sicherheitselements wird mittels einer Magnetisierungseinheit mindestens ein in das Bauteil eindringendes Magnetfeld generiert und/oder ein magnetischer Fluss in der Magnetisierungseinheit erzeugt, der in das Bauteil eindringt. Zur Überprüfung eines so ausgebildeten Sicherheitsele- ments werden mit einer Detektionseinheit die an dem Sicherheitselement infolge des mindestens einen Magnetfeldes auftretenden magnetischen Streufelder detektiert und die mit der Detektionseinheit erfassten Messsignale an eine Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem übermittelt.

Mit der Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem wird mittels der detektierten magnetischen Streufelder überprüft, ob eine Übereinstimmung des detektierten Sicherheitselements mit einer Vorgabe vorliegt oder nicht.

Der Abtrag von Werkstoff und/oder ein Energieeintrag kann dabei durch ei- nen Energiestrahl, bevorzugt durch einen Laser-, Elektronen- oder lonenstrahl erreicht werden.

Die mindestens eine Abtragsspur kann vorteilhaft sollte zumindest teilweise mit einem sich vom Bauteilwerkstoff unterscheidenden Werkstoff, bevorzugt einem nichtmagnetischen Werkstoff befüllt werden. Dazu kann ein pulver- förmiger oder viskoser Werkstoff, der bevorzugt infolge einer Wärmebehandlung zumindest teilweise miteinander versintert oder verschmolzen wird, genutzt werden. Die Wärmebehandlung kann in einem Ofen oder mit einem Energiestrahl, bevorzugt mit dem vorher eingesetzten Energiestrahl durchgeführt werden.

In die Abtragsspur kann auch eine Paste, in der beispielsweise Partikel aus Metall, Oxid, Carbid, Nitrid und/oder ein Polymer enthalten ist/sind, eingebracht werden.

Ein System mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, weist eine Magnetisierungseinheit mit der zumindest im Bereich des Bauteils, in dem ein Sicherheitsmerkmal ausgebildet worden ist, eine Magne- tisierung eines dort vorhandenen magnetischen Werkstoffs erreichbar ist, eine Detektionseinheit zur Detektion von im Bauteil generierten magnetischen Streufeldern, und eine Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Musterkennungssystem zur Auswertung oder Erkennung der detektierten magnetischen Streufelder, und zur Überprüfung, ob die erfassten Messsignale mit einer Vorgabe für ein Sicherheitsmerkmal übereinstimmen oder nicht, auf.

Der Brennfleck eines Laserstrahls kann zur Ausbildung eines Sicherheitselements mit einer Vorschubgeschwindigkeit im Bereich von 0,1 m/s bis 22 m/min über das Bauteil bewegt werden. Die gewählte Laserleistung kann bevorzugt im Bereich von 50 W bis 5000 W liegen. Der Durchmesser des Brennflecks in der Fokusebene sollte im Bereich von 10 μιη bis 1000 μιη liegen. Eine geeignete Wellenlänge eines eingesetzten Festkörperlasers kann dabei 0,34 μιη bis 10,6 μιη betragen.

Durch die Auswahl der Parameter des Energiestrahles, wie seiner geometrischen Ouerschnittsform, seinem Brennpunktdurchmesser, seiner Leistung, der Vorschubgeschwindigkeit, mit der der Brennfleck über die Oberfläche des Bauteils bewegt wird, und/oder der Anzahl der Übergänge über einen abzutragenden Bereich kann die Geometrie des Abtrags und somit des auszubildenden Sicherheitsmerkmals beeinflusst werden. Dabei kann im Bereich um die eigentliche Abtragsspur herum ein wärmebeeinflusster Bereich ausgebildet werden, in dem sich die mikromagnetische Struktur des Werkstoffs verändert. So können durch eine gezielte Beeinflussung dieses Bereiches Elemente eines Sicherheitselements ausgebildet werden.

In einer zweiten Variante wird ein Bauteil mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt. Während des Verfahrens wird lokal und geometrisch definiert ein weiterer Werkstoff in das Bauteil eingebracht und/oder es werden Aussparungen in dem Bauteil ausgebildet.

Ein in das Bauteil eingebrachter weiterer Werkstoff sollte aus einem nichtmagnetischen Werkstoff oder einem vom Werkstoff des Bauteils verschiedenen magnetischen Werkstoff gebildet sein. Ein magnetischer Werkstoff kann beispielsweise eine Eisenlegierung sein, in der zumindest eines der nachfolgenden chemischen Elemente neben Eisen enthalten ist: Kobalt, Nickel, Chrom und Mangan, Silizium und Aluminium.

Der weitere Werkstoff kann in Pulverform mit einem Partikeldurchmesser von maximal 100 μιη, bevorzugt von maximal 20 μιη in das Bauteil eingebracht werden. Der weitere Werkstoff kann bis oberhalb seines Schmelzpunktes erwärmt und die Partikel miteinander verschmolzen werden. Pulverförmiger Werkstoff kann, wenn er in eine Abtragsspur eingebracht worden ist, auch mit einer Deckschicht abgedeckt werden.

An dem Sicherheitselement können dabei maschinenlesbare ein-, zwei- oder quasi-dreidimensionale Informationen, wie beispielsweise Barcodes oder Matrixcodes, ausgebildet werden.

Zur Detektion des Sicherheitselements werden mittels einer Magnetisierungseinheit in das Bauteil eindringende Magnetfelder generiert. Die sich dabei ausbildenden Streufelder werden durch eine Detektionseinheit erfasst und an eine Auswerteeinheit mit Bildvera rbeitungs- oder Mustererkennungssystem übermittelt.

Die Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem bestimmt aus den detektierten magnetischen Streufeldern das Sicherheitselement. Eine grafische Darstellung des detektierten Sicherheitselements oder eine Aussage darüber, ob dieses Sicherheitselement mit einer Vorgabe übereinstimmt, kann an eine mit der Auswerteinheit verbundene Anzeigeeinrichtung übermittelt werden.

Ein bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildetes Sicherheitselement kann als Bestandteil eines mit dem Auge sichtbaren Produkt- und/oder Firmenkennzeichens ausgebildet sein. Alternativ oder gleichzeitig sollte es ohne zusätzliche Hilfsmittel nicht mit dem Auge sichtbar und/oder nicht haptisch fühlbar sein. Es kann ohne ein geeignetes Detektionssystem nicht erkannt werden. Damit bleibt die Position des Merkmals am Bauteil und auch das Sicherheitselement als solches an sich verborgen, und kann so nicht ohne Weiteres nachgeahmt werden.

Um die Position eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements auf der Oberfläche eines Bauteils zu verbergen, kann auf die Bauteiloberfläche und damit auch auf das Sicherheitselement zusätzlich eine Deckschicht, insbesondere als Lack oder als Isolationsschicht aufgebracht werden. Diese sollte keinen Ein- fluss auf die bei der Ausbildung des Sicherheitsmerkmals veränderte Magnetisierung im Bereich des Sicherheitsmerkmals haben und bevorzugt optisch nichttransparent (opak) sein.

Eine Deckschicht sollte eingesetzt werden, wenn beispielsweise ein Werkstoffabtrag mit einem Energiestrahl lokal und geometrisch definiert erfolgt ist, bei dem mindestens eine Vertiefung in der Oberfläche eines Bauteils ausgebildet worden ist, und die mindestens eine Vertiefung zumindest teilweise mit einem magnetischen Werkstoff, bei einem nichtmagnetischen Bauteilwerkstoff, oder einem unterschiedlichen magnetischen Werkstoff bei einem magnetischen Bauteilwerkstoff, gefüllt wird.

Ein System zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird aus einer Magnetisierungseinheit, einer Detektionseinheit, einer Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Musterkennungssystem und ggf. einer mit der Auswerteeinheit verbundenen Anzeigeeinrichtung gebildet.

Mittels der Magnetisierungseinheit werden magnetische Felder in das Bauteil eingebracht, so dass sich magnetische Streufelder am und um das Sicherheitselement ausbilden. Dies kann durch die Induktion eines magnetischen Flusses in das Bauteil oder mittels statischer magnetischer Felder erreicht werden.

Die Detektionseinheit detektiert die sich im Bauteil ausbildenden magnetischen Streufelder und übermittelt diese an die Auswerteeinheit. Die Detektionseinheit kann dabei einen magneto-optischen Sensor, der zusammen mit einer zusätzlichen magnetischen Schicht mit hoher Anisotropie verwendet wird, wie dies z.B. in DE 40 21 359 AI als Kerr-Mikroskop beschrieben ist, oder mindestens einen ortsaufgelöst detektierenden induktiven oder kapazitiven Sensor beinhalten.

Mit der Detektionseinheit kann eine Auflösung im Bereich von 5 μιη bis 100 μιη, bevorzugt im Bereich 5 μιη bis 25 μιη erreicht werden.

Die Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem wertet die generierten magnetischen Streufelder aus und ermittelt daraus eine grafische Darstellung des im Bauteil oder auf seiner Oberfläche ausgebildeten Sicherheitselements oder eine Aussage darüber, ob ein detektiertes Sicherheitselement mit einer Vorgabe übereinstimmt oder nicht.

Die ermittelte grafische Darstellung des Sicherheitselements oder die Aussage über die Übereinstimmung mit einer Vorgabe kann an die Anzeigeeinrichtung übermittelt werden.

Die Detektionseinheit kann so ausgebildet sein, dass sie das zu prüfende Sicherheitselement in Teilbereichen untersucht. Auf diese Weise ist es möglich, die Untersuchung abzubrechen, wenn durch die Auswerteeinheit in den ersten Teilbereichen schon eine Abweichung von einem vorgegeben Sicherheitselement erkannt worden ist. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können versteckte firmen- und produktspezifische Sicherheitsmerkmale zum Schutz vor Produktpiraterie als Echtheitszertifikat oder zur Dokumentation und Steuerung von Produktionsprozessen ausgebildet und detektiert werden. Dabei ist eine Detektion nur in Kenntnis der Position des Sicherheitselements im Bauteil oder auf seiner

Oberfläche möglich. Dadurch wird die Kopie oder Nachahmung des Sicherheitselements erschwert.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Prinzipdarstellung der Ausgestaltung eines beispielhaften

Sicherheitselements,

Figur 2 mögliche Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements,

Figur 3 beispielhaft die Detektion von Sicherheitsmerkmalen,

Figur 4 eine Prinzpdarstellung des Aufbringens eines beispielhaften

Sicherheitselements und einer Deckschicht, und

Figur 5 eine Prinzipdarstellung der Ausbildung eines beispielhaften

Sicherheitselements während eines generativen Fertigungsverfahrens.

In Figur 1 ist eine prinzipielle Darstellung der Ausgestaltung eines beispielhaften Sicherheitselements S auf einer Oberfläche la eines Bauteils 1. Das Bauteil ist aus einem unlegierten Baustahl für Teile im allgemeinen Maschinen- und Fahrzeugbau C40E (Werkstoffnummer 1. 1186) gebildet. Mittels eines Laserstrahls 3 mit einer Vorschubgeschwindigkeit des Brennflecks von 1 m/s, einer Leistung von 100 W und einem Fokusdurchmesser von 29 μιη wurde nach 3 Bestrahlungsvorgängen ein geometrisch und lokal definierter Werkstoffabtrag 4 in Form eines Logos im Bauteil 1 erreicht. Der Brennfleck wurde also dreimal entlang der Kontur des Sicherheitsmerkmals S bewegt.

Im rechten Teil der Figur 1 ist der Querschnitt des mit A bezeichneten Bereichs gezeigt. Durch den Werkstoffabtrag wird eine Abtragsspur 2 ausgebildet, deren geometrische Ausbildung durch die Parameter der Laserstrahls 3 beeinflusst wird. Im Bereich um die Abtragsspur 2 wird durch die thermische Behandlung mittels des Laserstrahls ein wärmebeeinflusster Bereich 6 gene- riert, in dem sich die mikromagnetische Struktur des Werkstoffs ändert. Dieser Bereich ist ebenso Bestandteil des Sicherheitselements S, wie die

Abtragsspur 2. Die Abtragsspur 2 hatte eine Tiefe von 25 μιη und eine Breite von 50 μιη. Der wärmebeeinflusste Bereich 6 hatte eine Breite von 50 μιη neben der Abtragsspur 2.

In Figur 2 sind prinzipielle Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements S an der Oberfläche la eines Bauteils 1 dargestellt.

In Ausgestaltungsvariante A wurde an der Oberfläche la des Bauteils 1 mittels eines Laserstrahls 3 lokal und geometrisch definiert eine Behandlungsspur 5 aufgeschmolzen, die anschließend wieder erstarrte, also umgeschmolzen wurde. Im Bereich der Behandlungsspur 5 bildete sich ein wärmebeeinflusster Bereich 6 aus. Durch die thermische Behandlung wurde die mikromagnetische

Struktur der Bauteilwerkstoffes sowohl in der Behandlungsspur 5 als auch in dem wärmebeeinflussten Bereich 6 verändert. Diese Veränderung kann bei der Detektion des Sicherheitselements S und der Auswertung der sich im Bauteil 1 ausbildenden magnetischen Streufelder erkannt und auf einer Anzeige- einrichtung visualisiert werden.

In Ausgestaltungsvariante B wurde durch eine Variation der Parameter des Laserstrahls 3 die Form und Tiefe der Behandlungsspur 5 und des wärmebeeinflussten Bereiches 6 im Vergleich zu Ausgestaltungsvariante A variiert. Da- bei wurde gegenüber der Ausgestaltungsvariante A die Größe der Fläche des

Brennflecks nicht verändert, die Anzahl der Bestrahlungsvorgängen reduziert, die verwendete Leistung gesteigert und/oder die Vorschubgeschwindigkeit des Brennflecks des Energiestrahls erhöht. Durch solche Variationen kann die Ausbildung des Sicherheitselements S gezielt beeinflusst werden.

In Ausgestaltungsvariante C ist eine Kombination aus einer Abtragsspur 2 und einer aufgeschmolzenen und wiedererstarrten Behandlungsspur 5 an der Oberfläche la eines Bauteils 1 dargestellt. Auch hier bildete sich ein wärmebeeinflusster Bereich 6 als Bestandteil des Sicherheitselements S aus. Dies kann durch erhöhen der Anzahl der Bestrahlungsvorgänge bei unveränderter

Fläche des Brennflecks, durch eine Reduzierung der verwendeten Leistung und/oder Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit der Brennfleckbewegung im Vergleich zur Ausbildung der Ausgestaltungsvariante A erreicht werden.

Ausgestaltungsvariante D zeigt, wie durch die Veränderung der Prozesspara- meter des Laserstahls 3 die Geometrie der Abtragsspur 2, der Behandlungsspur 5 und des wärmebeeinflussten Bereichs 6 im Vergleich zur Ausgestaltungsvariante A erreicht werden kann. Dabei kann, wie folgt vorgegangen werden: Es wird die Anzahl der Bestrahlungsvorgänge bei unveränderter Fläche des Brennflecks erhöht, die verwendete Leistung wird gesteigert und/oder die Vorschubgeschwindigkeit vergrößert.

Alternativ kann, wie in Ausgestaltungsvariante E dargestellt, bei einer solchen thermischen Behandlung auch der Oberflächenspannungszustand des aufgeschmolzenen Materials so ausgenutzt werden, dass eine im Querschnitt dreieckige wiedererstarrte Spur ausgebildet wird. Dies kann erreicht werden, indem gegenüber der Ausgestaltungsvariante A, wie folgt vorgegangen wird: Es wird die Anzahl der Bestrahlungsvorgänge bei unveränderter Fläche des Brennflecks erhöht, die verwendete Leistung wird reduziert und/oder die Vorschubgeschwindigkeit der Brennfleckbewegung des Energiestrahls wird her- abgesetzt.

Figur 3A zeigt schematisch das Messprinzip zur Detektion eines magnetisch wirksamen Sicherheitselementes S, das mittels der Ausgestaltungsvariante C aus Figur 2 durch eine mittels Laserstrahl 3 ausgebildete Spur entsteht.

Wird im zu untersuchenden Bereich 10a ein magnetischer Fluss 8 in das Bauteil 1 induziert, trifft dieser auf den Bereich des entfernten Werkstoffs im Bereich der Abtragsspur 2 und an der Grenzfläche von Werkstoff und Luft bilden sich Potentiale mit entsprechender magnetischer Struktur aus, die wiederum zu unidirektionalen, von lokal begrenzt ausgebildeten magnetischen Polen 9 ausgehenden magnetischen Streufeldern 7 führen. Das Bauteil 1 kann alternativ auch mittels statischer magnetischer Felder magnetisiert werden.

Die senkrechte Feldkomponente der magnetischen Streufelder 7 kann unter Verwendung einer Detektionseinheit 10 erfasst, und durch eine Auswerteeinheit eine grafische Darstellung 11 an eine Anzeigeeinrichtung übermittelt werden. Eine Alternative zur Detektion der senkrechten Feldkomponente der magnetischen Streufelder 7 ist die Bestimmung der magnetischen Struktur im Bereich der magnetischen Pole 9. Figur 3B zeigt eine Variante, bei der alternierende Magnetfelder in das Bauteil

1 eingebracht werden. Hier entstehen besagte magnetische Pole 9 im Bereich 5 des aufgeschmolzenen und rasch erstarrten magnetischen Werkstoffes, wobei eine Phasenumwandlung je nach Legierung stattfinden kann. Figur 4 ist eine prinzipielle Schnittdarstellung der Ausbildung eines Sicherheitselements S in Form einer Abtragsspur 2 und dem Aufbringen einer opaken Deckschicht 12 aus einer Farbpigment-, Lack-, Polyether-, Calciumsulfat- Dihydrat- oder Epoxidharzschicht auf die Oberfläche la eines Bauteils 1. Die Deckschicht 12 verbirgt das Sicherheitselement S vor einer Wahrnehmung mit bloßem Auge oder durch haptisches Erfühlen.

Figur 5 stellt eine prinzipielle Ausbildung eines beispielhaften Sicherheitselements S während eines generativen Fertigungsverfahrens dar. Während der auftragenden Fertigung wird ein nichtmagnetischer Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium, schichtweise als Pulver 14 auf ein Substrat 13 aufgetragen und mittels eines Laserstrahls 3 gesintert (Figur 5A). Dabei werden lokal definierte Aussparungen 15 ausgebildet. Diese Aussparungen 15 bilden die geometrische Form eines Produkt- oder Firmenlogos aus, das als Sicherheitselement S dienen soll. Die Aussparungen 15 sollen nach der Fertigstellung des Bauteils 1 in einem maximalen Abstand von 1 mm, bevorzugt 0,3 mm, zur Oberfläche la des Bauteils 1 angeordnet sein. Die Breite und die Höhe der Aussparungen 15 liegen im Bereich von 50 μιη bis 370 μιη. In die Aussparungen 15 wird anschließend ein sich vom Werkstoff des Bauteils

1 unterscheidender magnetischer Werkstoff 16, wie beispielsweise eine fer- romagnetische Eisenlegierung eingebracht (Figur 5B). Das Pulver des eingebrachten Werkstoffs 16 sollte eine dem Werkstoff des Bauteils verschiedene Permeabilität aufweisen, d.h. sie sollten üblicherweise äußere Magnetfelder im Inneren mit einem größeren Faktor verstärken. Der eingebrachte Werkstoff 16 wird mittels eines Laserstrahls 3 lokal aufgeschmolzen, so dass diese die Querschnittsform 17 des vorher ausgebildeten Freiraumes annimmt (Figur 5C und 5D). In einer alternativen Ausführungsvariante kann der eingebrachte Werkstoff in seiner ursprünglichen Form belassen werden.

Durch das Aufbringen einer zusätzlichen Deckschicht 12 aus dem Grundwerkstoff oder einem sich vom Grundwerkstoff unterscheidenden Werkstoff kann eine Versiegelung des Sicherheitselements S auf der Oberfläche la des Bauteils 1 erfolgen (Figur 5E), so dass eine optische und/oder haptische Erkennung ohne Hilfsmittel nicht möglich ist.