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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gussform zum Formen eines Formteils, insbesondere eines Kunststoffformteils, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gussform sowie ein mittels der Gussform hergestelltes Formteil.
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Bei der Herstellung von Massenartikeln, insbesondere aus Kunststoff, kann es wünschenswert sein, die Artikel jeweils mit einem Sicherheitsmerkmal auszustatten. Auf diese Weise kann die Echtheit eines Artikels nachgewiesen und nachgeprüft werden. Gleichzeitig wird eine Fälschung entsprechender Artikel zumindest erheblich erschwert.
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Bei Artikeln aus Kunststoff ist es beispielsweise möglich, als Sicherheitsmerkmal spezielle Stoffe, beispielsweise Farb- oder Lumineszenzstoffe, in die Kunststoffmasse einzubringen. Diese Art der Sicherung ist allerdings vergleichsweise teuer. Aufwändig und teuer ist auch das Bedrucken der hergestellten Artikel mit einem Sicherheitsmerkmal. Dies gilt insbesondere für solche Artikel, die beispielsweise mittels einer Gussform hergestellt worden sind und keine plane Oberfläche besitzen, die einfach bedruckbar ist. Zudem sind gedruckte Sicherheitsmerkmale, abhängig von der verwendeten Drucktechnik, vergleichsweise leicht nachzuahmen.
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Aus der Herstellung von Formteilen mittels Gießens, z. B. gemäß der
DE 199 25 674 A1 , ist es bekannt, ein Codeplättchen an einer Gussformoberfläche anzuordnen. Dieses Codeplättchen ruft dann bei dem mittels der Gussform herstellten Formteil eine dreidimensionale Markierung hervor, womit das entsprechende Formteil z. B. mit einer fortlaufenden Kennzeichnung versehen wird.
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In der
DE 10 2008 024 906 B3 wird ein weiteres Verfahren zum Markieren von mittels einer Gussform hergestellten Formteilen vorgeschlagen. Dazu umfasst die Gussform an einer Stelle positionsvariable Mittel, beispielsweise matrixförmig angeordnete, verschiebbare Kolben. Durch vorgegebenes Verschieben der Kolben kann der Formbereich der Gussform an dieser Stelle derart verändert werden, dass an der Oberfläche des Formteils eine individuelle Markierung aus Hervorstehungen erzeugt wird, welche als Matrixcode interpretiert werden kann.
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Beide Verfahren sind vergleichsweise aufwändig und verteuern die Herstellung der Formteile. Gleichzeitig eignen sich die erzeugten Markierungen nicht als Sicherheitsmerkmale, da sie vergleichsweise einfach zu fälschen sind.
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Auf der anderen Seite ist es aus der Herstellung von Sicherheitsdokumenten, wie z. B. Banknoten, Reisedokumenten und dergleichen, bekannt, Sicherheitsmerkmale, welche dreidimensionale Strukturen umfassen, wie z. B. Beugungsstrukturen oder andere Reliefmuster, durch Prägen herzustellen. Diese Technik ist allerdings auf beliebige, mittels einer Gussform hergestellte Formteile in der Regel nicht anwendbar. Zum einen könnte ein notwendiger Prägedruck das Formteil beschädigen oder gar zerstören, insbesondere im Fall von zumindest teilweise hohlen Formteilen. Zum anderen wäre zum Prägen ein zusätzlicher Produktionsschritt notwendig, welcher die Herstellung der Formteile erheblich verteuern würde.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, beliebige mittels einer Gussform herstellbare Formteile auf einfache und kostengünstige Weise mit einem Sicherheitsmerkmal ausstatten zu können sowie entsprechende Formteile bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Gussform, einen Strukturabschnitt für die Gussform, ein Verfahren zur Herstellung der Gussform mit dem Strukturabschnitt sowie durch ein Formteil mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Gussform zum Formen eines Formteils, insbesondere eines Kunststoffformteils, umfasst an einer Oberfläche, d. h. an einer dem zu formenden Formteil zugewandten Fläche, einen Strukturabschnitt. Der Strukturabschnitt kann separat von der restlichen Gussform hergestellt werden und als entfernbar in der Gussform anordenbares Bauteil vorgesehen sein oder alternativ einteilig mit der Gussform ausgebildet sein. Der Strukturabschnitt ist eingerichtet, bei einem mittels der Gussform geformten Formteil eine dreidimensionale Markierungsstruktur zu bewirken. Erfindungsgemäß umfasst der Strukturabschnitt Mikrostrukturen. Diese Mikrostrukturen sind derart ausgebildet, dass die durch den Strukturabschnitt bewirkte Markierungsstruktur in dem Formteil ein Sicherheitsmerkmal des Formteils bildet.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer solchen Gussform mit entsprechendem Strukturabschnitt werden erfindungsgemäß in den Strukturabschnitt Mikrostrukturen derart eingebracht und ausgebildet, dass, wenn der Strukturabschnitt in vorgesehener Weise in der Gussform angeordnet ist, die durch den Strukturabschnitt beim Formen des Formteils bewirkte Markierungsstruktur des Formteils ein Sicherheitsmerkmal des Formteils bildet.
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Ein erfindungsgemäßes Formteil, insbesondere aus Kunststoff, kann mittels der erfindungsgemäßen Gussform, welche einen beschriebenen Strukturabschnitt umfasst, hergestellt werden. Das Formteil umfasst demnach eine durch einen Strukturabschnitt einer Gussform bewirkte dreidimensionale Markierungsstruktur. Diese Markierungsstruktur umfasst erfindungsgemäß durch Mikrostrukturen des Strukturabschnitts der Gussform bewirkte, komplementäre Mikrostrukturen und bildet ein Sicherheitsmerkmal des Formteils.
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Dadurch, dass der Strukturabschnitt der Gussform Mikrostrukturen umfasst, welche beim Formen des Formteils als komplementäre Mikrostrukturen auf dem Formteil gebildet werden, entsteht bereits während des Urformens des Formteils ein Sicherheitsmerkmal in dem Formteil, d. h. es sind keine separaten Herstellungsprozesse notwendig, wie beispielsweise Aufdrucken oder Prägen, um das Sicherheitsmerkmal auf oder in das Formteil auf- oder einzubringen. Es ist lediglich notwendig, einmalig den Strukturabschnitt in der bzw. für die Gussform bereitzustellen. Danach kann eine Massenproduktion entsprechender Formteile in bekannter Weise stattfinden. Die Herstellung des Formteils betreffende Produktionsprozesse müssen nicht verändert werden. Auf diese Weise kann die Herstellung von mit Sicherheitsmerkmalen ausgestatteten Formteilen einfach und kostengünstig erfolgen.
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Aufgrund der Mikrostrukturen in dem Strukturabschnitt wird in dem Formteil ein Sicherheitsmerkmal gebildet, welches einerseits die Echtheit des Formteils aufgrund der individuellen Ausprägung der Mikrostrukturen eindeutig belegt und andererseits wegen der Komplexität der Mikrostrukturen praktisch nicht gefälscht werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Strukturabschnitt Mikrostrukturen in Form komplexer Linienmuster, insbesondere in Form von Guillochen. Andere Linienmuster und Linienanordnungen sind gleichfalls möglich, beispielsweise Rasterstrukturen, welche eine oder mehrere Bereiche mit parallel verlaufenden Linien umfassen. Dabei können die Linien aneinander angrenzender Bereiche verschiedene Verlaufsrichtungen aufweisen, beispielsweise senkrecht oder in einem anderen vorgegebenen Winkel zueinander verlaufen. Alternativ oder zusätzlich zu Linien können auch andere Strukturelemente, beispielsweise Punkte oder dergleichen, Teil der Mikrostrukturen sein. Verschiedene Strukturen wie Linien oder Punkte können sich dabei auch kreuzen oder zumindest teilweise überlappen, um verschiedene Effekte zu erzeugen. Die vorstehend beschriebenen Muster sind also einerseits leicht erkennbar und eignen sich daher als Echtheitsmerkmal. Auf der anderen Seite sind solche Muster wegen ihrer Komplexität kaum zu Fälschen, eignen sich also in besonderer Weise als Fälschungsschutz.
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Die Mikrostrukturen weisen dabei vorzugsweise eine Tiefe von ca. 10 bis 500 um, bevorzugt zwischen ca. 30 und 300 μm auf. Die Breite der Linien oder Durchmesser der Punkte der Mikrostrukturen liegt in einen Bereich von ca. 20 bis 1000 μm, bevorzugt zwischen ca. 50 bis 500 μm. Die dreidimensionale Form der Mikrostrukturen kann verschieden ausfallen. Eine Linienstruktur kann im Querschnitt beispielsweise eine dreiecksförmige, sinusförmige, trapezförmige oder ähnliche Struktur aufweisen. Die Flankensteilheit einer solchen eine Linie bildenden Mikrostruktur kann variieren. Punkte können durch zylinder- oder pyramidenförmige Strukturen dargestellt werden. Ein Strukturabschnitt kann insbesondere Mikrostrukturen verschiedener Form, Ausprägung und Dimension umfassen.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Strukturabschnitt auch Mikrostrukturen in Form quasizufälliger oder echt zufälliger Muster umfassen. Auch zufällige Muster können charakteristische Strukturmerkmale tragen, weshalb sie als Echtheitsmerkmal geeignet sind. Weiterhin bieten solche zufälligen Muster einen besonders guten Fälschungsschutz, da es praktisch unmöglich ist, ein mittels eines zufälligen Prozesses erzeugtes Muster nachzuahmen. Die räumlichen Dimensionen der zufälligen Strukturen liegen vorzugsweise in den vorstehend angegebenen Bereichen.
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Entsprechend entstehen beim Urformen mit einer Gussform, welche derartige Strukturabschnitte umfasst, Formteile, welche Sicherheitsmerkmale mit zu den Mikrostrukturen des jeweiligen Strukturabschnitts komplementäre Mikrostrukturen umfassen, wobei die komplementären Mikrostrukturen dann – komplementäre – komplexe Linienmuster und/oder – komplementäre – zufällige Muster beinhalten.
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Als Urformprozesse beim Herstellen erfindungsgemäßer Formteile kommen bekannte Verfahren zur Anwendung, insbesondere Spritzgießen. Es können damit im Wesentlichen beliebige Formteile hergestellt werden.
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Vorzugsweise sind in dem Strukturabschnitt Mikrostrukturen vorgesehen, welche lediglich mittels aufwändiger technischer Verfahren herstellbar sind. D. h. potentielle Fälscher müssten, um eine erfindungsgemäße Gussform bzw. einen erfindungsgemäßen Strukturabschnitt für die Gussform auch nur einigermaßen nachahmen zu können, im Besitz sowohl großen technischen Know-hows als insbesondere auch komplexer und in der Regel sehr teurer Geräte und Maschinen sein. Eine Fälschung einer nicht allzu großen Menge von Formteilen wäre bereits aus Kostengründen nicht lukrativ, da die Werkzeuge zur Fälschung notwendigerweise, wenn überhaupt beschaffbar, sehr teuer wären. Bereits auf diese Weise kann ein Fälschen der Sicherheitsmerkmale der Formteile verhindert, zumindest aber erheblich erschwert werden. Die Komplexität der Mikrostrukturen selbst macht ein Fälschen oder Nachahmen zusätzlich schwer, insbesondere im Zusammenhang mit zufälligen Mustern in den Mikrostrukturen.
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Die Mikrostrukturen in dem Strukturabschnitt können beispielsweise mittels Gravur, insbesondere Stahlstichgravur, hergestellt werden, vergleichbar mit der Gravur von Druckplatten oder -zylindern im Stahlstichtiefdruck bei der Herstellung von Banknoten. Auf diese Weise lassen sich sehr feine und charakteristische Linienmuster erzeugen, welche mit anderen, einfacheren Herstellungsverfahren kaum erreichbar sind. Alternativ können Mikrostrukturen in Form feinster Linien, Punkten und dergleichen oder in Form quasizufälliger Strukturen auch mittels Laserablation hergestellt werden. Auch hierzu, wie zu vorstehend genannter Gravur, ist komplexes Fachwissen und aufwändiges technisches Gerät erforderlich. Alleine die Härte der Materialien, insbesondere Stahl, aus denen gewöhnlich eine erfindungsgemäße Gussform bzw. ein erfindungsgemäßer Strukturabschnitt einer solchen Gussform hergestellt werden, erfordern genannte Verfahren, um überhaupt Mikrostrukturen in dem Strukturabschnitt bilden zu können. Im Falle eines besonders harten Materials kann deshalb als Mikrostruktur eine einfache Linienstruktur aus feinen Linien ausreichend sein. Ein entsprechend hartes Material ist nur mit den beschriebenen Techniken und Geräten derart bearbeitbar, dass solche feinen Linienstrukturen entstehen.
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Um Mikrostrukturen herzustellen, welche echt zufällige Muster umfassen, eignen sich Verfahren aus der Oberflächenbehandlung, beispielsweise Strahlverfahren wie Sandstrahlen, Kugelstrahlen oder dergleichen. Solche Verfahren stehen einem potentiellen Fälscher zwar leichter zur Verfügung als die vorgenannten, hochtechnischen Verfahren. Allerdings kann es prinzipbedingt nicht gelingen, ein einmal erzeugtes, echt zufälliges Muster erneut in der genau gleichen Weise zu erzeugen. Insofern eignen sich auch derartig hergestellte Mikrostrukturen zum Bilden von Sicherheitsmerkmalen.
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Wie bereits erwähnt, kann der Strukturabschnitt gemäß einer ersten Ausführungsform einteilig mit der Gussform ausgebildet sein. Dabei werden die Mikrostrukturen direkt in den Abschnitt der Gussform eingebracht, welcher dem Strukturabschnitt entspricht.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird der Strukturabschnitt mit den Mikrostrukturen separat von der restlichen Gussform bereitgestellt. D. h. eine entsprechende Gussform ist eingerichtet, einen solchen Strukturabschnitt entfernbar aufzunehmen. Der Strukturabschnitt ist seinerseits eingerichtet, in einer Gussform derart angeordnet zu werden, dass diese zum Formen von Formteilen in der vorstehend beschrieben Weise eingesetzt werden kann. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, in eine Gussform nacheinander verschiedene Strukturabschnitte einzusetzen. Dies kann sinnvoll sein, wenn ein Strukturabschnitt beispielsweise aufgrund von Abnutzung ersetzt werden muss, die Gussform an sich aber noch einsetzbar ist. Weiter wird es möglich, im Zusammenhang mit einer Gussform verschiedene, voneinander abweichende Strukturabschnitte zu verwenden. Dies macht es möglich, beispielsweise verschiedene Chargen von mittels der Gussform hergestellten Formteilen mit entsprechend voneinander abweichenden Sicherheitsmerkmalen auszustatten. Schließlich ist es möglich, einen Strukturabschnitt in verschiedenen Gussformen einzusetzen, welche jeweils geeignet sind, den Strukturabschnitt aufzunehmen. Auf diese Weise können verschieden geformte Formteile mit den gleichen Sicherheitsmerkmalen versehen werden.
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Darin zeigen:
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1A eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Strukturabschnitts einer Gussform,
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1B eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Strukturabschnitts einer Gussform,
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2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gussform mit dem Strukturabschnitt aus 1A und
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3 ein Formteil, welches mittels der Gussform aus 2 hergestellt worden ist.
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In 2 ist eine Gussform 100 zum Formen von Formteilen 200 (vgl. 3), insbesondere Kunststoffformteilen, schematisch dargestellt. Ein Strukturabschnitt 10 der Gussform ist in 1A ausschnittsweise vergrößert gezeigt. 1B zeigt einen Ausschnitt eines alternativen Strukturabschnitts 10'.
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Der Strukturabschnitt 10 in 1A ist mit Mikrostrukturen 12 versehen, welche im gezeigten Beispiel in Form eines Guillochenmusters 14 ausgebildet sind. Die Mikrostrukturen 12 sind dabei in das Material des Strukturabschnitts 10 eingraviert worden, vorzugsweise mittels Stahlstichgravur. Die Tiefe der eingravierten Linien liegt je nach vorgesehenem Muster und Anwendungszusammenhang in einem Bereich von 10 bis 500 μm, vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 300 μm. Die Breite der Linien liegt in einem Bereich von 20 bis 1000 μm, vorzugsweise zwischen 50 und 500 μm. Alternativ können Mikrostrukturen 12, insbesondere feine Linien- oder Punktstrukturen und dergleichen sowie quasizufällige Strukturen, auch mittels Laserablation in den Strukturabschnitt 10 eingebracht werden.
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Die Mikrostrukturen 12 des Strukturabschnitts 10' aus 1B sind in Form eines echt zufälligen Musters 16 ausgebildet. Dazu ist der Strukturabschnitt 10' in dem entsprechenden Bereich sandgestrahlt worden. Ähnliche bekannte Verfahren aus der Oberflächenbehandlung können verwendet werden, um zufällige, dreidimensionale Muster in die Oberfläche des Strukturabschnitts 10' einzubringen, beispielsweise Kugelstrahlen.
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Es ist möglich, in einem Strukturabschnitt 10, 10' verschiedene Arten von Mikrostrukturen 12 vorzusehen, insbesondere können gleichzeitig zufällig erzeugte und nicht zufällige Mikrostrukturen 12 vorgesehen sein. Die jeweiligen Mikrostrukturen 12 können dabei in getrennten, beispielsweise aneinander angrenzenden Bereichen des Strukturabschnitts 10, 10' angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass Bereiche mit verschiedenartigen Mikrostrukturen 12 zumindest teilweise überlappen oder durch unstrukturierte Areale getrennt sind.
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Wie in 2 durch die gestrichelte Linie angedeutet, ist der Strukturabschnitt 10 als separates Bauteil ausgebildet, welches in eine dafür in der Gussform 100 vorgesehene Ausnehmung eingesetzt wird. D. h. der Strukturabschnitt 10 ist aus der Gussform 100 entfernbar und austauschbar. Die Ausnehmung in der Gussform 100 kann dann, beispielsweise zum Herstellen einer weiteren Charge von Formteilen, einen anderen Strukturabschnitt, beispielsweise den Strukturabschnitt 10' aus 1B, aufnehmen. In gleicher Weise kann der Strukturabschnitt 10 in einer andere Gussform (nicht gezeigt), die dazu entsprechend eingerichtet ist, angeordnet werden.
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Alternativ kann der Strukturabschnitt 10 einteilig mit der Gussform 100 ausgebildet sein. Dazu werden die Mikrostrukturen 12, welche den Strukturabschnitt 10 auszeichnen, direkt in die entsprechende Oberfläche der Gussform 100 eingebracht, welche beim Formen von Formteilen 200 denselben zugewandt ist.
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Mit bekannten Urformverfahren, insbesondere durch Spritzgießen, kann nun mittels der Gussform 100 ein in 3 schematisch dargestelltes Formteil 200 hergestellt werden. Der an der beim Formen dem Formteil 200 zugewandten Oberfläche der Gussform 100 angeordnete Strukturabschnitt 10 bewirkt eine dreidimensionale Markierungsstruktur 220 an einer entsprechenden Oberfläche des Formteils 200. Die Markierungsstruktur 220 umfasst demnach Mikrostrukturen 212, welche komplementär zu den Mikrostrukturen 12 des Strukturabschnitts 10 ausgeformt sind.
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Die Markierungsstruktur 220 stellt gleichzeitig ein Sicherheitsmerkmal 230 des Formteils 200 dar. Aufgrund des charakteristischen Aussehens, beispielsweise durch das komplementäre Guillochenmuster, ist das Sicherheitsmerkmal 230 leicht als solches zu erkennen und von davon abweichenden Mustern zu unterscheiden. Auf der anderen Seite kann das Sicherheitsmerkmal 230 kaum gefälscht oder nachgeahmt werden. Dazu wäre zumindest erhebliches technisches Wissen sowie komplexes und teures Gerät erforderlich. Die komplexe Linienstruktur erschwert ein Fälschen überdies. Im Falle echt zufälliger Muster als Mikrostruktur bildet gerade die Zufälligkeit der Struktur, welche nicht zu reproduzieren ist, den besten Fälschungsschutz für ein entsprechendes Sicherheitsmerkmal.
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Vorzugsweise ist der Strukturabschnitt 10 in der Gussform 100 an einer derartigen Stelle angeordnet, dass das beim Formen resultierende Sicherheitsmerkmal 230 an einer Stelle des Formteils 200 angeordnet ist, an der die das Sicherheitsmerkmal 230 bildende Markierungsstruktur 220 weder das Design noch die Funktion des Formteils 200 einschränkt, das Sicherheitsmerkmal 230 aber gleichzeitig einfach zu prüfen ist. Dazu eignet sich beispielsweise, so vorhanden, eine Unterseite oder Standfläche des Formteils 200.
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Das Sicherheitsmerkmal 230 des Formteils 200 kann auf verschiedene Weise und mit verschiedener Qualität geprüft werden. Ein Endverbraucher beispielsweise wird in erster Linie prüfen, ob das Sicherheitsmerkmal 230 überhaupt vorhanden ist und ob es, auf den ersten Blick, das erwartete Aussehen hat. Ein Hersteller des Formteils 200 kann ein Sicherheitsmerkmal 230, wenn der Verdacht einer Fälschung vorliegt, beispielsweise bildlich erfassen, z. B. mittels einer Kamera, und mit einem zu diesem Zweck gespeicherten Bild des Originals des Sicherheitsmerkmals vergleichen. Letzte Gewissheit über die Echtheit des Sicherheitsmerkmals 230 können schließlich umfangreiche Laboruntersuchungen erbringen, bei denen das Sicherheitsmerkmal 230, beispielsweise mittels Lasers, genau analysiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19925674 A1 [0004]
- DE 102008024906 B3 [0005]
