CH715833A1 - Schlüssel, Herstellungsverfahren und Identifikationssystem. - Google Patents

Abstract

Eine Schlüsselpartie wird durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt. Dabei wird die Erkenntnis genutzt, dass sich bei additiven Fertigungsverfahren mindestens unter geeigneten Voraussetzungen Inhomogenitäten in der Struktur des gefertigten Körpers ergeben. Gemäss der Erfindung werden diese Inhomogenitäten genutzt um die Schlüsselinformation zu bilden. Dies geschieht, indem mindestens eine Messgrösse, die von diesen Inhomogenitäten abhängig ist, anschliessend an die Herstellung der Schlüsselpartie ausgelesen und erfasst wird. Sie bildet dadurch die Codierung oder mindestens einen Teil davon.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft Schlüssel, Verfahren zur Herstellung von Schlüsseln sowie schlüsselbasierte Systeme.

[0002] Schlüsselbasierte Systeme sind Systeme, bei welchen möglichen Nutzern codierte Schlüssel zur Verfügung gestellt werden, welche auf geeignete Weise, bspw. mechanisch und/oder elektronisch, prüfbar sind und bei Stimmigkeit der Codierung dem Nutzer eine Berechtigung verleihen. Besonders verbreitet sind Schliesssysteme, bei welchen ein passender Schlüssel eine Schlosseinrichtung, bspw. mit einem Schliesszylinder, betätigen kann oder deren Betätigung freigibt, während eine solche Betätigung nicht möglich ist, wenn kein oder nur ein nicht passender Schlüssel vorhanden ist. Andere schlüsselbasierte Systeme berechtigen den Nutzer eines passenden Schlüssels zu anderen Handlungen, bspw. zur Betätigung einer Vorrichtung, zum Zugang zu einem Computersystem, etc.

[0003] Besonders bekannt sind einerseits mechanisch codierte Schlüssel und andererseits Schlüssel mit elektronischer Codierung. Bei mechanisch codierten Schlüsseln liegt die Codierung in Form von am Schlüssel spezifisch angebrachten mechanischen Merkmalen vor, bspw. eines schlüsselspezifischen Zackenprofils oder eines Musters von Bohrungen oder Bahnen, welche durch geeignete mechanische Abtastmittel der Schlosseinrichtung abgetastet werden. Die Schlosseinrichtung kann bspw. einen Schliesszylinder beinhalten, dessen bewegliches Element (Zylinderkern, Rotor) in einem gehäusefesten Element (Stator) bewegt werden kann um ein Schloss zu betätigen, falls die Codierung des Schlüssels zu derjenigen der Abtasteinrichtung (bspw. mechanische Zuhaltungen) passt.

[0004] Elektronisch codierte Schlüssel können physisch sehr unterschiedliche Formen haben. Bekannt sind bspw. Schlüssel in der Form eines konventionellen mechanischen Schlüssels mit Schlüsselschaft - eventuell mit zusätzlicher mechanischer Codierung - und Schlüsselreide, wobei zusätzlich ein Chip mit einer elektronischen Codierung eingebaut ist, die von einer Leseeinrichtung auslesbar ist. Ebenfalls bekannt sind bspw. Schlüssel in Form von Chipkarten. Bei elektronischen Schlüsseln erfolgt die Entscheidung über eine Berechtigung des Schlüssels für die vorliegende Schlosseinrichtung oder andere Berechtigungseinrichtung des schlüsselbasierten Systems anhand eines geeigneten Authentifizierungsprozesses.

[0005] Nebst der Freigabe einer Rotationsbewegung eines Schliesszylinder-Rotors in einem Schliesszylinder-Stator kommen ergänzend oder alternativ noch viele weitere Möglichkeiten in Frage, wie die Schlosseinrichtung auf eine erkannte Berechtigung reagiert, darunter das elektromechanische Koppeln oder Entkoppeln von Teilen eine Schlosses relativ zueinander, oder die Freigabe einer elektronischen Transaktion etc. Im Allgemeinsten Fall wird bei vorliegender Berechtigung dem den Schlüssel tragenden Benutzer ermöglicht, eine Handlung an der Einrichtung vorzunehmen, welche er ohne diese Berechtigung nicht vornehmen könnte, und/oder eine solche Handlung wird von der Einrichtung selbsttätig vorgenommen.

[0006] Allen bekannten schlüsselbasierten Systemen ist gemeinsam, dass verhindert werden sollte, dass Unberechtigte einen Schlüssel kopieren können. Bei mechanischen Schlüsseln kann ein gewisser Kopierschutz über eine komplizierte, nur schwierig zu fertigende Ausgestaltung, unter Umständen mit beweglichen Teilen erwirkt werden. Mit genügend grossem Aufwand kann ein solcher Kopierschutz aber überwunden werden. Für elektronische Schlüssel gibt es elektronische Kopierschutzsysteme, die aber auch ihre Grenzen haben.

[0007] In der WO 2016/062407 wird ein quantenphysikalisch codierter metallischer Schlüssel vorgeschlagen, dessen Codierung durch quantenphysikalische Änderungen im Metallgefüge gebildet ist, die weder sichtbar noch tastbar sind. Das Auslesen erfolgt über sogenannte elektromagnetische Abtastung. Auf diese Weise soll der Schlüssel nicht oder nur mit erheblichem Aufwand kopierbar sein. Die WO 2016/062407 schweigt sich weitgehend darüber aus, wie eine solche quantenphysikalische Codierung implementiert werden kann. Unabhängig davon wird bei einer konkreten Umsetzung die Änderung im Metallgefüge auf eine bestimmte Weise anhand von bestimmten Regeln durchzuführen sein, welche Regeln die Codierung beinhalten. Mindestens für jemanden, der diese Regeln für einen konkreten Schlüssel kennt - sei es, dass er sie auf legalem oder illegalem Weg erworben hat - wird es daher möglich sein, einen bestehenden Schlüssel erneut herzustellen bzw. eben zu kopieren. Das ist nebst der ungelösten Frage nach der konkreten Implementierbarkeit ein zweiter Nachteil der Lehre von WO 2016/062407.

[0008] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Identifikationssystem, beispielsweise Schliesssystem, zur Verfügung zu stellen, welche Nachteile des Standes der Technik überwindet und welches insbesondere den Schutz vor nicht autorisierten Kopien verbessert. Ebenso Aufgaben der Erfindung sind das zur-Verfügung-Stellen eines Schlüssels für ein solches Identifikationssystem, das zur-Verfügung-Stellen eines entsprechendes Herstellungsverfahrens und/oder das zur-Verfügung-Stellen einer Verwendung.

[0009] Gemäss einem Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, einen Identifikationsbereich durch ein additives Fertigungsverfahren herzustellen. Additive Fertigungsverfahren (auch additive Herstellungsverfahren oder manchmal generative Fertigungsverfahren genannt, die bekanntesten davon werden oft auch „3D-Druckverfahren“ genannt) wurden bereits zur Herstellung von mechanischen Schlüsseln vorgeschlagen, indem sie sich gut dafür eignen, individuell mechanisch codierte Identifikationsbereiche, beispielsweise Schäfte mechanischer Schlüssel, herzustellen. Im Gegensatz zu diesen Ansätzen aus dem Stand der Technik beruht die Erfindung aber nicht darauf, dass gezielt individuell geformte Schlüssel hergestellt werden, mit geometrischen Codierungsmerkmalen (Löchern, Zacken oder dergleichen) an dafür vorgesehenen Positionen. Vielmehr wird gemäss dem Ansatz der Erfindung die Erkenntnis genutzt, dass sich bei additiven Fertigungsverfahren mindestens unter geeigneten Voraussetzungen Inhomogenitäten in der Struktur des gefertigten Körpers ergeben. Diese folgen beispielsweise aus einer komplexen und nicht deterministisch vorhersehbaren Dynamik des Schmelzbades, das sich bei Anwendung des Verfahrens ergibt. Gemäss der Erfindung werden diese Inhomogenitäten genutzt um die Identifikationsinformationen, d.h. beispielsweise die Schlüsselinformation, zu bilden. Dies geschieht, indem mindestens eine Messgrösse, die von diesen Inhomogenitäten abhängig ist, anschliessend an die Herstellung des Identifikationsbereichs ausgelesen und erfasst wird. Er bildet dadurch die Identifikationsinformation mit der Codierung oder mindestens einen Teil davon. Der Berechtigungseinrichtung oder anderen Identifikationseinrichtung werden dann diese Codierungsdaten - unter Umständen weiterverarbeitet - zur Verfügung gestellt. Die Identifizierung - bspw. verbunden mit einer Entscheidung über eine Berechtigung eines den Identifikationsbereich tragenden Schlüssels - wird anschliessend jeweils anhand der Resultate einer Messung der mindestens einen Messgrösse durchgeführt. Das kann bedeuten: Ist der Identifikationsbereich identisch mit einem zuvor erfassten, eine Berechtigung tragenden Identifikationsbereich (bspw. als Teil eines berechtigten Schlüssels), liegt eine Berechtigung vor. Ergibt die Messung hingegen, dass der Identifikationsbereich keiner derjenigen ist, dessen Codierungsdaten vorliegen und entsprechend vermerkt sind (bspw. zu einem berechtigten Schlüssel gehören), gibt es auch keine Berechtigung.

[0010] Der Begriff „Berechtigungseinrichtung“ bezeichnet im vorliegenden Text eine Schlosseinrichtung, bspw. einen Schliesszylinder oder eine andere Einrichtung, die abhängig von einer ausgelesenen, die Codierung bildenden Identifikationsinformation dessen Benutzer zur Vornahme einer Handlung (bspw. das Entriegeln) berechtigt oder nicht.

[0011] Im Unterschied zum Stand der Technik wird gemäss einem Ansatz der vorliegenden Erfindung also nicht zuerst eine Codierung festgelegt und dann ein Schlüssel mit der vorgegebenen Codierung gefertigt. Vielmehr erfolgt umgekehrt zuerst die Herstellung des Schlüssels mit dem Identifikationsbereich. Erst dann folgt ein Auslesen einer Codierung, die sich aufgrund von nicht abschliessend steuerbaren Fluktuationen im Herstellungsverfahren und einer daraus resultierenden unikatären Struktur des Identifikationsbereichs ergibt. Diese Codierung wird anschliessend abgespeichert, wobei direkte Messdaten oder davon abgeleitete Daten als die Codierung in Frage kommen.

[0012] Daraus ergibt sich die fehlende Kopierbarkeit als intrinsische Eigenschaft des Schlüssels von selbst. Auch wenn bei einer erneuten Schlüsselfertigung die exakt gleichen Bedingungen herrschen, wird aufgrund der nicht steuerbaren Fluktuation der zweite, aus der erneuten Fertigung resultierende Schlüssel nicht identisch sein. Diesbezüglich ist der erfindungsgemässe Ansatz vergleichbar mit dem Backen von Brot: Auch wenn ein Bäcker zweimal genau dieselbe Teigmischung verwendet und zu exakt den gleichen Bedingungen bäckt, wird doch die Anordnung und Verteilung der im Brot resultierenden Poren stets eine andere sein. Die fehlende Identität nutzt die vorliegende Erfindung aus.

[0013] Eine weitere Anwendung eines erfindungsgemässen Identifikationssystems nebst der Anwendung für Schlüssel und Berechtigungseinrichtungen liegt in der Gewährleistung einer Rückverfolgbarkeit und/oder Fälschungssicherheit. Beispielsweise bei einem Fertigungsverfahren können gefertigte an sich identische Teile auf erfindungsgemässe Weise mit einem Identifikationsbereich versehen werden, und kann dieser Identifikationsbereich anschliessend mit einer Leseeinrichtung erfasst werden. Später ist jederzeit eine Identifikation der Teile durch erneutes Auslesen des Identifikationsbereichs möglich. Im Gegensatz zum Anbringen einer Seriennummer, eines deterministischen Codes oder dergleichen ist die Identifikation auch bei dieser Anwendung absolut manipulationssicher, indem es unmöglich ist, einen beim Originalhersteller erfassten Code nachträglich aufzubringen, beispielsweise durch einen Kopiervorgang.

[0014] Im Allgemeinen werden additive Fertigungsverfahren auf eine möglichst grosse Homogenität hin optimiert, auch wenn die Herstellung eines vollständig homogenen Körpers ein ideales, nicht erreichtes Ziel bleibt. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können im Gegensatz dazu Bedingungen (Herstellungsparameter) bei der additiven Fertigung so gewählt werden, dass sich jedoch genügend ausreichend grosse Inhomogenitäten ergeben. Auch in diesen Ausführungsformen sind die Inhomogenitäten jedoch nicht-deterministisch, d.h. nicht vollständig während der Herstellung steuerbar.

[0015] Insbesondere können die Herstellungsparameter so gewählt werden, dass sich im Vergleich zu vorgegebenen Spezifikationen gezielt eine merklich verringerte Homogenität ergibt (bspw. dass die Anzahl und/oder Grösse von Fehlstellen um mindestens einen Faktor 2, insbesondere mindestens einen Faktor 10 höher ist als bei einer Herstellung nach bekannten Spezifikationen), dass das Verfahren aber immer noch funktioniert, indem sich ein zusammenhängendes Objekt herstellen lässt.

[0016] Die durchschnittliche Verteilung der Inhomogenitäten (Anzahl und Grösse) wird so eingestellt, dass sie sowohl vom gewählten Sensor erkannt und aufgelöst werden können als auch genügend Permutationen auf der Grösse des Schlüssels bilden, um als unikatär zu gelten. Für die charakteristische Dimension D der Inhomogenitäten (Fehlstellen, Artefakte etc., bspw. Grösse der Poren oder Ausdehnung von lokalen Maxima/Minima bei einer fluktuierenden Grenzfläche) kann daher gelten, dass diese mindestens so gross sein muss wie minimale Auflösung des Sensors, aber höchstens so gross, dass genügend Inhomogenitäten und somit genügend Permutationen in einem Identifikationsbereich untergebracht werden können: Dmin,Auflosung≤DInhomogenitat≤Dmax,Permutation.

[0017] Insbesondere sind nicht bloss mikroskopische Inhomogenitäten, sondern (auch) mesoskopische (charakteristische Dimension D zwischen 1 nm und 1 µm) oder makroskopische (charakteristische Dimension D grösser als 1 µm) Inhomogenitäten vorhanden. In vielen Ausführungsformen sind mindestens makroskopische Inhomogenitäten mit einer charakteristischen Dimension von zwischen 1 µm und 1 mm messbar. Das schliesst nicht aus, dass zusätzlich Inhomogenitäten auf einer kleineren Grössenskala vorhanden sind. Entscheidend ist, dass bei einer Mittelung über die genannte Grössenskala (bspw. eben makroskopisch) Inhomogenitäten messbar und signifikant sind.

[0018] In vielen Ausführungsformen beinhalten die Inhomogenitäten Oberflächen (insbesondere durch Poren im Materialgefüge) oder Grenzflächen zwischen verschiedenen Materialien (bspw. magnetischen und nicht-magnetischen Materialien und/oder Materialien unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeiten). Es ist aber auch nicht ausgeschlossen, dass die Inhomogenitäten zwischen Bereichen mit bloss unterschiedlichen kristallografischen oder anderen Eigenschaften bestehen.

[0019] In einer Gruppe von Ausführungsbeispielen beinhaltet das additive Fertigungsverfahren, mit welchem mindestens der Identifikationsbereich hergestellt ist, das lokale Erhitzen, zum Erzeugen eines Schmelzbades, von Material mittels eingestrahlter Energie, beispielsweise eines Laserstrahls und das Verschieben des Energieeinstrahlungsortes relativ zum Material.

[0020] Eine erste Kategorie von Ausführungsbeispielen von solchen Verfahren sind Verfahren aus der Familie der Powder Bed Fusion (PBF)-Verfahren. Eine Gruppe von Beispielen von PBF-Verfahren sind die selektiven Laserschmelzverfahren (SLM).

[0021] Eine zweite Kategorie von Verfahren sind die Verfahren der Gruppe der Directed Energy Deposition (DED)-Verfahren, insbesondere Verfahren, bei welchem ergänzend zur Energieeinstrahlung auch das Material für das Verfahren zugeführt wird. Eine Gruppe von Beispielen für DED-Verfahren sind Laser Cladding-Verfahren.

[0022] Die sich aus der Dynamik des Schmelzbades ergebenden Inhomogenitäten können bspw. dadurch gefördert werden, dass die Energiedichte beim Verfahren gezielt im Vergleich zu den vorgegebenen Spezifikationen verringert wird. Dies kann bspw. geschehen, indem die Laserleistung zu klein gewählt wird, indem die Scangeschwindigkeit zu gross gewählt wird, und/oder indem die Distanz zwischen benachbarten Spuren (manchmal auch ,hatch-Distanz' genannt) zu gross gewählt wird.

[0023] Die Inhomogenität kann durch eine Porosität des Identifikationsbereich-Materials gebildet sein. Charakteristisch dafür ist eine signifikant geringere Materialdichte als 100 Prozent. Sie kann aber ergänzend oder alternativ auch magnetische Eigenschaften, kristallografische oder molekulare Orientierungen und/oder andere Eigenschaften betreffen.

[0024] In Ausführungsformen ist die auslesbare Inhomogenität, welche die Codierung bildet, im Innern des mit dem Identifikationsbereich versehenen Gegenstands, beispielsweise Schlüssels, vorhanden und daher weder von aussen sicht- noch abtastbar.

[0025] Beispielsweise kann die Inhomogenität beim mittels des DED-Verfahrens hergestellten Identifikationsbereich durch den Verlauf einer Grenzfläche gebildet sein, wie sie beim Aufbringen von Material auf ein bestehendes Substrat entsteht. Eine solche Grenzfläche kann zwischen vom Verfahren aufgebrachten Material und dem bestehenden Substrat. Eine solche Grenzfläche befindet sich im Innern des hergestellten Körpers und ist daher von aussen nicht sicht- oder abtastbar.

[0026] Besondere Ausführungsformen von mit dem DED-Verfahren hergestellten Identifikationsbereichen beinhalten bspw. die Verbindung von magnetisierbaren mit nicht magnetisierbaren schweissbaren Werkstoffen, wobei die Grenzfläche zwischen magnetisierbarem und nicht magnetisierbarem Material nicht flach ist und von einer variierenden Durchmischung gekennzeichnet ist, so dass die Dicke der vom Verfahren erzeugten Schicht und die magnetischen Eigenschaften beider Schichten in Funktion der Position entlang der Oberfläche fluktuiert.

[0027] Beispielsweise bei einer Herstellung des Identifikationsbereichs mittels eines PBF-Verfahrens - oder auch in anderen Ausführungsformen - kann der Identifikationsbereich durch homogenes Material umfasst sein. („Homogen“ bedeutet hier, eine Homogenität in Bezug auf die auslesbare Messgrösse, bspw. auf eine Wirbelstromsensormessung; wobei die Homogenität mindestens eine Grössenordnung höher sein sollte als diejenige des Identifikationsbereichs). Beispielsweise kann der mit dem PBF-Verfahren hergestellte Identifikationsbereich in nicht-porösem Material eingefasst sein.

[0028] In einer Gruppe von Ausführungsformen wird zusätzlich mindestens ein Herstellungsparameter beim additiven Fertigungsverfahren nach dem Zufallsprinzip variiert. Das kann optional so geschehen, dass die Variation im Nachhinein nicht mehr reproduzierbar ist, bspw. indem eine zeitliche Korrelation zwischen der Variation und dem Scanvorgang und/oder zwischen verschiedenen Variationen von manuell vorgenommenen, nicht aufgezeichneten Handlungen abhängt. Unabhängig davon, ob die Variation des mindestens einen Herstellungsparameters theoretisch reproduzierbar wäre oder nicht, ergibt sich auch bei dieser Gruppe von Ausführungsformen ein vollkommener Kopierschutz. Dies weil es ja nicht das Resultat des Herstellungsprozesses ist, welches nach dem Zufallsprinzip variiert wird, sondern nur das Verfahren, welches aufgrund von Fluktuationen immer nicht-identische Resultate produzieren wird. Die stochastische Fluktuation des mindestens einen Herstellungsparameters ist daher bloss unterstützend bei der Definition der nichtreproduzierbaren Codierung. Sie kann aber, indem sie die Inhomogenitäten vergrössert, zur Robustheit des Ausleseprozesses beitragen. Gerade bei Systemen mit Berechtigungseinrichtungen verschiedener Sicherheitsstufen, bei denen Berechtigungseinrichtungen von niedrigeren Sicherheitsstufen oft einfacher ausgeführt sind, kann das von beträchtlichem Vorteil sein.

[0029] Insbesondere, aber nicht nur, bei Anwendungen für Schlüssel und schlüsselbasierte Systeme gilt ausserdem Folgendes: <tb><SEP>Es ist auch eine Option, mit einer von Identifikationsgegenstand zu Identifikationsgegenstand (d.h. gegebenenfalls von Schlüssel zu Schlüssel) oder von Schlüsselgruppe zu Schlüsselgruppe variierten Anordnung mehrerer Identifikationsbereiche (Schlüsselpartien) und/oder mit variierten Grössen und/oder Formen mindestens eines Identifikationsbereichs eine zweite, deterministische Codierung vorzusehen. Auch eine solche kann nur schwierig zu kopieren sein, beispielsweise dann, wenn der Identifikationsbereich/die Identifikationsbereiche von aussen nicht sichtbar oder ertastbar ist/sind.

[0030] Ergänzend oder alternativ kann auch eine dritte Codierung in Form einer konventionellen mechanischen und/oder elektronischen Codierung der aus dem Stand der Technik bekannten Art vorhanden sein. Insbesondere kann eine solche weitere, dritte Codierung mechanisch abtastbar sein und durch Bohrungen, eine Fräsung, Magnete und/oder bewegliche Elemente gebildet sein.

[0031] Ein Schlüssel der erfindungsgemässen Art kann insbesondere ein Schlüssel eines Schliesssystems sein und von konventioneller Form mit einem Schlüsselschaft - mit dem mindestens einen Identifikationsbereich als Schlüsselpartie - und einer Schlüsselreide sein. Er kann dann mit einem Schliesszylinder zusammenwirken, welcher durch Drehung des Schlüssels betätigt wird, wobei eine Freigabe abhängig vom Resultat der Auslesung erfolgt oder nicht. Die Auslesung des Schlüssels erfolgt beispielsweise beim Einführen in den Schlüsselkanal durch einen in dessen Nähe angeordneten Sensor. Es ist auch möglich, einen Auslesevorgang mit entsprechend beispielsweise zweidimensionaler Auflösung erst nach dem Einführen in den Schlüsselkanal vorzusehen.

[0032] Ein Schlüsselkörper (bspw. Schlüsselschaft) mit der Schlüsselpartie kann insbesondere eine Form aufweisen, die nicht um eine Achse (Schlüsselachse) rotationssymmetrisch ist. Das hat den Vorteil, dass der Schliesszylinder - mit einem entsprechend ausgeformten Schlüsselkanal versehen - durch Drehen des Schlüssels drehbar ist, falls die entsprechende Freigabe vorliegt. Eine besonders geeignete Form ist die Form eines Flachschlüssels. Der Schliesszylinder kann dann optional so programmiert sein, dass der Flachschlüssel als Wendeschlüssel dienen kann, d.h. der Schlüssel funktioniert in zweien sich zueinander durch Drehung um 180° unterscheidenden Orientierungen.

[0033] Bei einer Ausgestaltung als Flachschlüssel kann der Identifikationsbereich auf mindestens einer Flachseite oder, alternativ, auf mindestens einem Schlüsselrücken vorhanden sein, d.h. auf einer Schmalseite. Letzteres hat den Vorteil einer einfachen Fertigbarkeit. Ausserdem ist ein Sensor der Leseeinrichtung einfach bspw. an einem Stator des Schliesszylinders platzierbar. Bei Kombinationen mit mechanischer Codierung besteht der weitere Vorteil, dass nur wenig Platz auf dem Schlüssel beansprucht wird und daher die Anzahl der möglichen mechanischen Permutationen im Vergleich zu konventionellen mechanischen Schlüsseln nur leicht beschränkt wird.

[0034] Alternativ zu einer konventionellen Form mechanischer Schlüssel kann der erfindungsgemässe Schlüssel auch irgend eine andere Form aufweisen, beispielsweise eine Kartenform. Beim Auslesen kann der Schlüssel dann in einer definierten Lage und Orientierung relativ zur Leseeinrichtung gehalten oder geführt sein. Alternativ kann auch die Orientierung parallel zum Auslesevorgang und/oder anhand ausgelesener Daten durch Datenauswertung bestimmt werden, wobei dann der Benutzer den Schlüssel lediglich ungefähr wie vorgegeben positionieren muss.

[0035] Als Material der des Identifikationsbereichs (d.h. im Anwendungsbeispiel Schlüssel der Schlüsselpartie) oder ggf. auch des ganzen Schlüssels ist oft ein Metall, beispielsweise ein Stahl, bevorzugt. Metallische Werkstoffe - bzw. generell elektrisch leitende Werkstoffe - haben den Vorteil, dass sie sich für die Messung mittels Wirbelstromsensor eignen. Der erfindungsgemässe Ansatz lässt sich jedoch bspw. auch mit Kunststoff oder ganz generell mit allen schweissbaren Materialien realisieren. Messverfahren zur Messung der Eigenschaften von Kunststoffen, die ihrerseits fluktuierende Eigenschaften aufweisen können, sind bekannt.

[0036] Nebst dem Schlüssel betrifft die Erfindung auch ein Identifikationssystem, bspw. Schliesssystem. Ein solches weist einen Identifikationsgegenstand, beispielsweise Schlüssel, sowie eine Identifikationseinrichtung auf. Der Identifikationsgegenstand besitzt einen mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellten Identifikationsbereich mit einer stochastischen Inhomogenität. Die Identifikationseinrichtung weist eine Leseeinrichtung sowie beispielsweise einen Datenspeicher auf (es ist auch möglich, dass die Identifikationseinrichtung nicht selbst den Datenspeicher aufweist, sondern auf eine externen Datenspeicher zugreifen kann; als externer Datenspeicher kommt auch eine nicht lokalisierte Speicherlösung („Cloud“-Lösung) in Frage). Im Datenspeicher ist eine Referenzmessung des Identifikationsbereichs mit der stochastischen Inhomogenität abgespeichert, welche als Codierung dient (dabei kann die Referenzmessung eine einmalige Messung oder eine Mehrzahl von Messdurchläufen mit anschliessend vorgenommener Mittelung oder dergleichen beinhalten). Die Leseeinrichtung ist eingerichtet, eine Messung der Messgrösse am Identifikationsbereich vorzunehmen, und die Identifikationseinrichtung ist eingerichtet, das Resultat dieser Messung mit der Referenzmessung zu vergleichen um festzustellen, ob der Identifikationsgegenstand mit dem Gegenstand identisch ist, an welchem die Referenzmessung vorgenommen wurde.

[0037] Ein solcher Vergleich kann beispielsweise in an sich bekannter Art eine Quantifizierung einer Abweichung der Messung mit der Referenzmessung beinhalten, wobei auf Identität geschlossen wird, wenn die Abweichung unter einem bestimmten Schwellwert ist.

[0038] Die Messgrösse, die bei den Referenzmessung und der Messung durch die Leseeinrichtung erfasst wird, ist insbesondere eine elektromagnetische Messgrösse in Funktion einer Position im Identifikationsbereich. Dadurch unterscheidet der Lesevorgang erstens vom Auslesen von mechanischen Codierungen, bei denen die Messgrösse die Geometrie des codierten Gegenstandes ist - bspw. der Verlauf von Zacken oder die Dimensionierung von Codierungsbohrungen. Zweitens unterscheidet sie sich der Lesevorgang vom Auslesen von elektronischen Codierungen, bspw. von RFID-Chips bei denen die Messgrösse ein Signal des entsprechenden Chips in Reaktion auf eine Anregung ist, bei der keine räumliche Auflösung (keine Abhängigkeit von einer Position) gemessen wird.

[0039] Die elektromagnetische Messung der Messgrösse ist insbesondere eine Messung, welche das Material tiefenwirksam abtastet, d.h. die Messung erfasst Eigenschaften nicht bloss der Oberfläche und ist auch diesbezüglich von einer bloss optischen Messung verschieden. Insbesondere kann die Messung eine Wirbelstrommessung oder eine magnetinduktive Messung sein aber auch eine Leitfähigkeitsmessung etc.

[0040] Auch andere Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung kommen in Frage, bspw. akustische Messungen (Resonanzanalysen, Ultraschallmessungen, Impakt-Echo-Messungen, etc.). Insbesondere können ganz generell Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zur Anwendung kommen, welche auf einer Interaktion mit dem Volumen des Materials und nicht bloss mit der Oberfläche basieren.

[0041] Ein weiterer Unterschied zu Auslesevorgängen gemäss dem Stand der Technik ist, wie aus obigen Ausführungen folgt, dass das Resultat der vorgenommenen Messung eben nicht mit einer Vorgabe verglichen wird (bspw. einer vorgegebenen mechanischen Codierung oder einem einprogrammierten Code) sondern mit einer zwingend notwendigen Referenzmessung.

[0042] Die Leseeinrichtung kann insbesondere einen Wirbelstromsensor beinhalten. Der Aufbau und das Messprinzip von Wirbelstromsensoren sind an sich für die Materialprüfung bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Auch Sensoren für magnetinduktive Messungen kommen grundsätzlich für die Leseeinrichtung in Frage. Die Abhängigkeit vom der Position kann beispielsweise dadurch gemessen werden, dass die Leseeinrichtung nebst dem elektromagnetischen Sensor (bspw. Wirbelstromsensor) auch einen Positionssensor aufweist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Identifikationsgegenstand (bspw. Schlüssel) für den Lesevorgang geführt entlang einer Achse zu verschieben ist, dass ein elektromechanischer oder anderer Sensor die Position entlang dieser Achse erfasst, und die Leseeinrichtung das elektromagnetische Signal mit der Positionsinformation korreliert.

[0043] Sensoren zur Detektion anderer Eigenschaften als der Porosität oder von magnetischen Eigenschaften sind ebenfalls nicht ausgeschlossen, beispielsweise zur Detektion von Spannungen, der Materialverteilung, der Mikrostruktur (Kristallgrösse, Kristallorientierung), des Kernspins etc.

[0044] In Ausführungsformen ist das Identifikationssystem ein Schliesssystem, bei welchem der Identifikationsgegenstand ein Schlüssel ist und die Identifikationseinrichtung als Berechtigungseinrichtung (bspw. Schlosseinrichtung, insbesondere Schliesszylinder) ausgebildet ist. Das entsprechende schlüsselbasierte Identifikationssystem weist als Teil der Berechtigungseinrichtung eine Leseeinrichtung auf, welche ausgerüstet und eingerichtet ist, die Codierung auszulesen. Das Schliesssystem kann insbesondere mehrere nicht-identische Schlüssel beinhalten, die unter Umständen unter identischen Bedingungen hergestellt worden sind.

[0045] Die Identifikationseinrichtung(en) des Systems ist/sind mit einem Datenspeicher versehen oder verbindbar, in welchem die Resultate eines Auslesevorgangs an einem oder mehreren als identifiziert, bspw. berechtigt definierten Identifikationsgegenstand/Identifikationsgegenständen abgespeichert sind. Die Resultate des Auslesevorgangs können direkt, unmittelbar, oder weiterverarbeitet abgespeichert sein. Das beinhaltet die Möglichkeit, dass die Resultate in Form eines Hash-Werts abgespeichert sind, d.h. die abgespeicherten Werte müssen nicht das ganze Resultat des Auslesevorgangs repräsentieren; es reicht eine Vergleichbarkeit mit den Resultaten eines neuen, zwecks Berechtigungsprüfung vorgenommenen Auslesevorgangs.

[0046] Zum Auslesen der Identifikationsinformation kann die Leseeinrichtung einen Sensor oder beispielsweise eine eindimensionale Anordnung von Sensoren beinhalten, welche die gesamte Breite des Identifikationsbereichs (bzw. der Identifikationsbereiche) überspannt und an welchem vorbei der Identifikationsgegenstand für den Auslesevorgang relativ zu den Sensoren bewegt wird. Dazu erfasst die Leseeinrichtung auch eine Information über den Weg, um den der Identifikationsgegenstand relativ zum Sensor beziehungsweise zu den Sensoren bewegt wird, um die genannte Abhängigkeit von der Position und somit ein eindimensionales beziehungsweise zweidimensionales Signal zu erhalten.

[0047] Die Leseeinrichtung kann optional eingerichtet sein, ein solches Wegsignal auszuwerten um zu erkennen, ob der Identifikationsgegenstand durch einen Menschen bewegt (bspw. eingeschoben) wird und bspw. zu verhindern, dass das System durch ein synthetisch generiertes Signal oder durch das Einspeisen einer früheren Messung überlistet werden kann.

[0048] Anstelle einer eindimensionalen Anordnung von Sensoren ist auch eine zweidimensionale Anordnung von Sensoren für eine Messung an einem relativ zu den Sensoren unbewegten Identifikationsgegenstand denkbar. Bei genügend kleinen Sensorelementen ist eine solche Messung auch mit einer eindimensionalen Sensoranordnung oder ähnlich denkbar.

[0049] Eine weitere optionale Sicherheitsmassnahme ist die Nutzung mehrere Sensoren eines gleichen oder unterschiedlichen Typs, wobei auch die Korrelation der Signale ausgewertet wird. Für eine Manipulation müssten dann nicht nur die Sensorsignale verschiedener Sensoren simuliert werden, sondern auch deren Synchronität.

[0050] Ein Verfahren zum Bereitstellen eines Schlüssels umfasst das Herstellen des Schlüssels, wobei mindestens ein Identifikationsbereich als Schlüsselpartie mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt und damit mit einer eine (erste) Codierung bildenden stochastischen Inhomogenität versehen wird, wie vorstehend dargelegt. Weiter kann das Verfahren auch ein Auslesen der Codierung und ein Abspeichern des Resultats des Auslesevorgangs beinhalten. Dies kann durch den Schlüsselhersteller oder - unter Einhaltung geeigneter Sicherheitsmassnahmen - durch den Benutzer geschehen, beispielsweise gleich unter Nutzung der Berechtigungseinrichtung. Das entsprechende Resultat wird dann im der Berechtigungseinrichtung zur Verfügung stehenden Datenspeicher abgespeichert, und ist von dort für die Prüfung der Berechtigung abrufbar.

[0051] Die Erfindung betrifft weiter auch eine Verwendung eines mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellten und eine stochastiche Inhomogentität aufweisenden Bereiches eines Materialkörpers - beispielsweise Schlüssels - als individuell codierter Identifikationsbereich. Der Materialkörper, bspw. Schlüssel, kann dabei Eigenschaften eines Schlüssels der in diesem Text beschriebenen und in den Patentansprüchen definierten Art aufweisen, und/oder der Materialkörper kann mit einem Verfahren der in diesem Text für die Schlüsselherstellung beschriebenen und in den Patentansprüchen definierten Art hergestellt sein.

[0052] Die Verwendung kann in einem Identifizierungssystem der in diesem Text beschriebenen und in den Patentansprüchen definierten Art erfolgen.

[0053] Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von Ausführungsbeispielen und den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder analoge Elemente. Die Zeichnungen sind schematisch und nicht massstäblich. Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>Eine Ansicht eines Schlüssels; <tb>Fig. 2<SEP>eine Vorderansicht eines Schliesszylinders; <tb>Fig. 3<SEP>einen weiteren Schlüssel; <tb>Fig. 4<SEP>das für das SLM-Verfahren verwendete Scan-Prinzip; <tb>Fig. 5<SEP>die relative Dichte im Vergleich zu einer Referenz-Dichte des materials eines mit dem SLM-Verfahren hergestellten Körpers in Funktion der Energiedichte; <tb>Fig. 6<SEP>einen Schlüsselkörper mit mehreren Schlüsselpartien; <tb>Fig. 7<SEP>eine Variante eines Schlüsselkörpers mit zweiter und dritter Codierung; <tb>Fig. 8<SEP>einen Auslesevorgang; <tb>Fig. 9<SEP>die Wirkungsweise des DED-Verfahrens; <tb>Fig. 10<SEP>den Verlauf einer Grenzfläche nach Anwendung des DED-Verfahrens; <tb>Fig. 11<SEP>eine systematische Variation der Laserleistung als Herstell ungsparameter; <tb>Fig. 12<SEP>das Resultat einer Wirbelstrommessung an einer mit dem DED-Verfahren hergestellten Probe; <tb>Fig. 13<SEP>eine Variante eines Schlüssels; <tb>Fig. 14<SEP>eine Vorderansicht eines Schliesszylinders für einen Schlüssel gemäss Fig. 13; und <tb>Fig. 15<SEP>einen von einem Schlüssel verschiedenen Gegenstand mit Identifikationsbereich.

[0054] Für das Verständnis der Erfindung nicht wesentliche Teile sind teilweise nicht dargestellt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand oder dienen seiner Erläuterung und haben keine beschränkende Wirkung.

[0055] Figur 1zeigt schematisch einen Schlüssel 1. Dieser kann eine ähnliche Form aufweisen wie ein mechanischer Schlüssel der bekannten Art, mit einer Schlüsselreide 2 und einem Schlüsselschaft 3, welcher die Codierung aufweist. Der Schlüsselschaft 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt senkrecht zu einer Schlüsselachse 10 nicht rotationssymmetrisch, sondern im Wesentlichen rechteckig, so dass der Schlüssel als Flachschlüssel bezeichnet werden kann. Aufgrund der fehlenden Rotationssymmetrie um die Schlüsselachse 10 kann der in einen Schliesszylinder 11 (Figur 2) mit einem entsprechend ausgeformten Schlüsselkanal 12 eingeschobene Schlüssel 1 einen Rotor 13 des Schliesszylinders relativ zu einem Stator 14 drehen um bspw. ein Türschloss zu entriegeln, wenn, abhängig vom Vorliegen einer Berechtigung, eine Drehung des Rotors 13 gegenüber dem Stator 14 freigegeben ist und/oder der Rotor an eine Abtriebseinheit des Schlosses gekuppelt ist. Eine Schlüsselpartie, beispielsweise der Schlüsselschaft oder ein Bereich des Schlüsselschafts, ist mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt, und die dabei entstehenden Inhomogenitäten dienen als die Identifikationsinformation, d.h. die Schlüsselinformation (optional zusammen mit anderen, beispielsweise konventionellen Codierungen).

[0056] Auch andere Schlüsselformen sind möglich.Figur 3zeigt einen Schlüssel 1 in Form einer Chipkarte mit einem entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung hergestellten Bereich 4, unter Umständen zusammen mit einem konventionellen Chip 5, der ebenfalls einen Teil der Schlüsselinformation beinhalten kann. Viele weitere Formen sind denkbar, mit oder ohne die optionale Eigenschaft der Ausführungsform von Fig. 1, dass der Schlüssel dazu dienen kann, an einem Schliesszylinder anzugreifen um dessen Rotor im Stator zu drehen.

[0057] Additive Fertigungsverfahren sind an sich bekannt. Meist beruhen sie auf dem Prinzip, dass eine Wärmequelle, bspw. in Form eines oder mehrerer Laserstrahlen, eines Lichtbogens oder eventuelle eines anderen Strahls, bspw. Elektronenstrahls, in einem Material ein lokales Schmelzbad erzeugt, welches dazu führt, dass lokal die Materialeigenschaften ändern. Im sogenannten Selektiven Laserschmelzen (SLM-Verfahren) führt das dazu, dass ein ursprünglich in Pulverform, in einem näherungsweise homogenen Pulverbett, vorhandener Werkstoff lokal am Ort des Schmelzbads aufschmilzt, so dass nach dem Erstarren eine feste Materialstruktur entsteht. Ein Aufbau des zu fertigenden Gegenstandes erfolgt Spur für Spur und Schicht für Schicht. Das Prinzip ist schematisch inFigur 4illustriert, in welcher Bezugszeichen 21 eine beim Durchfahren in Scanrichtung 22 entstehende Spur bezeichnet. Durch Ein- und Ausschalten der Energiequelle beim Scannen können gewünschte Strukturen entstehen.

[0058] In Fig. 4 ist eine Variante dargestellt, bei welcher die Spuren aufeinanderfolgender Schichten im Aufbau des Gegenstandes gerade und zueinander parallel verlaufen und die Spuren aufeinanderfolgender Schichten senkrecht zueinander sind. Das ist keine Notwendigkeit. Die Spuren aufeinanderfolgener Schichten können auch parallel oder in einem nicht-senkrechten Winkel relativ zueinander stehen. Auch nicht-gerade Verläufe, bspw. mit konzentrischen Kreisen etc. sind ohne Weiteres möglich.

[0059] Additive Fertigungsprozesse der bekannten Art zielen meist auf die Herstellung eines möglichst homogenen Gefüges ab. Dies kann je nach erreichter Perfektion besser oder weniger gut gelingen. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass im Kontrast dazu entstehende Inhomogenitäten genutzt werden und beispielsweise das Verfahren gezielt so durchgeführt wird, dass mehr Inhomogenitäten entstehen als das der Fall wäre, wenn auf möglichst grosse Homogenität geachtet würde.

[0060] Beim SLM-Verfahren kann das beispielsweise durch die Wahl der Energiedichte geschehen. Die Energiedichte E ist: E=Plaser/(vscan*h*t), wobei Plaserdie Laserleistung, vscandie Scangeschwindigkeit, t die Schichtdicke und h die sogenannte Hatchdistanz, d.h. der Abstand zweier benachbarter Spuren (siehe Fig. 4) darstellt.Figur 5zeigt im Graph im oberen Bereich schematisch die Abhängigkeit der Dichte ρ eines mit SLM erzeugten Körpers von der während des Verfahrens verwendeten Energiedichte E. Der Wert 1 für die Dichte ρ steht für die mit dem betreffenden Material theoretisch maximal möglich Dichte, entsprechend einem perfekt homogenen Aufbau d.h. ρ ist die mit der physikalischen Dichte des gewählten Materials normierte Dichte des erzeugten Körpers. Ist die Energiedichte genügend klein, ist die so definierte Dichte markant kleiner als 1. Der Grund dafür ist, dass aufgrund der Imperfektionen Poren gebildet werden, wie man in den - realen - Schnittbildern im unteren Bereich von Fig. 5 sehr gut sieht. Diese betreffen eine Probe die mit dem Material 1.2709 Werkzeugstahl hergestellt sind, wobei im Schnittbild links eine Energiedichte von 58.0 J/mm<3>verwendet wurde, was zu einer Dichte von 98.78% der Referenzdichte (Dichte von homogenem 1.2709 Werkzeugstahl) führte, während im Schnittbild links eine Energiedichte von 116.0J/mm<3>verwendet wurde und die resultierende Dichte 99.82% betrug.

[0061] In Ausführungsformen der Erfindung wird die Energiedichte so gewählt, dass die Dichte ρ in der Schlüsselpartie markant tiefer ist als das faktisch erzielbare Maximum. Insbesondere kann die Energiedichte so gewählt sein, dass der Wert (1-p) mindestens doppelt so hoch ist wie das mit dem verwendeten additiven Fertigungsverfahren erzielbare Maximum. Insbesondere beträgt die Dichte ρ beispielsweise weniger als 99%, zum Beispiel weniger als 98.5%. Die Schlüsselpartie erhält so eine Porosität, die entsprechend höher ist als das erzielbare Minimum.

[0062] Figur 6zeigt einen Schlüsselkörper 40 mit einer Mehrzahl von Schlüsselpartien 41. Der Schlüsselkörper kann bspw. einen Schlüsselschaft oder einen Bereich davon bilden, oder in der Ausführungsform von Fig. 3 den Bereich 4 oder einen Teil davon. Die Schlüsselpartien 41 sind im Innern des Schlüsselkörpers 40 angeordnet und von aussen nicht sichtbar. Diejenigen Partien des Schlüsselkörpers 40, welche keine Schlüsselpartien sind, können bspw. ebenfalls mit dem additiven Fertigungsverfahren hergestellt sein, aber ohne eine erhöhte Porosität gefertigt sein, d.h. mit Herstellungsparametern, welche auf eine möglichst homogene Materialqualität hin optimiert sind.

[0063] Figur 7illustriert die Option, mit der Anordnung und/oder der Form der Schlüsselpartien eine zusätzliche, deterministische, Codierung zu bewirken. Im Vergleich zu Fig. 6 sind nicht an allen Positionen, an denen das möglich wäre, Schlüsselpartien 41 vorhanden. Auch die Form der Schlüsselpartien kann gezielt variiert werden, wie das in Fig. 7 illustriert ist, indem die Schlüsselpartie 41 hinten links eine andere Form hat als die übrigen Schlüsselpartien. Die Anordnung und/oder Form können während der Herstellung gewählt werden und eine zweite Codierung bilden. Diese ist deterministisch, d.h. sie ist theoretisch kopierbar. Gerade wenn die Schlüsselpartien 41 wie illustriert im Innern des Schlüsselkörpers 40 vorhanden und von aussen nicht sichtbar sind, ist jedoch auch die zweite Codierung nur mit Wissen des Schlüsselherstellers oder mit erheblichem Aufwand kopierbar. In einem Schliesssystem kann mit der ersten Codierung (nicht-deterministisch, aufgrund der durch das additive Fertigungsverfahren entstehenden Inhomogenitäten) und gegebenenfalls der zweiten Codierung gezielt gearbeitet werden. So können bspw. Leser in weniger sicherheitsrelevanten Bereichen nur die zweite Codierung auslesen - wozu sie unter Umständen einfacher ausgestaltet sein können und was den Zugang unter Verwendung einer ganzen Gruppe von scheinbar identischen Schlüsseln ermöglicht - und in sicherheitsrelevanteren Bereichen beide Codierungen, was den Zugang nur durch registrierte, individuelle Schlüssel ermöglicht.

[0064] Ebenfalls in Fig. 7 schematisch illustriert ist die - unabhängig von der zweiten Codierung bestehende - Möglichkeit eine dritte, konventionelle Codierung zusätzlich vorzusehen. In Fig. 7 ist das durch eine Codierungsbohrung 44 illustriert; in der Realität kann selbstverständlich eine mechanische und/oder elektronische Codierung grösserer Komplexität vorhanden sein, wozu es an sich aus dem Stand der Technik bekannte Mittel gibt.

[0065] Das Auslesen der Schlüsselinformation erfolgt erstens bei der Initialisierung des Schlüssels in einem dafür vorgesehenen dedizierten Gerät oder gleich in einer Schlosseinrichtung, die entsprechend aktiviert wird. Später erfolgt das Auslesen durch die Schlosseinrichtung bei jeder Berechtigungsprüfung.Figur 8illustriert schematisch einen Lesevorgang in einer dafür eingerichteten Vorrichtung. In der Ausführungsform der Fig. 2 kann eine solche Vorrichtung oder ein Teil davon in den Schliesszylinder eingebaut sein. Der Schlüsselkörper 40 mit der mindestens einen Schlüsselpartie 41 wird geführt an einem Wirbelstromsensor (bspw. mit einer Zeile von Wirbelstromsensorelementen mit je einer Spule) 51 vorbei bewegt. Dieser gibt das erfasste Signal an eine Auswerteeinheit 52 weiter, in welcher das Signal erfasst und ausgewertet wird. Die Auswertung beinhaltet während der Initialisierung ein Abspeichern von Merkmalen der Codierung und beinhaltet während einer Berechtigungsprüfung den Abgleich mit abgespeicherten Daten über berechtigte Schlüssel während einer Berechtigungsprüfung. Beispielsweise können die abgespeicherten Daten der Referenzmessung einfach ein Signal - bspw. des Wirbelstromsensors in Funktion der Position beinhalten, und die Berechtigungsprüfung kann einen direkten Vergleich dieser Daten mit den gemessenen Werten beinhalten. Es ist aber auch ein Vergleich verarbeiteter Daten möglich, bspw. von Hash-Werten. Auswerteverfahren zum Vergleichen von umittelbaren Messwerten oder verarbeiteten Werten sind an sich bekannt. Fig.8zeigt schematisch auch ein Interface 53, über welches die Auswerteeinheit mit weiteren Komponenten kommunizieren kann, bspw. indem sie eine elektromechanische Entriegelung ansteuert oder indem sie auf geeignete Art gesichert die Information über das Vorliegen einer Berechtigung an eine weitere Einrichtung weitergibt.

[0066] In der vorstehend dargestellten Ausführungsform war das additive Fertigungsverfahren ein SLM-Verfahren, und die Herstellungsparameter wurden gezielt so gewählt, dass das Resultat der Fertigung mehr Inhomogenitäten/Fehlstellen aufweist als bei einer Fertigung unter idealen Parametern. Beides ist nicht notwendig. Bei genügend grosser Auflösung der Ausleseeinrichtung können je nach Herstellungsparametern - bspw. Korngrösse des beim SLM-Verfahren verwendeten Pulvers - auch diejenigen Inhomogenitäten ausreichen, welche auch bei ideal eingestellten Herstellungsparametern nicht vermeidbar sind.

[0067] Ausserdem kommen andere additive Fertigungsverfahren als das SLM-Verfahren in Frage.Figur 9illustriert schematisch eine Ausführungsform des Directed-Energy-Deposition (DED) -Verfahrens. Das ebenfalls zu den additiven Fertigungsverfahren gehörende DED-Verfahren beruht auf einem ähnlichen Prinzip wie das SLM-Verfahren und unterscheidet sich von diesem dadurch, dass das zu verarbeitende Material - z.B. Metall in Pulverform - nicht in Form eines homogenen Materialbetts vorhanden ist, sondern direkt zugeführt wird, bspw. in Form eines lokal zum Auftreffpunkt des die Wärmequelle darstellenden Laserstrahls auf ein Substrat eingeblasenen Pulvers oder durch Zuführen eines Drahts etc.

[0068] Fig. 9 illustriert entsprechend eine Ausführung des DED-Verfahrens, bei welcher auf der Oberfläche eines Substrats 60 aus einem ersten metallischen Material ein zweites (optional mit dem ersten Material identisches) metallisches Material aufgetragen wird. Das kann in Form eines Drahtes oder einer Folie oder ähnlich sein, oder wie in Fig. 9 dargestellt in Form eines Pulverstrahls 62. Auf die Oberfläche mit dem aufgetragenen zweiten Material wird - beispielsweise selektiv - elektromagnetische Strahlung, bspw. in Form eines fokussierten Laserstrahls 61 eingestrahlt, um lokal ein Schmelzbad 63aus dem zweiten Material und der Oberfläche des ersten Materials zu erzeugen, so dass eine schmelzmetallurgische Verbindung entsteht. Es resultiert eine Beschichtung 64 des Substrats, welche aus dem zweiten Material und - mindestens in einem Grenzbereich zum Substrat hin - Anteilen des ersten Materials besteht.

[0069] Eine Grenzfläche 65 zwischen dem Bereich des Substrats, welcher während des Verfahrens fest bleibt und der Beschichtung kann im Produkt in je nach eingestrahlter Energie unterschiedlicher Tiefe verlaufen (Figur 10). Der Beschichtungswerkstoff durchmischt sich lokal und in unterschiedlicher Ausprägung mit dem aufgeschmolzenen Substrat im Grenzbereich 66. Fluktuationen während des Verfahrens sowie natürlich vorhandene Inhomogenitäten im Material des Substrats (bspw. Korngrenzen oder ähnlich) und des aufgetragenen Materials sorgen für Fluktuationen der Tiefe 68, der Materialverteilung und des Materialgefüges beider Schichten. Durch die eingebrachte Wärme wird auch das Gefüge des nicht geschmolzenen Substrats lokal geändert, was zur Ausbildung einer wärmebeeinflussten Zone 67 führt. Die genannten Fluktuationen bilden Inhomogenitäten, welche durch einen Ausleseprozess - bspw. ebenfalls durch einen Wirbelstromsensor - auslesbar sind. Ergänzend oder alternativ zur genannten Tiefe 68 können auch Fluktuationen magnetischer Eigenschaften als Inhomogenitäten dienen, wenn das erste und/oder das zweite Material magnetisierbar ist. Auch Fluktuationen magnetischer Eigenschaften können durch einen Wirbelstromsensor messbar sein.

[0070] Ähnlich wie im Beispiel SLM kann auch bei der Herstellung durch das DED-Verfahren das Verfahren gezielt so durchgeführt werden, dass die Inhomogenitäten gefördert werden. Nebst einer Wahl der Herstellungsparameter in einem für homogene Eigenschaften nicht-idealen Bereich - eine solche Wahl ist auch für das DED-Verfahren möglich; insbesondere wenn das zweite Material in Pulverform vorliegt, wird das ähnlich zum SLM-Verfahren zu einer erhöhten Porosität führen - kommt in beiden Verfahren auch eine randomisierte Fluktuation mindestens eines Fertigungsparameters in Frage. In Frage kommende Herstellungsparameter sind die Laserleistung P, der Vorschub v, der Strahldurchmesser s, die Hatch-Distanz h und die Pulverförderrate mt. Besonders einfach zu realisieren ist eine randomisierte Variation von P und/oder v.Figur 11zeigt schematisch ein Beispiel einer nach dem Zufallsprinzip über die Zeit geänderten Laserleistung, die hier um einen Faktor 2 variiert. Fig. 11 zeigt die Leistung in Funktion der Zeit in beliebigen Einheiten (a.U.), Die durschnittliche Leistung, um welche der aktuelle Leistungswert schwankt kann wie an sich für das gewählte Verfahren am gewählten Material bekannt gewählt werden oder auch beispielsweise leicht höher oder leicht tiefer sein.

[0071] Beispiel:Auf ein quaderförmiges Substrat aus Baustahl wird mittels der DED-Technik unter Zuführung von Pulver aus Chrom-Nickel-Stahl eine Beschichtung erzeugt, wobei die Laserleistung (eines Scheibenlasers mit λ = 1070 nm Wellenlänge) gemäss Fig. 11 zwischen 500 W und 1150 W variiert wird und gleichzeitig der Vorschub pro Spur zwischen 700 und 900 mm/min geändert wird. Der Abstand (hatch-Distanz) zwischen benachbarten Spuren beträgt 0.85 mm. Das resultierende Erzeugnis wird mit der Wirbelstromtechnik vermessen, wobei Wirbelstrom-Signalstärke S in Funktion der Position entlang der Beschichtungsebene (x,y-Ebene) aufgezeichnet wird.Figur 12zeigt das Resultat des Auslesevorgangs. Dargestellt ist die Signalstärke S der Wirbelstrommessung in Funktion der Position x,y entlang der Beschichtungsebene.

[0072] Figur 13illustriert einen Schlüssel, bei welchem die Schlüsselpartie 41 nicht entlang der Flachseite des Schlüsselschafts, sondern an dessen Rücken angebracht ist. Das hat einerseits den Vorteil, dass die Flachseiten und/oder für mechanische Codierungen frei bleibt. Dasselbe gilt, wenn nur einer der Rücken mit der Schlüsselpartie versehen ist, für den gegenüberliegenden Rücken, bspw. für Schlüsselzacken. Andererseits besteht der Vorteil, dass wie inFigur 14illustriert der Sensor 51 der Leseeinrichtung im Stator 14 des Schliesszylinders untergebracht werden kann, weshalb er bei einer Betätigung des Schliesszylinders statisch bleibt, was seine Kontaktierung vereinfacht.

[0073] Für ein Wendeschlüsselsystem mit bspw. einer Sensoranordnung wie in Fig. 14 gezeigt kann auch vorgesehen sein, dass beide Schlüsselrücken je mit einer Schlüsselpartie 41 versehen sind, und dass mit beiden diese Schlüsselpartien je eine Referenzmessung vorgenommen wird, so dass der Schlüssel unabhängig davon erkannt wird, in welcher von zwei möglichen Orientierungen der Schlüssel eingeschoben wird.

[0074] Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen das Anwendungsbeispiel „Schlüssel/schlüsselbasiertes System“. Die beschriebenen Prinzipien sind jedoch auch auf die Anwendung auf andere Systeme übertragbar.

[0075] Figur 15illustriert entsprechend einen Identifikationsgegenstand 101 für die Realisierung des erfindungsgemässen Prinzips für andere Anwendungen als Schliesssysteme. Der Identifikationsgegenstand 101 ist bspw. ein mindestens teilweise mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellter Gegenstand beliebiger Form und Funktion. Für die Rückverfolgbarkeit ist er mit einem Identifikationsbereich 141 der hier beschriebenen Art versehen, in welchem die Herstellungsparameter so gewählt sind, dass sich stochastische Inhomogenitäten ergeben. Der Hersteller nimmt vor der Auslieferung des Gegenstands eine Referenzmessung vor. Später kann durch ein Auslesen der Codierung, welche mindestens teilweise durch die stochastischen Inhomogenitäten gebildet wird, zu jedem Zeitpunkt manipulationssicher überprüft werden, ob ein Gegenstand 101 dem vom Hersteller ausgelieferten und bspw. mit Garantien versehenen Original-Gegenstand entspricht oder nicht. Aufgrund des erfindungsgemässen Ansatzes ist der Identifikationsbereich 141 nicht kopierbar.

Claims (29)

1. Schlüssel (1), aufweisend eine individuelle Codierung, welche durch eine Berechtigungseinrichtung auslesbar ist und anhand welcher eine Berechtigung des Schlüssels prüfbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Identifikationsbereich (4, 41) des Schlüssels durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt ist und die Codierung durch eine stochastische Inhomogenität gebildet ist, welche sich durch das additive Fertigungsverfahren ergibt.

2. Schlüssel nach Anspruch 1, wobei die Inhomogenität im Inneren eines Schlüsselkörpers (40) vorhanden und von aussen nicht sicht- oder ertastbar ist.

3. Schlüssel nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Inhomogenität eine Porosität oder eine lokale Änderung von magnetischen Eigenschaften beinhaltet.

4. Schlüssel nach Anspruch 3, wobei der Identifikationsbereich, welche die Porosität bildet, durch nicht-poröses Material umfasst ist.

5. Schlüssel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Inhomogenität mindestens teilweise durch eine nicht-ebene Grenzfläche zwischen zwei Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet wird.

6. Schlüssel nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine Schlüsselreide und einen Schlüsselschaft, wobei der Schlüsselschaft den Identifikationsbereich aufweist.

7. Schlüssel nach einem der vorangehenden Ansprüche, ausgebildet als Flachschlüssel, indem der Schlüsselschaft flach ist und parallel zu einer Schlüsselachse zwei Flachseiten sowie zwei Schmalseiten ausbildet, wobei der Identifikationsbereich (41) an einer der Schmalseiten oder beiden Schmalseiten angeordnet ist.

8. Schlüssel nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine Mehrzahl von Identifikationsbereichen (41), deren Anordnung eine zweite Codierung bildet.

9. Schlüssel nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine weitere Codierung (44), welche mechanisch abtastbar ist.

10. Schlüssel nach Anspruch 9, wobei die weitere Codierung durch mindestens eine Bohrung, Fräsung, ein Magnet und/oder ein bewegliches Element gebildet ist.

11. Schlüssel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die durch die stochastische Inhomogenität gebildete Codierung durch einen elektromagnetischen Sensor (51) in Abhängigkeit von der Position im Identifikationsbereich auslesbar ist.

12. Schlüssel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die stochastischen Inhomogenitäten mesoskopisch und/oder makroskopisch sind.

13. Schlüssel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die stochastischen Inhomogenitäten durch Poren und/oder die Anordnung von Bereichen mit unterschiedlichen Materialen gebildet werden.

14. Schlüssel nach Anspruch 13, wobei die unterschiedlichen Materialien mindestens ein magnetisches und mindestens ein nicht-magnetisches Material beinhalten.

15. Identifikationssystem, aufweisend einen Identifikationsgegenstand (1, 101) und eine Identifikationseinrichtung (11), wobei der Identifikationsgegenstand (1, 101) einen mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellten Identifikationsbereich (4, 41, 141) mit einer stochastischen Inhomogenität aufweist, wobei die Identifikationseinrichtung eine Leseeinrichtung aufweist und für einen Zugriff auf einen Datenspeicher eingerichtet ist und eingerichtet ist, wobei die Leseeinrichtung eingerichtet ist, eine Messung einer von der stochastischen Inhomogenität abhängigen Messgrösse am Identifikationsbereich vorzunehmen und die Identifikationseinrichtung eingerichtet ist, das Resultat dieser Messung mit einer über den Datenspeicher verfügbarem Referenzmessung zu vergleichen um festzustellen ob der Identifikationsgegenstand mit einem Gegenstand identisch ist, an welchem die Referenzmessung vorgenommen wurde.

16. Identifikationssystem nach Anspruch 15, ausgebildet als Schliesssystem, bei welchem der Identifikationsgegenstand ein Schlüssel nach einem der Ansprüche 1-14 ist, bei dem die stochastische Inhomogenität die Codierung bildet.

17. Identifikationssystem nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Messgrösse eine elektromagnetische Messgrösse ist.

18. Identifikationssystem nach Anspruch 17, wobei die Messgrösse eine elektromagnetische Messgrösse in Abhängigkeit einer Position im Identifikationsbereich ist.

19. Identifikationssystem nach Anspruch 18, wobei die Leseeinrichtung einen Weg- und/oder Positionssensor zum Feststellen einer Bewegung und/oder Position des Identifikationsgegenstands relativ zu einem Sensor der Leseeinrichtung beinhaltet.

20. Identifikationssystem nach einem der Ansprüche 17-19, wobei die Leseeinrichtung einen Wirbelstromsensor (51) beinhaltet.

21. Verfahren zur Erstellung eines Schlüssels mit einer individuellen Codierung, welche durch eine Berechtigungseinrichtung auslesbar ist und anhand welcher eine Berechtigung des Schlüssels prüfbar ist, wobei Identifikationsbereich durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt und dabei mit einer stochastischen Inhomogenität versehen wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das additive Fertigungsverfahren das lokale Erhitzen von Material mittels mindestens einer Energiequelle (61) und das Verschieben der Energiequelle relativ zum Material beinhaltet, und wobei die Energiedichte tiefer gewählt wird als für einen homogenen Materialaufbau nötig.

23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei durch das additive Fertigungsverfahren nebst dem Identifikationsbereich (4, 41) weitere Bereiche eines Schlüsselkörpers (40) mit dem additiven Fertigungsverfahren gefertigt werden, und wobei die Energiedichte beim Fertigen der weiteren Bereiche höher ist als beim Fertigen des Identifikationsbereichs.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 21-23, wobei das additive Fertigungsverfahren ein Powder Bed Fusion (PBF)-Verfahren, insbesondere ein selektives Laserschmelzverfahren (SLM) ist.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21-23, wobei das additive Fertigungsverfahren ein Directed Energy Deposition (DED)-Verfahren ist.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21-25, wobei zusätzlich mindestens ein Herstellungsparameter beim additiven Fertigungsverfahren nach dem Zufallsprinzip variiert wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21-26, aufweisend einen Initialisierungsschritt nach dem Herstellen des Identifikationsbereichs, wobei der Individualisierungsschritt ein Auslesen, beispielsweise mittels einer Wirbelstrommessung, der Codierung und ein Abspeichern eines Resultates des Auslesens in einem der Berechtigungseinrichtung zur Verfügung stehenden Datenspeicher beinhaltet.

28. Verwendung eines mit einem additiven Fertigungsverfahren hergestellten und eine stochastiche Inhomogentität aufweisenden Bereiches eines Materialkörpers als individuell codierter Identifikationsbereich zur Identifikation des Materialkörpers, wobei die Inhomogenität des Identifikationsbereichs in einer initialen Referenzmessung erfasst und das Resultat der Referenzmessung abgespeichert wird, und wobei zur Identifikation des Materialkörpers eine Messung der Inhomogenität vorgenommen und mit dem Resultat der Referenzmessung verglichen wird.

29. Verwendung nach Anspruch 28, wobei der Materialkörper als Schlüssel verwendet wird und die Identifikation durch eine Berechtigungseinrichtung zwecks Prüfung einer Berechtigung des Schlüssels durchgeführt wird.