DE102011055705B4

DE102011055705B4 - Method for creating an authentication on the surface of a molded plastic part and authentication stamp

Info

Publication number: DE102011055705B4
Application number: DE102011055705.9A
Authority: DE
Inventors: Frank Mumme
Original assignee: KUNSTSTOFF INST fur DIE MITTELSTANDISCHE WIRTSCHAFT NRW KIMW NRW GmbH GmbH; KUNSTSTOFF-INSTITUT fur DIE MITTELSTANDISCHE WIRTSCHAFT NRW (KIMW NRW GMBH) GmbH
Current assignee: Kunststoff-Institut fur Die Mittelstaendische De
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2015-10-15
Anticipated expiration: 2031-11-26
Also published as: DE102011055705A1

Abstract

Verfahren zum Erstellen einer Authentifikation auf der Oberfläche eines urgeformten Kunststoffteils, umfassend folgende Schritte: – Herstellen eines Authentifikationsstempels (1) aus Metall, ausgebildet zum Einsetzen in ein Urformwerkzeug, in dem das Kunststoffteil geformt wird, mit einer das Negativ der Authentifikation tragenden Abformfläche (2) durch – Behandeln eines Authentifikationsstempelrohlings (5) zum Einstellen einer bestimmten Gefügestruktur, zumindest in dem die spätere Abformfläche (2) bildenden Bereich, – Durchführen eines Umformschrittes zum Einbringen einer plastischen Deformation als Markierung (3) in die Gefügestruktur in dem die spätere Abformfläche (2) bildenden Bereich des Authentifikationsstempels (1) und – Herauspräparieren der Gefügestruktur durch Ätzen der die Abformfläche (2) bildenden Fläche des Authentifikationsstempels (1), wobei eine Dreidimensionalität der Abformfläche (2) ausgebildet wird, und – Urformen des Kunststoffteils in einem Urformwerkzeug mit dem darin befindlichen Authentifikationsstempel (1), dessen Abformfläche (2) Teil der Formoberfläche des Urformwerkzeuges ist.A method for establishing an authentication on the surface of a molded plastic part, comprising the steps of: - producing an authentication stamp (1) made of metal, designed for insertion into a master mold, in which the plastic part is molded, with a molding surface carrying the negative of the authentication (2 by treating an authentication stamp blank (5) for setting a specific microstructure, at least in the area forming the subsequent impression surface (2), performing a deformation step for introducing a plastic deformation as a marking (3) into the microstructure in which the subsequent impression surface ( 2) forming region of the authentication stamp (1) and - removing the microstructure by etching the impression surface (2) forming surface of the authentication stamp (1), wherein a three-dimensionality of the molding surface (2) is formed, and - prototypes of the plastic part in a master mold with the therein located authentication stamp (1), the impression surface (2) is part of the mold surface of the master mold.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Authentifikation auf der Oberfläche eines urgeformten Kunststoffteils. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Authentifikationsstempel zum Kennzeichnen eines urgeformten Kunststoffteils mit einer Authentifikation. The invention relates to a method for establishing an authentication on the surface of a urgeformten plastic part. Furthermore, the invention relates to an authentication stamp for identifying a molded plastic part with an authentication.

Vor dem Hintergrund eines zunehmenden Umfanges von in Umlauf gebrachten Produktfälschungen, besteht das Bedürfnis auf Seiten des Originalherstellers, seine Produkte durch Einbringen einer Authentifikation von Fälschungen unterscheidbar zu machen. Gewünscht werden derartige Authentifikationen für die unterschiedlichsten Produkte, auch Kunststoffprodukte. Against the background of an increasing volume of product counterfeiting in circulation, there is a need on the part of the original manufacturer to distinguish its products by introducing authentication of counterfeits. Such authentications are desired for a wide variety of products, including plastic products.

Gemäß vorbekannten Verfahren werden mit einer Authentifikation auszustattende Produkte mit einem RFID-Tag (Radio-Frequency-Identification) ausgerüstet oder es werden Hologrammaufkleber angebracht. Neben diesen eher aufwändigeren Möglichkeiten sind auch gedruckte Authentifikationsaufkleber entwickelt worden. Bei den vorbeschriebenen Authentifikationen handelt es sich um solche, die nachträglich an ein Produkt angebracht werden. Dieses bedeutet, dass für jedes hergestellte Produkt eine solche Authentifikation (gleich welcher Art) bereitgestellt und mit dem Produkt verbunden werden muss. Dieses erfordert einen gewissen Aufwand. According to previously known methods, products to be equipped with an authentication are equipped with an RFID tag (Radio Frequency Identification) or hologram stickers are applied. In addition to these more sophisticated options, printed authentication stickers have also been developed. The above-described authentications are those which are subsequently attached to a product. This means that for each manufactured product such an authentication (of whatever kind) must be provided and connected to the product. This requires a certain effort.

In WIRTZ/KLOCKE: Fertigungsverfahren, Band 4, ist auf Seite 131 offenbart, dass die Herstellung von Bauteilen durch Kaltfließpressen Fertigungseinrichtungen für die Arbeitsschritte Rohteilherstellung, Wärmebehandlung, Oberflächenbehandlung, Umformen sowie Nachbearbeitung und Kontrolle erfordert. In Band 3 ist auf Seite 125–128 offenbart, dass durch elektrochemisches Ätzen von Metallen die Gefügestruktur derselben sichtbar gemacht werden kann. Neben der Gefügestruktur können auch Rauhigkeiten, die bei der Bearbeitung entstehen, sichtbar gemacht werden. Auf Seite 180 wird erläutert, dass Laser zum lokal begrenzten Abtragen dünner Schichten, namentlich zum Beschriften und Markieren von Bauteilen verwendet werden. Daneben ist Laserstrahlabtragen als Möglichkeit zur Reinigung, Modifikation oder Endbearbeitung größerer Flächen genannt. In WIRTZ / KLOCKE: Manufacturing Process, Volume 4, it is disclosed on page 131 that the production of components by cold extrusion requires manufacturing equipment for the operations of blank production, heat treatment, surface treatment, forming and post-processing and control. In Volume 3, on page 125-128, it is disclosed that by electrochemical etching of metals, the microstructure of the same can be visualized. In addition to the microstructure, it is also possible to visualize roughness arising during machining. On page 180 it is explained that lasers are used for the locally limited removal of thin layers, in particular for marking and marking of components. In addition, laser ablation is mentioned as a way to clean, modify or finish larger areas.

Die DE 44 23 274 C1 zeigt ein Werkzeug zum Einprägen von Daten in Druckguss- oder Kunststoffteile. Dieses besteht aus einem beweglichen Stellenanzeigerstempel sowie einem feststehenden Datenkranzstempel und ist in eine Druckguss- bzw. Kunststoff-Form integrierbar. Die genannten Stempel sind jeweils in eine Formhälfte bzw. in einen in diese eingesetzten Auswerferstift einerodiert. Zum Erodieren kann eine Erodiermaschine eingesetzt werden. The DE 44 23 274 C1 shows a tool for impressing data in die-cast or plastic parts. This consists of a movable position indicator stamp and a fixed data ring punch and can be integrated into a die-cast or plastic mold. The stamps mentioned are in each case anodized in a mold half or in an ejector pin inserted in it. For eroding, an EDM machine can be used.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren vorzuschlagen, mit dem eine Authentifikation bei dem Prozess des Urformens des Kunststoffteils auf seine Oberfläche aufgebracht werden kann. Based on this discussed prior art, the invention is therefore based on the object of proposing a method mentioned at the outset, with which an authentication in the process of the primary molding of the plastic part can be applied to its surface.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein solches Verfahren, welches folgende Schritte aufweist:

– Herstellen eines Authentifikationsstempels aus Metall, ausgebildet zum Einsetzen in ein Urformwerkzeug, in dem das Kunststoffteil geformt wird, mit einer das Negativ der Authentifikation tragenden Abformfläche durch – Behandeln eines Authentifikationsstempelrohlings zum Einstellen einer bestimmten Gefügestruktur, zumindest in dem die spätere Abformfläche bildenden Bereich, – Durchführen eines Umformschrittes zum Einbringen einer plastischen Deformation als Markierung in die Gefügestruktur in dem die spätere Abformfläche bildenden Bereich des Authentifikationsstempels und – Herauspräparieren der Gefügestruktur durch Ätzen der die Abformfläche bildenden Fläche des Authentifikationsstempels, wobei eine Dreidimensionalität der Abformfläche ausgebildet wird, und
– Urformen des Kunststoffteils in einem Urformwerkzeug mit dem darin befindlichen Authentifikationsstempel, dessen Abformfläche Teil der Formoberfläche des Urformwerkzeuges ist.

This object is achieved according to the invention by such a method, which has the following steps:

- Producing an authentication stamp made of metal, designed for insertion into a master mold, in which the plastic part is formed, with a negative of the authentication-bearing impression surface by - treating an authentication stamp blank for setting a specific microstructure, at least in the subsequent molding surface forming area, Performing a forming step for introducing a plastic deformation as a mark in the microstructure in the subsequent molding surface forming portion of the authentication stamp and - removing the microstructure by etching the molding surface forming surface of the authentication stamp, wherein a three-dimensionality of the molding surface is formed, and
- Prototypes of the plastic part in an arching tool with the authentication stamp therein, the Abformfläche is part of the mold surface of the Urformwerkzeuges.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß ferner durch einen Authentifikationsstempel aus Metall zum Kennzeichnen eines urgeformten Kunststoffteils mit einer Authentifikation mit einer das Negativ der Authentifikation tragenden Abformfläche, welche Authentifikation eine herausgearbeitete Gefügestruktur ist, wobei der Authentifikationsstempel ausgebildet ist zum Einsetzen in ein Urformwerkzeug, in dem das Kunststoffteil geformt wird, sowie durch ein Kunststoffteil mit einer auf seiner Oberfläche befindlichen Authentifikation, welche Authentifikation der Abdruck einer Abformfläche mit dem Negativ der Authentifikation ist, welches Negativ der Authentifikation eine insbesondere chemisch herausgearbeitete Gefügestruktur eines Metalls ist. This object is achieved according to the invention further by an authentication stamp made of metal for identifying a molded plastic part with an authentication with the negative of the authentication bearing impression surface, which authentication is a carved out structure, the authentication stamp is designed for insertion into a master mold, in which the plastic part is formed, as well as by a plastic part with an authentication located on its surface, which authentication is the imprint of a molding surface with the negative of the authentication, which negative of the authentication is a particular chemically outworked microstructure of a metal.

Bei diesem Verfahren – gleiches gilt auch für den beanspruchten Authentifikationsstempel – wird zum Aufbringen einer Authentifikation auf ein Kunststoffteil die Authentifikation mittels eines Authentifikationsstempels als Teil des Urformwerkzeuges, mit dem das Kunststoffteil hergestellt wird, erstellt. Dabei ist vorgesehen, dass der Authentifikationsstempel eine Abformfläche mit dem Negativ der Authentifikation aufweist, welche Abformfläche wiederum Teil der Formfläche des Kunststoffurformwerkzeuges ist. Mithin wird bei dem Urformen der Kunststoffmasse die Abformfläche des Authentifikationsstempels von der Kunststoffmasse abgeformt. Der Authentifikationsstempel ist aus Metall. Die Authentifikation ist die Abformung der auf der Abformfläche durch Ätzen herauspräparierten Gefügestruktur des Stempels. Ausgenutzt wird bei einem solchermaßen konzipierten Authentifikationsstempel, dass sich die Gefügestruktur durch entsprechende Behandlungen, insbesondere Wärmebehandlungen einstellen lässt. Somit lassen sich Gefügestrukturen mit größeren oder kleineren Kristallen ausbilden. Die Kristallstrukturen können eingestellt werden, so dass Gefügestrukturen mit länglichen Kristallen oder auch eher rundlichen Kristallen bereitgestellt werden können. In einem nachfolgenden Schritt wird bereichsweise die Gefügestruktur plastisch auf derjenigen Seite des Authentifikationsstempelrohlings, die die spätere Abformfläche darstellt, deformiert. Typischerweise bildet die bereichsweise Deformation ein Zeichen, was etwa ein Muster oder ein Logo sein kann. Das Zeichen erstreckt sich über mehrere Kristalle hinweg und weist typischerweise eine makroskopische Größe auf. Damit bilden die Kristalle bzw. die durch die Kristalle gebildete Gefügestruktur einen ersten Bestandteil der Authentifikation. In Folge der bereichsweisen plastischen Deformation der Gefügestruktur ist zusätzlich ein Zeichen als zweiter Bestandteil der Authentifikation in die Gefügestruktur eingeprägt worden. Diese kann sichtbar gemacht werden, auch wenn makroskopisch eine plastische Deformation nicht oder nicht mehr erkennbar ist. In this method - the same applies also to the claimed authentication stamp - authentication is applied to a plastic part by means of an authentication stamp as part of the Urformwerkzeuges with which the plastic part is made to apply an authentication. It is provided that the authentication stamp has a molding surface with the negative of the authentication, which molding surface is in turn part of the molding surface of the Kunststoffurformwerkzeuges. Thus, in the original forms of the plastic material the impression surface of the authentication stamp molded from the plastic mass. The authentication stamp is made of metal. The authentication is the impression of the structure of the stamp prepared by etching on the impression surface. Is exploited in such a designed authentication stamp that the microstructure can be adjusted by appropriate treatments, especially heat treatments. Thus, microstructures can be formed with larger or smaller crystals. The crystal structures can be adjusted so that microstructures with elongated crystals or rather rounded crystals can be provided. In a subsequent step, the microstructure is partially deformed plastically on that side of the authentication stamp blank, which represents the subsequent impression surface. Typically, the region-wise deformation is indicative of what may be a pattern or logo. The sign extends across several crystals and is typically macroscopic in size. Thus, the crystals or the microstructure formed by the crystals form a first component of the authentication. As a result of the area-wise plastic deformation of the microstructure, a sign has additionally been imprinted on the microstructure as a second component of the authentication. This can be made visible, even if macroscopically a plastic deformation is not or no longer recognizable.

Typischerweise wird man die plastische Deformation der Gefügestruktur im Wege eines Einprägevorganges hervorrufen. Das in die die spätere Abformfläche bildende Oberfläche des Authentifikationsstempels eingebrachte Zeichen ist in einem solchen Fall zunächst als Vertiefung erkennbar. Damit makroskopisch die Authentifikation nicht sichtbar ist, wird vorzugsweise in einem nachfolgenden Schritt von der geprägten Oberfläche des Authentifikationsstempelrohlings Material abgetragen, und zwar zumindest in einem solchen Maße, die der Eindringtiefe der Prägung entspricht. Vorzugsweise wird etwas mehr Material abgetragen. Mithin wird die durch das Prägen strukturierte Oberfläche geglättet, bis das Prägezeichen – die Markierung – nicht mehr durch eine Vertiefung erkennbar ist. Bei dem Materialabtrag ist darauf zu achten, dass allerdings nicht so viel Material abgetragen wird, dass in der dann freigelegten Oberfläche keine plastische Gefügestrukturdeformation mehr vorhanden ist. Mithin erstellt man auf diese Weise eine glatte Oberfläche mit durch den Prägevorgang plastisch deformierten Gefügestrukturbereichen, die auch als Abbild der Markierung angesprochen werden können, und demgegenüber undeformierten Gefügestrukturbereichen. Zum Ausbilden der für die Abformung an einem herzustellenden Kunststoffteil notwendigen Dreidimensionalität der Abformfläche mit ihren informationsgebenden Gefügeparametern wird in einem nachfolgenden Schritt die Gefügestruktur herauspräpariert, im Wege eines chemischen Ätzprozess. Im Ergebnis wird auf diese Weise eine Abformfläche gebildet, auf der makroskopisch bis auf eine gewisse Mattierung, hervorgerufen durch die durch den Herauspräparationsprozess gebildete Rauhigkeit, nichts erkennbar ist. Der auf diese Weise mit seiner Abformfläche hergestellte Authentifikationsstempel wird anschließend in ein Urformwerkzeug eingesetzt, so dass die Abformfläche Teil der Formfläche des Urformwerkzeuges wird. Anschließend können mit diesem Urformwerkzeug Kunststoffteile hergestellt werden, die alle eine identische unikate Authentifikation an identischer Stelle aufweisen. Typically, one will cause the plastic deformation of the microstructure by means of an embossing process. In such a case, the character introduced into the surface of the authentication stamp forming the subsequent impression surface is initially recognizable as a depression. So that the authentication is not visible macroscopically, material is preferably removed in a subsequent step from the embossed surface of the authentication stamp blank, to at least such an extent that corresponds to the penetration depth of the embossing. Preferably, a little more material is removed. Consequently, the surface structured by embossing is smoothed until the embossing mark - the marking - can no longer be recognized by a depression. During the removal of material, care must be taken to ensure that not so much material is removed that no plastic microstructural deformation is left in the then exposed surface. Consequently, in this way a smooth surface is created with the structural areas plastically deformed by the embossing process, which can also be addressed as an image of the marking, and, in contrast, undeformed microstructure regions. In order to form the three-dimensionality of the impression surface necessary for the impression on a plastic part to be produced with its information-giving structure parameters, the structure is prepared in a subsequent step by means of a chemical etching process. As a result, a molding surface is formed in this way, on the macroscopically except for a certain matting, caused by the roughness formed by the Herausprpparationsprozess, nothing is recognizable. The authentication stamp produced in this way with its impression surface is then inserted into a master mold, so that the impression surface becomes part of the mold surface of the master mold. Subsequently, plastic parts can be produced with this master mold, all of which have an identical unique authentication at an identical location.

Die abgeformte Authentifikation auf der Außenseite des Oberflächenabschnittes des Kunststoffteils tritt als mattierter Flächenbereich in Erscheinung. In diesem Bereich ist somit nicht nur die Kristallstruktur und damit die Gefügestruktur der Abformfläche des Authentifikationsstempels abgebildet, sondern auch die Markierung, also: Beispielsweise ein Zeichen, ein Muster oder dergleichen. Eine solche Authentifikation kann als fälschungssicher angesehen werden, denn es kann ausgeschlossen werden, dass ein zweiter Authentifikationsstempel mit einer identischen Abformfläche hergestellt werden kann. Begründet liegt dies darin, dass zum Einen ein identisches Kristallgefüge und die sich daraus ergebende Gefügestruktur der Abformfläche bereitgestellt werden müsste, was als nicht machbar angesehen wird, und dass diese Struktur durch die bereichsweise plastische Deformation der Markierung überlagert wird, die sich an exakt derselben Stelle innerhalb der Gefügestruktur wie bei dem Originalauthentifikationsstempel befinden müsste. Selbst wenn die Geometrie des Zeichens bekannt sein sollte, kann ausgeschlossen werden, dass ein zweiter Authentifikationsstempel mit identischer Gefügestruktur hergestellt und die Markierung an exakt derselben Gefügestrukturstelle angeordnet werden kann. Insofern bildet die Abformfläche eines solchen Authentifikationsstempels einen Fingerabdruck, der im Zuge der Herstellung eines Kunststoffteils durch Abformen desselben auf die Oberfläche des Kunststoffteils übertragen wird. The molded-on authentication on the outside of the surface portion of the plastic part appears as a frosted surface area in appearance. In this area, not only the crystal structure and thus the microstructure of the impression surface of the authentication stamp is depicted, but also the marking, ie: for example, a character, a pattern or the like. Such an authentication can be regarded as forgery-proof, because it can be ruled out that a second authentication stamp with an identical impression surface can be produced. This is due to the fact that on the one hand an identical crystal structure and the resulting microstructure of the molding surface would have to be provided, which is not considered feasible, and that this structure is superimposed by the regional plastic deformation of the marking, which is in exactly the same place within the microstructure as with the original authentication stamp. Even if the geometry of the character should be known, it can be ruled out that a second authentication stamp having an identical microstructure can be produced and the marking can be arranged at exactly the same microstructure location. In this respect, the impression surface of such an authentication stamp forms a fingerprint which is transferred in the course of the production of a plastic part by molding it onto the surface of the plastic part.

Sichtbar gemacht werden kann die auf dem Kunststoffteil angeordnete mikrostrukturierte Authentifikation durch entsprechende Vergrößerung, beispielsweise unter einem Mikroskop mit Streiflichtbeleuchtung, bei der paralleles Licht spitzwinklig auf die Oberfläche der die Authentifikation tragenden Fläche auftrifft. Die sich ergebenden Schattenstrukturen lassen das Relief deutlich erkennen. Eine Auswertung kann manuell vorgenommen werden. Auch sind maschinelle Auswerteverfahren für derartig erstellte Bilder möglich, wie diese etwa zum Auswerten von Authentifikationen von Authentifikationsetiketten bekannt sind. Beschrieben sind derartige Verfahren in dem Artikel „Quality measurements in anti-counterfeit offset print production“ des Tagungsbandes „Advances in Printing and Media Technology“ – iarigai, Vol. XXXVII (2010). The microstructured authentication arranged on the plastic part can be made visible by corresponding enlargement, for example under a microscope with grazing light illumination, in which parallel light impinges on the surface of the surface carrying the authentication at an acute angle. The resulting shadow structures clearly show the relief. An evaluation can be made manually. Also, machine evaluation methods for images created in this way are possible, as they are known, for example, for evaluating authentications of authentication tags. Such methods are described in the article "Quality measurements in anti-counterfeit offset print production "of the conference proceedings" Advances in Printing and Media Technology "- iarigai, Vol. XXXVII (2010).

Vor dem Schritt des Herauspräparierens der Gefügestruktur ist es zweckmäßig, wenn die die spätere Abformfläche bildende Oberfläche des Authentifikationsstempels nach dem Prozess des Materialabtrages poliert wird. Before the step of removing the microstructure, it is expedient if the surface of the authentication stamp forming the subsequent molding surface is polished after the process of material removal.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Authentifikationsstempel aus einem niedrig legierten Werkzeugstahl hergestellt. Als Ätzverfahren zum Herauspräparieren der Gefügestruktur wird bei einer solchen Werkzeugwahl ein Nital-Ätzprozess durchgeführt. In a preferred embodiment, the authentication stamp is made from a low alloy tool steel. As an etching method for removing the microstructure, a Nital etching process is performed in such a tool selection.

Von besonderem Vorteil des vorbeschriebenen Verfahrens ist, dass, nachdem der Authentifikationsstempel einmal hergestellt worden ist, eine Kunststoffteileserie mit ein und derselben Authentifikation gekennzeichnet werden kann, ohne dass hierzu irgendwelche weiteren Maßnahmen erforderlich sind. Typischerweise wird man die Authentifikation an der B-Oberfläche eines Kunststoffteils positionieren. A particular advantage of the method described above is that once the authentication stamp has been produced, a plastic part series can be identified with one and the same authentication, without the need for any further measures. Typically, one will position the authentication on the B-surface of a plastic part.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen: The invention is described below with reference to an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:

1: eine schematisierte Darstellung eines Authentifikationsstempels zum Einbringen einer Authentifikation in ein Kunststoffteil in einer perspektivischen Ansicht, 1 FIG. 2: a schematic representation of an authentication stamp for introducing an authentication into a plastic part in a perspective view, FIG.

2: eine schematisierte Draufsicht auf diejenige Seite eines Authentifikationsstempelrohlings, aus dem der Authentifikationsstempel der 1 hergestellt wird, die die spätere Abformfläche darstellt, 2 : A schematized plan view of that side of an authentication stamp blank from which the authentication stamp of the 1 produced, which represents the subsequent impression surface,

3: eine Draufsicht auf die Fläche der 2 mit einer darin eingebrachten Markierung als bereichsweise plastische Gefügedeformation, 3 : a top view of the surface of the 2 with a marking introduced therein as a region-wise plastic structure deformation,

3a: einen Querschnitt durch den Authentifikationsstempelrohling der 3 entlang der Linie A-B sowie eine Ausschnittsvergrößerung aus dem Bereich der Markierung, 3a : a cross-section through the authentication stamp blank of 3 along the line AB as well as an enlargement of the area of the marking,

4: eine Darstellung entsprechend derjenigen der 3a nach Durchführen eines Material abtragenden Bearbeitungsschrittes, 4 a representation corresponding to that of 3a after performing a material removing machining step,

5: eine schematisierte Draufsicht auf die Abformfläche des Authentifikationsstempels der 1 mit ihrer herauspräparierten Gefügestruktur und 5 : A schematic plan view of the impression surface of the authentication stamp of 1 with their prepared structure and structure

6: ein Flussdiagramm zum Erstellen einer Authentifikation auf der Oberfläche eines urgeformten Kunststoffteils. 6 : A flow chart for creating an authentication on the surface of a molded plastic part.

Ein Authentifikationsstempel 1 ist in den Figuren vereinfacht als Quader dargestellt. Der Authentifikationsstempel 1 verfügt über eine Abformfläche 2, deren Oberflächenstruktur das Negativ der in ein Kunststoffteil einzubringenden Authentifikation darstellt. Der Authentifikationsstempel 1 ist geeignet und ausgeführt, in ein Kunststoffurformwerkzeug eingesetzt werden zu können, und zwar dergestalt, dass die Abformfläche 2 Teil der Formfläche der Kavität des Kunststoffurformwerkzeuges ist und somit darin eingebrachter Kunststoff diese Fläche abformt. An authentication stamp 1 is shown in simplified form in the figures as a cuboid. The authentication stamp 1 has a molding surface 2 whose surface structure represents the negative of the authentication to be introduced into a plastic part. The authentication stamp 1 is suitable and designed to be used in a Kunststoffurformwerkzeug, in such a way that the molding surface 2 Part of the mold surface of the cavity of the Kunststoffurformwerkzeuges and thus incorporated therein plastic molds this surface.

Der Authentifikationsstempel 1 des dargestellten Ausführungsbeispiels besteht aus einem unlegierten Werkzeugstahl, etwa einem 1.1730- oder einem 1.1740-Werkzeugstahl. Prinzipiell können auch andere Metalle genutzt werden, um einen solchen Authentifikationsstempel herzustellen. The authentication stamp 1 of the illustrated embodiment consists of a non-alloy tool steel, such as a 1.1730 or 1.1740 tool steel. In principle, other metals can be used to produce such an authentication stamp.

Hergestellt wird der Authentifikationsstempel 1, indem in einem ersten Schritt eine Gefügestruktur eingestellt wird. Einstellen lässt sich die Gefügestruktur, insbesondere in den oberflächennahen Randbereichen, auf die es, wie nachstehend beschrieben, ankommt, beispielsweise durch eine Wärmebehandlung, etwa durch einen Glühprozess. In Abhängigkeit von dem Wärmebehandlungsverfahren kann ein gröberes Korn oder ein feineres Korn eingestellt werden. Mithin kann durch ein derartiges Verfahren die Größe der Kristalle beeinflusst werden. Einfluss nimmt in die Gefügestruktur auch die Faserrichtung, falls vorhanden, des Halbzeuges, aus dem der Authentifikationsstempelrohling gefertigt wird. The authentication stamp is produced 1 in that in a first step, a microstructure is set. The microstructure can be adjusted, in particular in the near-surface edge regions to which it arrives, as described below, for example by a heat treatment, for example by an annealing process. Depending on the heat treatment process, a coarser grain or a finer grain can be adjusted. Thus, by such a method, the size of the crystals can be influenced. The grain structure, if present, of the semifinished product from which the authentication stamp blank is made, also influences the microstructure.

2 zeigt schematisiert eine Draufsicht auf die Oberfläche eines Authentifikationsstempelrohlings, der die spätere Abformfläche 2 bildet. Angedeutet ist eine eingestellte Gefügestruktur, eingestellt durch ein Wärmebehandlungsverfahren. Dabei stellen die hellen Bereiche Ferrit-Kristalle und die dunkleren Bereiche Perlit-Kristalle dar. 2 schematically shows a plan view of the surface of an authentication stamp blank, the later impression area 2 forms. Indicated is a set microstructure set by a heat treatment method. The bright areas are ferrite crystals and the darker areas are perlite crystals.

Unter dem im Rahmen dieser Ausführungen genutzten Begriff des Einstellens der Gefügestruktur ist auch ein Vorgang zu subsumieren, bei dem die diesbezügliche Behandlung des Authentifikationsstempelrohlings bereits im Rahmen seines üblichen Herstellungsprozesses durchgeführt worden ist. Mithin ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Schritt des Behandelns des Authentifikationsstempelrohlings zum Einstellen einer bestimmten Gefügestruktur ein zusätzlicher Schritt im Herstellungsprozess zum Herstellen der Abformfläche ist. Under the term used in the context of these embodiments of setting the microstructure is also a process to subsume, in which the relevant treatment of the authentication stamp blank has already been carried out in the context of its usual manufacturing process. Consequently, it is not absolutely necessary that the step of treating the authentication stamp blank for setting a specific microstructure is an additional step in the production process for producing the molding surface.

In einem nachfolgenden Schritt zum Herstellen der Abformfläche 2 und damit des Authentifikationsstempels 1 wird ein Umformschritt durchgeführt, durch den im Wege einer plastischen Deformation eine Markierung 3 in die Gefügestruktur der in 2 erkennbaren Fläche eingebracht wird. Als Markierung 3 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Kreis als Zeichen gewählt worden. Die plastische Deformation ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht worden, dass die Markierung 3 in diesbezügliche Fläche 4 des Authentifikationsstempelrohlings 5 eingeprägt worden ist, wie dieses in 3a gezeigt ist. Die Bereiche einer Deformation der Gefügestruktur sind darin mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnet. Hierbei handelt es sich um diejenigen Bereiche, die durch den Prägestempel umgeformt bzw. deformiert sind, mithin die die durch die Markierung 3 gebildete Ringnut einfassenden Bereiche. In a subsequent step for producing the impression surface 2 and thus the authentication stamp 1 a forming step is carried out, by means of a plastic deformation a mark 3 into the microstructure of in 2 recognizable surface is introduced. As a marker 3 In the illustrated embodiment, a circle has been selected as a character. The plastic deformation has been achieved in the illustrated embodiment in that the mark 3 in this area 4 of the authentication stamp blank 5 has been impressed, as this in 3a is shown. The regions of deformation of the microstructure are indicated by the reference numeral 6 characterized. These are those areas that are deformed or deformed by the die, thus those by the mark 3 formed annular groove enclosing areas.

In einem sich anschließenden Schritt wird von der Fläche 4, in die die Markierung 3 eingebracht ist, Material abgetragen, und zwar bis in eine Tiefe, in der die Markierung 3 nicht mehr als Vertiefung in Erscheinung tritt, mithin die Fläche 4 geglättet ist. Das Ergebnis dieses Schrittes ist schematisiert in 4 gezeigt. Deutlich erkennbar ist, dass die durch den Schritt des Materialabtragens gebildete Fläche 4.1 glatt ist. Erkennbar ist in 4 auch, dass der Materialabtrag zwar soweit vorgenommen worden ist, dass die Markierung 3 geglättet worden ist, dass in der Gefügestruktur des Authentifikationsstempelrohlings 5 die Markierung 3 als umgeformte Gefügestruktur 6 allerdings noch vorhanden ist. Bei dem Schritt des Materialabtrages ist also darauf zu achten, dass dieser nicht soweit vorgenommen wird, dass keine, durch das Einbringen der Markierung 3 deformierte Gefügestruktur mehr vorhanden ist. In a subsequent step is taken from the area 4 into the mark 3 is introduced, material removed, down to a depth in which the mark 3 no longer appears as a depression, thus the surface 4 smoothed. The result of this step is schematized in 4 shown. It can clearly be seen that the surface formed by the material removal step 4.1 is smooth. Is recognizable in 4 Also, that the material removal has been made so far that the mark 3 has been smoothed that in the microstructure of the authentication stamp blank 5 the mark 3 as deformed microstructure 6 but still exists. In the step of material removal is therefore important to ensure that this is not made so far that no, by introducing the mark 3 deformed microstructure is more present.

Untersuchungen haben gezeigt, dass eine hinreichende plastische Gefügestrukturdeformation gegeben ist, wenn die Eindringtiefe der Markierung zwischen 0,01 mm und 0,03 mm, insbesondere zwischen 0,015 mm und 0,025 mm beträgt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Eindringtiefe der Markierung 0,02 mm. Mit dem Schritt des Materialabtrages wird typischerweise etwa 0,008 mm bis 0,012 mm mehr an Material abgetragen als die Eindringtiefe der Prägung der Markierung 3 beträgt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurden durch den Material abtragenden Schritt des Schleifens 0,03 mm Material von der Fläche 4 entfernt. Investigations have shown that a sufficient plastic microstructural deformation is given if the penetration depth of the marking is between 0.01 mm and 0.03 mm, in particular between 0.015 mm and 0.025 mm. In the illustrated embodiment, the penetration depth of the mark is 0.02 mm. The material removal step typically removes about 0.008 mm to 0.012 mm more material than the penetration depth of the marker embossment 3 is. In the illustrated embodiment, 0.03 mm of material was removed from the surface by the material removing step of grinding 4 away.

Es ist zweckmäßig, nach dem Materialabtrag die Fläche 4.1 des Authentifikationsstempelrohlings 5 zu polieren, um die Rauhigkeit der Oberfläche 4.1 zu reduzieren. Für die nachfolgenden Zwecke bietet es sich an, durch den Vorgang des Polierens einen Rauhigkeitswert von Ra 0,05 µm auszubilden. Mithin liegt nach diesem Prozessschritt eine hochglatte Oberfläche vor. It is useful after the removal of material, the area 4.1 of the authentication stamp blank 5 to polish to the roughness of the surface 4.1 to reduce. For the following purposes, it is advisable to form a roughness value of Ra 0.05 μm by the process of polishing. Consequently, after this process step, a highly smooth surface is present.

Zum eigentlichen Ausbilden des Negativs der Authentifikation wird diese Fläche einem Ätzschritt unterworfen. Dieser Prozessschritt dient dem Zweck, die Gefügestruktur herauszuarbeiten bzw. herauszupräparieren, mithin die zweidimensional erkennbare Gefügeinformation in eine dreidimensionale Information umzusetzen. Da es sich bei dem Material des Authentifikationsstempelrohlings 5 um einen unlegierten Werkzeugstahl handelt, bietet sich für diesen Zweck ein Nital-Ätzen an. Durch diesen Ätzprozess werden in Abhängigkeit von der jeweiligen Phase – in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Ferrit oder Perlit – und von den durch den Materialabtragungsschritt und das Polieren angeschnittenen Kristallen diese unterschiedlich angelöst, wodurch sich die gewünschte dreidimensionale Struktur der Abformfläche ausbildet. Dabei versteht es sich, dass durch den Ätzprozess der deformierte Gefügestrukturbereich 6 – das Abbild der Markierung 3 – anders angegriffen wird als die daran angrenzenden undeformierten Bereiche. Diese Fläche stellt nach Abschluss des Ätzprozesses die Abformfläche 2 des Authentifikationsstempels 1 dar. 5 zeigt mit einer Streiflichtbeleuchtung in einer vergrößerten Darstellung die Abformfläche 2 des Authentifikationsstempel 1. For actually forming the negative of the authentication, this surface is subjected to an etching step. This process step serves the purpose of elaborating or dissecting out the microstructure, thus converting the two-dimensional structure information into three-dimensional information. Since it is the material of the authentication stamp blank 5 is a non-alloyed tool steel, offers for this purpose a Nital etching. As a result of this etching process, depending on the respective phase-in the illustrated embodiment, ferrite or pearlite-and of the crystals cut by the material removal step and the polishing, these are dissolved differently, whereby the desired three-dimensional structure of the impression surface is formed. It is understood that by the etching process of the deformed microstructure region 6 - the image of the mark 3 - is attacked differently than the undeformed areas adjacent to it. This surface provides the impression surface after completion of the etching process 2 of the authentication stamp 1 represents. 5 shows with a grazing light illumination in an enlarged view of the impression surface 2 of the authentication stamp 1 ,

Das Ausbilden einer dreidimensionalen Strukturfläche, wie vorbeschrieben, ist zum Übertragen dieses Negativs auf die Oberfläche eines Kunststoffteils erforderlich. Zu diesem Zweck wird der Authentifikationsstempel 1 in ein Kunststoffurformwerkzeug eingesetzt und zwar dergestalt, dass die Abformfläche 2 Teil der Formoberfläche des Kunststoffwerkzeuges ist. Die in die Kavität des Kunststoffwerkzeuges eingebrachte Kunststoffmasse formt sodann auch die Abformfläche 2 des Authentifikationsstempels 1 ab. Nach Erhärten der Kunststoffmasse befindet sich auf der Außenseite des auf diese Weise hergestellten Kunststoffteils die gewünschte Authentifikation, und zwar das dreidimensional strukturierte Abbild der Gefügestruktur der Abformfläche 2 des Authentifikationsstempels 1. The formation of a three-dimensional structural surface as described above is required for transferring this negative onto the surface of a plastic part. For this purpose, the authentication stamp 1 used in a Kunststoffurformwerkzeug in such a way that the molding surface 2 Part of the mold surface of the plastic tool is. The introduced into the cavity of the plastic tool plastic compound then forms the impression surface 2 of the authentication stamp 1 from. After hardening of the plastic compound is on the outside of the plastic part produced in this way, the desired authentication, namely the three-dimensionally structured image of the microstructure of the impression surface 2 of the authentication stamp 1 ,

In 6 ist das vorbeschriebene Herstellungsverfahren zum Erstellen einer Authentifikation auf der Oberfläche eines urgeformten Kunststoffteils nach Art eines Flussdiagramms zusammenfassend gezeigt. In 6 For example, the above-described manufacturing method for establishing an authentication on the surface of a molded plastic part in the manner of a flowchart is summarized.

Ist ein solcher Authentifikationsstempel einmal hergestellt, kann mit diesem eine ganze Serie von Kunststoffteilen mit einer Authentifikation ausgerüstet werden, ohne dass dieses im Herstellungsprozess eines Mehraufwandes bedürfte. Once such an authentication stamp has been produced, it can be used to equip an entire series of plastic parts with an authentication, without this requiring extra effort in the production process.

Auf der Oberfläche eines solchermaßen hergestellten Kunststoffteils tritt der Bereich der Authentifikation aufgrund der durch den Ätzprozess am Authentifikationsstempel hervorgerufenen Strukturierung als Bereich mit einer gewissen Mattierung. Typischerweise wird sich dieser Bereich nicht auf einer Ansichtseite des Kunststoffteils sondern auf einer B-Seite des Kunststoffteils befinden. Makroskopisch ausmachen kann man einen solchen Bereich nur, wenn die Nachbarbereiche entweder glatt sind oder eine andere Mattierung aufweisen. On the surface of a plastic part produced in this way, the area of the authentication occurs as a region with a certain matting due to the structuring caused by the etching process on the authentication stamp. Typically, this area will not be on a view side of the plastic part but on a B side of the plastic part. Macroscopically, one can only make such an area if the neighboring areas are either smooth or have a different matting.

Das vorbeschriebene Verfahren eignet sich zum Ausrüsten von Kunststoffteilen mit einer Authentifikation, die aus Thermo-, Elasto- oder Duromeren hergestellt werden. The method described above is suitable for equipping plastic parts with an authentication, which are made of thermo, elastomers or duromers.

Der besondere Vorteil in dem beschriebenen Authentifikationskonzept ist, dass zwei überlagerte Komponenten zum Einsatz gelangen. Hierbei handelt es sich zum Einen um die Gefügestruktur des Authentifikationsstempels, die als solche als Unikat anzusehen ist. Überlagert wird diese für sich bereits bedeutsame Authentifikation durch das Abbild einer Markierung, wobei das Abbild der Markierung als deformierte Gefügestruktur, die die undeformierte Gefügestruktur der Abformfläche überlagert, hinsichtlich ihrer Anordnung innerhalb der Abformfläche identisch nicht reproduzierbar ist. The particular advantage in the described authentication concept is that two superimposed components are used. On the one hand, this is the microstructure of the authentication stamp, which as such is unique. This authentification, which is already significant in its own right, is superimposed by the image of a marking, wherein the image of the marking as a deformed microstructure superimposed on the undeformed microstructure of the molding surface is not reproducibly identical with respect to its arrangement within the molding surface.

Ausgelesen und ausgewertet werden kann die auf der Außenseite eines solchermaßen hergestellten Kunststoffteils befindliche Authentifikation mit an sich bekannten Verfahren. The authentication located on the outside of a plastic part produced in this way can be read out and evaluated using methods known per se.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem der Authentifikationsstempel aus einem unlegierten Werkzeugstahl hergestellt worden ist. Es versteht sich, dass prinzipiell nur die die Abformfläche bildende Oberfläche des Authentifikationsstempels aus Metall, hier: einem unlegierten Werkzeugstahl, bestehen kann, beispielsweise wenn die Abformfläche die eine Oberseite einer Kaschierung ist, die mit einem anderen Werkstoff verbunden ist. Auch wenn in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Abformfläche aus einem unlegierten Werkzeugstahl besteht, lässt sich die Erfindung auch mit anderen Metallen realisieren, da diese prinzipiell dieselben Eigenschaften in Bezug auf den Gegenstand der beanspruchten Erfindung aufweisen. The invention has been described with reference to an embodiment in which the authentication stamp has been made of a non-alloy tool steel. It is understood that, in principle, only the surface of the authentication stamp forming the impression surface can be made of metal, in this case an unalloyed tool steel, for example if the impression surface is the one upper side of a lamination which is connected to another material. Although in the described embodiment, the impression surface consists of a non-alloy tool steel, the invention can also be realized with other metals, since they have in principle the same properties with respect to the subject of the claimed invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Authentifikationsstempel authentication stamp
2 2: Abformfläche master surface
3 3: Markierung mark
3.1 3.1: Abbild der Markierung Image of the mark
4, 4.1 4, 4.1: Fläche area
5 5: Authentifikationsstempelrohling Authentication stamp blank
6 6: deformierte Gefügestruktur deformed microstructure

Claims

A method of creating an authentication on the surface of a molded plastic part, comprising the steps of: - establishing an authentication stamp ( 1 ) made of metal, designed for insertion into a master mold, in which the plastic part is molded, with a negative of the authentication bearing impression surface ( 2 ) by - handling an authentication stamp blank ( 5 ) for setting a specific microstructure, at least in which the subsequent impression surface ( 2 ), - performing a forming step for introducing a plastic deformation as a marking ( 3 ) in the microstructure in which the subsequent impression surface ( 2 ) forming area of the authentication stamp ( 1 ) and - removing the microstructure by etching the molding surface ( 2 ) forming surface of the authentication stamp ( 1 ), wherein a three-dimensionality of the impression surface ( 2 ) is formed, and - prototypes of the plastic part in a master mold with the therein located authentication stamp ( 1 ), whose impression surface ( 2 ) Is part of the mold surface of the master mold.

A method according to claim 1, characterized in that the microstructure by embossing a character as a marker ( 3 ) into which the subsequent impression surface ( 2 ) forming surface ( 4 ) of the authentication stamp blank set with respect to its microstructure ( 5 ) is deformed and then this surface ( 4 ) is smoothed by removing material by at least the penetration depth of the embossing, before the microstructure is herauspräpariert.

A method according to claim 2, characterized in that after the removal of material, the created surface is polished.

Method according to one of claims 3 or 4, characterized in that the penetration depth of the embossing is between 0.01 mm and 0.03 mm, in particular between 0.015 mm and 0.025 mm.

Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that with the material removal process about 0.008 mm to 0.012 mm more material is removed than the penetration depth of the embossing is.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the authentication stamp ( 1 ) is produced from a non-alloyed tool steel and the step of removing the microstructure for forming the molding surface ( 2 ) is performed by way of a Nital etching process.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that for adjusting the microstructure of the authentication stamp blank ( 5 ) this is subjected to the structure influencing treatment, in particular an annealing process.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the method is a thermo, elastomer or Duromerkunststoffteil produced.

Authentication stamp made of metal for identifying a molded plastic part with an authentication with a negative of the authentication bearing impression surface ( 2 ), produced by the method according to one of the preceding claims, wherein the authentication stamp ( 1 ) is adapted for insertion into a master mold, in which the plastic part is formed.

Authentication stamp according to claim 9, characterized in that the authentication stamp ( 1 ) is made of a non-alloy tool steel.

Plastic part with an authentication located on its surface, which authentication is the impression of a molding surface with the negative of the authentication, which negative of the authentication is a particular chemically herauspräparierte microstructure of a metal prepared by the method according to any one of claims 1 to 8.

Plastic part according to claim 11, characterized in that in the herauspräparierten microstructure of the impression surface a mark, in particular a sign can be seen.