DE102020209106A1

DE102020209106A1 - Method for providing an embossing element for an embossing tool, an embossing element, a use of an embossing element and an embossing tool comprising an embossing element

Info

Publication number: DE102020209106A1
Application number: DE102020209106.4A
Authority: DE
Inventors: Fritz Benjamin; Ruben Hünig; Guillaume Gomard; Markus Guttmann
Original assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2040-07-22
Also published as: DE102020209106B4

Abstract

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Prägeelements (13) für ein Prägewerkzeug (15), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen (S1) zumindest eines Objekts (1) mit zumindest einer Oberflächenstruktur (1a), Erzeugen (S2-S9) zumindest eines Formabbilds (6) der zumindest einen Oberflächenstruktur (1a), Erzeugen (S11) einer Vielzahl von Replikaten (10) anhand des zumindest einen Formabbilds (6), wobei die Vielzahl von Replikaten (10) die zumindest eine Oberflächenstruktur (1a) umfasst, Anordnen (S12) der Vielzahl von Replikaten (10) zu einer Matrix (11), und Bereitstellen (S13-S16) des Prägeelements (13) mittels der Matrix (11). Weitere Aspekte betreffen ein Prägeelement (13), eine Verwendung eines Prägeelements (13) und ein Prägewerkzeug (15) umfassend ein Prägeelement (13).One aspect of the present invention relates to a method for providing an embossing element (13) for an embossing tool (15), the method comprising the following steps: providing (S1) at least one object (1) having at least one surface structure (1a), producing ( S2-S9) at least one shape image (6) of the at least one surface structure (1a), generating (S11) a multiplicity of replicas (10) based on the at least one shape image (6), the multiplicity of replicas (10) containing the at least one surface structure (1a) comprises arranging (S12) the plurality of replicas (10) into a matrix (11), and providing (S13-S16) the embossing element (13) by means of the matrix (11). Further aspects relate to an embossing element (13), the use of an embossing element (13) and an embossing tool (15) comprising an embossing element (13).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Prägeelements für ein Prägewerkzeug, ein Prägeelement, eine Verwendung eines Prägeelements und ein Prägewerkzeug, welches ein Prägeelement umfasst, insbesondere zum Prägen von Antireflexbeschichtungen für Solarmodule.The present invention relates to a method for providing an embossing element for an embossing tool, an embossing element, a use of an embossing element and an embossing tool which comprises an embossing element, in particular for embossing anti-reflective coatings for solar modules.

Die Herstellung heißgeprägter, mikrostrukturierter Polymerfolien kann in industriellem Maßstab nur durch ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren realisiert werden. Zu diesem Zweck wird immer eine entsprechend strukturierte, zylindrische Prägerolle bzw. Walze, deren Mantelfläche mit dem Negativ der zu prägenden Struktur ausgestattet sein muss, benötigt. Es ist deshalb immer ein von der gewünschten, zu prägenden Mikrostruktur abhängiges Verfahren von Nöten, mit dem eine solche vollumfänglich strukturierte Rolle hergestellt werden kann. Dabei kann entweder eine direkte Texturierung bzw. Strukturierung der Rolle, z. B. mit einem geeigneten Diamant-Fräswerkzeug oder mit Hilfe von Laserinterferenzlithographie, erfolgen, oder aber die Rolle wird nicht selbst strukturiert, sondern die gewünschte Textur bzw. Struktur wird mittels galvanischer Abscheideprozesse in ein metallisches Blech übertragen und anschließend (z. B. per Magnet oder per Vakuum) passgenau um die Rolle, die dabei als Träger fungiert, gelegt.The production of hot-embossed, microstructured polymer films can only be realized on an industrial scale using a roll-to-roll process. For this purpose, a correspondingly structured, cylindrical embossing roller or roller is always required, the outer surface of which must be equipped with the negative of the structure to be embossed. It is therefore always necessary to have a method that is dependent on the desired microstructure to be embossed and with which such a fully structured roll can be produced. Either a direct texturing or structuring of the role, z. B. with a suitable diamond milling tool or with the help of laser interference lithography, or the roll is not structured itself, but the desired texture or structure is transferred to a metal sheet by means of galvanic deposition processes and then (e.g. by magnet or by vacuum) precisely fitted around the roll, which acts as a carrier.

Das bedeutet allerdings, dass das strukturierte Blech und damit die Mikrostruktur mit ausreichender flächiger Ausdehnung bei gleichzeitig möglichst geringer Dickenschwankung verfügbar sein muss. Hinzu kommt, dass auch die oben erwähnten direkten Strukturierungsmethoden nur ein bestimmtes, methodenspezifisches Spektrum an möglichen Zielstrukturen erlauben.However, this means that the structured metal sheet and thus the microstructure must be available with a sufficient surface area while at the same time having the lowest possible fluctuation in thickness. In addition, the direct structuring methods mentioned above only allow a certain, method-specific spectrum of possible target structures.

Neben der Tatsache, dass sich z. B. die (meist hierarchischen) Oberflächenstrukturen von Blättern und Blütenblättern - mit technisch nützlichen, optischen Lichtsammel- und Selbstreinigungseigenschaften - in der Regel nicht durch derartige Methoden herstellen lassen, gibt es noch eine weitere Klasse technologisch nützlicher Mikrostrukturen, welche sich aufgrund ihrer limitierten Ausdehnung nicht ohne Weiteres in einen kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Prägeprozess integrieren lassen. Solche Strukturen sind beispielsweise per Direct-Laser-Writing (DLW) hergestellte Strukturen.Besides the fact that z. For example, the (mostly hierarchical) surface structures of leaves and petals - with technically useful, optical light-collecting and self-cleaning properties - cannot usually be produced by such methods, there is another class of technologically useful microstructures that cannot be expanded due to their limited extent easily integrated into a continuous roll-to-roll embossing process. Such structures are, for example, structures produced by direct laser writing (DLW).

Die bekannten Verfahren zur großflächigen Herstellung von Mikro- oder Nanostrukturen sind nur zur Herstellung spezieller Geometrien geeignet. Die Herstellung von hierarchischen Mikro- bzw. Nano-Freiform-Oberflächentexturen bzw. -strukturen ist beispielsweise mit den etablierten Verfahren gar nicht oder nur in limitierter Vielfalt möglich. Beispielsweise sind die typischen hierarchischen Oberflächenstrukturen von Blütenblättern, bestehend aus einer dichtest gepackten Anordnung von Mikrokegeln, deren Oberflächen mit radial von den Kegelspitzen nach außen verlaufenden Nanofalten dekoriert sind, mit keinem der etablierten Verfahren zur Mikro- und Nanotexturierung bzw. -strukturierung von Oberflächen nachbildbar.The known methods for the large-scale production of micro- or nanostructures are only suitable for the production of special geometries. The production of hierarchical micro- or nano-freeform surface textures or structures is not possible at all or only in limited variety with the established methods. For example, the typical hierarchical surface structures of flower petals, consisting of a densely packed arrangement of microcones whose surfaces are decorated with nanofolds running radially outwards from the cone tips, cannot be reproduced with any of the established methods for micro- and nanotexturing or structuring of surfaces.

Mittels Diamantgravieren lassen sich zum Beispiel großflächige Mikrostrukturen direkt auf einer Walze herstellen, allerdings ist man auch hier eingeschränkt; die Geometrie des Diamant-Einkristalls limitiert das Aspektverhältnis der Mikrostrukturen, und eine zusätzliche Nanostrukturierung ist nicht möglich.For example, diamond engraving can be used to produce large-area microstructures directly on a roller, but here too there are limitations; the geometry of the diamond single crystal limits the aspect ratio of the microstructures and additional nanostructuring is not possible.

Weitere Verfahren, wie die Verwendung selbstorganisierter Oberflächen mittels gezielter Faltenbildung durch Schrumpfung oder durch Aufbringen von Partikelschichten, sind zwar in der Lage gewisse hierarchische Texturen bzw. Strukturen hervorzubringen, jedoch mit nur geringen Freiheitsgraden. Eine Herstellung zuvor errechneter, optimaler Geometrien zur Lichteinkopplung ist damit nicht möglich.Other methods, such as the use of self-organized surfaces by means of targeted wrinkling through shrinkage or the application of particle layers, are able to produce certain hierarchical textures or structures, but with only a small degree of freedom. It is therefore not possible to produce previously calculated, optimal geometries for coupling in light.

Die Methode des direkten Laser-Schreibens (Direct Laser Writing, DLW) ist zwar in der Lage, nahezu beliebige, auch hierarchische Strukturen auf der Nano- und Mikroskala zu erzeugen, hat jedoch den Nachteil serieller Schreibvorgänge, wodurch es zu einem hohen Zeitaufwand pro beschriebener Fläche kommt. Bereits das Beschreiben eines Quadratzentimeters einer Oberfläche, kann je nach benötigter Genauigkeit der Struktur der Oberfläche ca. 10 Stunden dauern. Auf die Fläche einer kleinen Prägerolle von 50 cm mal 60 cm hochgerechnet entspricht das einer Dauer von 30000 Stunden bzw. von über drei Jahren.The method of direct laser writing (Direct Laser Writing, DLW) is capable of generating almost any structure, including hierarchical structures, on the nano and micro scale, but has the disadvantage of serial writing processes, which means that it takes a lot of time per written one surface comes. Just writing a square centimeter of a surface can take about 10 hours, depending on the required accuracy of the surface structure. Extrapolated to the area of a small embossing roller of 50 cm by 60 cm, this corresponds to a duration of 30,000 hours or more than three years.

Darüber hinaus liefern bisherige Verfahren zur schrittweisen Replikation einer nur kleinflächig zur Verfügung stehenden Mikrostruktur durch direktes Abformen (Soft Imprint) auf einer Rolle nicht die gewünschte Kraft- und Temperaturstabilität, die zur Prägung formstabiler Materialien benötigt wird.In addition, previous methods for step-by-step replication of a microstructure that is only available over a small area by direct molding (soft imprint) on a roll do not provide the desired force and temperature stability that is required for embossing dimensionally stable materials.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein effizientes Verfahren zum Bereitstellen eines verbesserten Prägeelements für ein Prägewerkzeug zum höher skalierbaren Prägen zumindest einer Oberflächenstruktur zumindest eines Objekts und ein verbessertes Prägewerkzeug bereitzustellen.It is therefore the object of the invention to provide an efficient method for providing an improved embossing element for an embossing tool for more scalable embossing of at least one surface structure of at least one object and an improved embossing tool.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen.This object is solved by the independent patent claims. Preferred embodiments emerge from the respective dependent patent claims.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Prägeelements mit einer Prägeelementoberflächenstruktur für ein Prägewerkzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Bereitstellen zumindest eines Objekts mit zumindest einer Oberflächenstruktur,
Erzeugen zumindest eines Formabbilds der zumindest einen Oberflächenstruktur,
Erzeugen einer Vielzahl von Replikaten anhand des zumindest einen Formabbilds, wobei die Vielzahl von Replikaten die zumindest eine Oberflächenstruktur oder das Inverse der zumindest einen Oberflächenstruktur umfasst,
Anordnen der Vielzahl von Replikaten zu einer Matrix, und
Bereitstellen des Prägeelements umfassend die Prägeelementoberflächenstruktur mittels der Matrix.

One aspect of the invention relates to a method for providing an embossing element with an embossing element surface structure for an embossing tool, the method comprising the following steps:

providing at least one object with at least one surface structure,
Generating at least one shape image of the at least one surface structure,
Generating a large number of replicas based on the at least one shape image, the large number of replicas comprising the at least one surface structure or the inverse of the at least one surface structure,
arranging the plurality of replicates into a matrix, and
Providing the embossing element comprising the embossing element surface structure by means of the matrix.

Vorzugsweise ist das Formabbild ein Formnegativ der zumindest einen Oberflächenstruktur und jedes der Replikate der Vielzahl von Replikaten umfasst die zumindest eine Oberflächenstruktur.Preferably, the mold replica is a mold negative of the at least one surface structure, and each of the replicas of the plurality of replicas includes the at least one surface structure.

Somit betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen eines Prägeelements mit einer Prägeelementoberflächenstruktur für ein Prägewerkzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen zumindest eines Objekts mit zumindest einer Oberflächenstruktur, Erzeugen zumindest eines Formnegativs der zumindest einen Oberflächenstruktur, Erzeugen einer Vielzahl von Replikaten anhand des zumindest einen Formnegativs, wobei die Vielzahl von Replikaten die zumindest eine Oberflächenstruktur umfasst, Anordnen der Vielzahl von Replikaten zu einer Matrix, und Bereitstellen des Prägeelements umfassend die Prägeelementoberflächenstruktur mittels der Matrix.Thus, a preferred embodiment of the invention relates to a method for providing an embossing element with an embossing element surface structure for an embossing tool, the method comprising the following steps: providing at least one object with at least one surface structure, generating at least one mold negative of the at least one surface structure, generating a plurality of Replicas based on the at least one form negative, wherein the plurality of replicas comprises the at least one surface structure, arranging the plurality of replicas to form a matrix, and providing the embossing element comprising the embossing element surface structure by means of the matrix.

Vorzugsweise ist das Formabbild ein Formpositiv der zumindest einen Oberflächenstruktur und jedes der Replikate der die Vielzahl von Replikaten umfasst das Inverse der zumindest einen Oberflächenstruktur.The mold copy is preferably a mold positive of the at least one surface structure and each of the replicas of the plurality of replicas comprises the inverse of the at least one surface structure.

Somit betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen eines Prägeelements mit einer Prägeelementoberflächenstruktur für ein Prägewerkzeug folgende Schritte umfassen:

Bereitstellen zumindest eines Objekts mit zumindest einer Oberflächenstruktur,
Erzeugen zumindest eines Formpositivs der zumindest einen Oberflächenstruktur,
Erzeugen einer Vielzahl von Replikaten anhand des zumindest einen Formpositivs, wobei die Vielzahl von Replikaten das Inverse der zumindest eine Oberflächenstruktur umfasst,
Anordnen der Vielzahl von Replikaten zu einer Matrix, und
Bereitstellen des Prägeelements umfassend die Prägeelementoberflächenstruktur mittels der Matrix.

Thus, a preferred embodiment of the invention relates to a method for providing an embossing element with an embossing element surface structure for an embossing tool comprising the following steps:

providing at least one object with at least one surface structure,
Creating at least one mold positive of the at least one surface structure,
Generating a large number of replicas based on the at least one mold positive, the large number of replicas comprising the inverse of the at least one surface structure,
arranging the plurality of replicates into a matrix, and
Providing the embossing element comprising the embossing element surface structure by means of the matrix.

Vorteilhafterweise lässt sich so zumindest eine Oberflächenstruktur schneller und in größerem Maßstab vervielfältigen und auf ein Prägeelement zum vielfachen, gleichzeitigen und kontinuierlichen Prägen der zumindest einen Oberflächenstruktur oder des Inversen der zumindest einen Oberflächenstruktur übertragen. Mittels des obengenannten Verfahrens können insbesondere sehr kleine, auf einer kleinen Fläche limitierte Strukturen schneller und kostengünstiger sowie nahtlos auf eine größere Fläche formstabil übertragen werden. Durch das Verfahren lassen sich ferner beliebige, auf die technischen Anforderungen abgestimmte Makrostrukturen bzw. Prägestrukturen, die als kleinste Einheit die zumindest eine Oberflächenstruktur oder das Inverse der zumindest einen Oberflächenstruktur aufweisen, erzeugen und wiederum mittels des Prägeelements zum Beispiel auf eine transparente Polymerfolie für den Einsatz als Antireflexbeschichtung bzw. -folie für ein Solarmodul übertragen. Mit dem Verfahren können beliebige Mikro- und Nanostrukturen großflächig auf ein Prägeelement übertragen werden. Das obengenannte Verfahren überwindet somit die oben beschriebenen Probleme bzw. Nachteile des Standes der Technik.Advantageously, at least one surface structure can be reproduced faster and on a larger scale and transferred to an embossing element for multiple, simultaneous and continuous embossing of the at least one surface structure or the inverse of the at least one surface structure. Using the above-mentioned method, very small structures in particular, limited to a small area, can be transferred more quickly and cost-effectively and seamlessly to a larger area in a dimensionally stable manner. The method can also be used to produce any macrostructures or embossed structures tailored to the technical requirements, which as the smallest unit have the at least one surface structure or the inverse of the at least one surface structure, and in turn can be applied to a transparent polymer film for use by means of the embossing element, for example transferred as an anti-reflective coating or film for a solar module. Any micro- and nanostructures can be transferred to an embossing element over a large area using the process. The above method thus overcomes the above-described problems or disadvantages of the prior art.

So kann zum Beispiel im Rahmen weniger Tage eine kontinuierliche Rolle-zu-Rolle-Prägung einer pflanzlichen Oberflächenstruktur, wie zum Beispiel der Rosenblütenblattstruktur, in ein Folienmaterial einer Breite von zum Beispiel 1 m erreicht werden. Ein einmaliges Direct-Laser-Writing einer ähnlichen Struktur auf einem Quadratmeter würde zum Vergleich Jahre dauern. Ferner können beliebige Geometrien der Prägestruktur bzw. der Makrostruktur des Prägeelements erzeugt werden. Außerdem lassen sich mit dem obengenannten Verfahren insbesondere Oberflächenstrukturen empfindlicher und leicht zerstörbarer organischer bzw. biologischer Objekte mit hoher Genauigkeit in einen großflächigen Prägeprozess integrieren und damit in technische Materialien wie Polymerfolien oder ähnliche Materialien übertragen.For example, within a few days, a continuous roll-to-roll embossing of a plant surface structure, such as the rose petal structure, can be achieved in a film material with a width of, for example, 1 m. By way of comparison, a one-off direct laser writing of a similar structure on one square meter would take years. Furthermore, any geometries of the embossed structure or the macrostructure of the embossed element can be produced. In addition, with the above-mentioned method, surface structures of sensitive and easily destructible organic or biological objects can be integrated with high accuracy in a large-area embossing process and thus transferred to technical materials such as polymer films or similar materials.

Im Rahmen dieser Beschreibung ist unter dem Begriff „Makrostruktur“ die Oberflächenstruktur bzw. Prägestruktur des bereitgestellten Prägeelements zu verstehen, deren flächenmäßige Ausdehnung wesentlich größer als die der zumindest einen Oberflächenstruktur des zumindest einen Objekts ist und sich bevorzugt in der Größenordnung von Quadratmetern befindet. Der Begriff „Makrostruktur“ bezieht sich hierbei nicht auf die Ausdehnungen der Struktur senkrecht zu dem Prägeelement. D. h. der Begriff bezieht sich nicht auf die Höhe bzw. Tiefe der Erhebungen bzw. Vertiefungen der Struktur. Der Begriff bezieht sich lediglich auf die flächenmäßige Ausdehnung bzw. Größe der Struktur. In anderen Worten bezieht sich der Begriff darauf, dass die flächenmäßige Ausdehnung der Oberflächenstruktur des Prägeelements um Größenordnungen größer sein kann, als die senkrecht zu dem Prägeelement gemessene Höhe bzw. Tiefe der Erhebungen bzw. Vertiefungen, die die Oberflächenstruktur des Prägeelements aufweist.In the context of this description, the term “macrostructure” is to be understood as meaning the surface structure or embossed structure of the embossed element provided, the areal extent of which is significantly larger than that of the at least one Is surface structure of at least one object and is preferably in the order of square meters. The term "macrostructure" does not refer to the dimensions of the structure perpendicular to the embossing element. i.e. the term does not refer to the height or depth of the peaks or valleys of the structure. The term refers only to the areal extent or size of the structure. In other words, the term refers to the fact that the areal extent of the surface structure of the embossed element can be larger by orders of magnitude than the height or depth of the elevations or depressions measured perpendicularly to the embossed element, which the surface structure of the embossed element has.

Das obengenannte Verfahren kann zum Beispiel gemäß der folgenden Schrittfolge ablaufen:

In einem ersten Schritt kann zumindest ein Objekt ausgewählt und bereitgestellt werden. Das zumindest eine Objekt kann aus einem harten, weichen, natürlichen oder künstlichen Material sein. Das zumindest eine Objekt kann hierbei zum Beispiel ein organisches bzw. biologisches Objekt, wie zum Beispiel ein Laub- oder ein Blütenblatt, und/oder ein Objekt mit einer künstlich hergestellten Oberflächenstruktur, die zum Beispiel mittels eines Lasers, eines Ätzprozesses oder eines Diamantschneideverfahrens erzeugt wurde, sein.

For example, the above procedure can be performed according to the following sequence of steps:

In a first step, at least one object can be selected and made available. The at least one object can be made of a hard, soft, natural or artificial material. The at least one object can be, for example, an organic or biological object, such as a leaf or a flower petal, and/or an object with an artificially produced surface structure, which was created, for example, by means of a laser, an etching process or a diamond cutting process , being.

Folglich kann im Rahmen dieser Beschreibung das zumindest eine Objekt bzw. dessen zumindest eine Oberflächenstruktur als „positiv“ strukturiert betrachtet werden. Entsprechend trägt ein „negativ“ strukturiertes Objekt bzw. eine „negativ“ strukturierte Oberflächenstruktur dieselbe Oberflächenstruktur wie das positiv strukturierte Objekt bzw. die positiv strukturierte Oberflächenstruktur, aber mit vertauschten Vertiefungen und Erhebungen in der Topographie. Das heißt negative und positive Struktur sind invers zueinander. Demnach kann als Ausgangspunkt für das erfindungsgemäße Verfahren sowohl ein positiv strukturiertes Objekt als auch ein negativ strukturiertes Objekt bereitgestellt werden. Objekte im Sinne der Erfindung können folglich auch negative und positive Kopien eines oder mehrerer Objekte sein.Consequently, within the scope of this description, the at least one object or its at least one surface structure can be regarded as “positively” structured. Correspondingly, a "negatively" structured object or a "negatively" structured surface structure has the same surface structure as the positively structured object or the positively structured surface structure, but with reversed depressions and elevations in the topography. This means that negative and positive structure are inverse to each other. Accordingly, both a positively structured object and a negatively structured object can be provided as a starting point for the method according to the invention. Objects within the meaning of the invention can consequently also be negative and positive copies of one or more objects.

Das organische bzw. biologische Objekt kann zum Beispiel ein Rosenblütenblatt, Lotusblatt oder ein anderes organisches bzw. biologisches Objekt mit technologisch nützlichen Oberflächeneigenschaften sein.The organic or biological object can be, for example, a rose petal, lotus leaf or another organic or biological object with technologically useful surface properties.

Es ist bekannt, dass gewisse Blütenblätter, insbesondere das Rosenblütenblatt, gute optische Lichtsammeleigenschaften sowie unter Regen selbstreinigende Eigenschaften aufweisen.It is known that certain petals, particularly the rose petal, have good optical light-gathering properties as well as self-cleaning properties under rain.

Mittels des genannten Verfahrens können diese Eigenschaften vorteilhafterweise auf ein Prägeelement übertragen werden. Das durch das Verfahren bereitgestellte bzw. hergestellte Prägeelement kann dann dazu verwendet werden, die genannten, beispielhaften Eigenschaften auf eine Fläche, zum Beispiel einer Antireflexbeschichtung für ein Solarmodul, zu übertragen. Hierzu wird die Oberflächenstruktur des Prägeelements, die besagte Eigenschaften aufweist, mittels Prägens auf die Fläche übertragen, indem die Oberflächenstruktur des Prägeelements, d.h. die Prägeelementoberflächenstruktur in die Fläche gedrückt wird. Beispielsweise kann ein Rosenblütenblatt als Ausgangspunkt des Verfahrens verwendet werden, d.h. das Rosenblütenblatt entspricht dem Objekt. Die Oberflächenstruktur des Rosenblütenblatts entspricht der Oberflächenstruktur des Objekts. In anderen Worten ist das Objekt positiv strukturiert. Die Prägeelementoberflächenstruktur ist somit das Inverse, d.h. ein Negativ, der Oberflächenstruktur des Objekts.These properties can advantageously be transferred to an embossed element by means of the method mentioned. The embossing element provided or produced by the method can then be used to transfer the exemplary properties mentioned to a surface, for example an anti-reflective coating for a solar module. For this purpose, the surface structure of the embossed element, which has said properties, is transferred to the surface by means of embossing, in that the surface structure of the embossed element, i.e. the surface structure of the embossed element, is pressed into the surface. For example, a rose petal can be used as the starting point of the method, i.e. the rose petal corresponds to the object. The surface texture of the rose petal corresponds to the surface texture of the object. In other words, the object is positively structured. The embossing element surface structure is thus the inverse, i.e. a negative, of the surface structure of the object.

Die Ausmaße der Fläche sind normalerweise wesentlich größer als die Ausmaße eines Blütenblattes. Durch das Verfahren ist es möglich, Flächen im Quadratmeterbereich zu prägen.The dimensions of the face are usually much larger than the dimensions of a petal. The process makes it possible to emboss areas in the square meter range.

Das zumindest eine Objekt kann genau ein Objekt sein. Das zumindest eine Objekt kann aber auch mehrere gleiche, insbesondere identische, Objekte oder mehrere voneinander verschiedene Objekte mit Oberflächenstrukturen umfassen bzw. sein. Bei mehreren Objekten können die Oberflächenstrukturen gleich, insbesondere identisch, oder voneinander verschieden sein. Die zumindest eine Oberflächenstruktur des zumindest einen Objekts kann im Mikrometerbereich und/oder Nanometerbereich strukturiert sein, d. h. eine Oberfläche des zumindest einen Objekts kann ein Relief aufweisen, dessen Erhebungen und/oder Vertiefungen sich im Mikrometer- und/oder Nanometerbereich befinden. Die flächige Ausdehnung der zumindest einen Oberflächenstruktur kann auf einer kleinen Flächen, zum Beispiel in der Größenordnung von Quadratzentimetern, bevorzugt von Quadratmillimetern, limitiert sein. Beispielsweise ist es möglich, dass mehrere (Teil-)Objekte zu einem Gesamtobjekt zusammengesetzt werden. Dieses Gesamtobjekt wird in dieser Anmeldung wieder als Objekt bezeichnet. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei z.B. künstlich erzeugten Objekten, die z.B. Herstellungsbedingt lediglich eine bestimmte Maximalgröße aufweisen können bzw. sollen.The at least one object can be exactly one object. However, the at least one object can also include or be a number of the same, in particular identical, objects or a number of objects with surface structures that are different from one another. In the case of several objects, the surface structures can be the same, in particular identical, or different from one another. The at least one surface structure of the at least one object can be structured in the micrometer range and/or nanometer range, i. H. a surface of the at least one object can have a relief whose elevations and/or depressions are in the micrometer and/or nanometer range. The two-dimensional extent of the at least one surface structure can be limited to a small area, for example in the order of square centimeters, preferably square millimeters. For example, it is possible for several (partial) objects to be put together to form an overall object. This overall object is again referred to as an object in this application. This is particularly advantageous for e.g.

Durch das Bereitstellen mehrerer, identischer Objekte, insbesondere mit identischen Oberflächenstrukturen, können größere Prägeelemente in noch kürzerer Zeit bereitgestellt werden, da parallel mehrere Formnegative der Oberflächenstrukturen erzeugt werden können und anhand dieser Formnegative parallel mehrere Replikate der Oberflächenstrukturen erzeugt werden können. Es können somit in gleicher Zeit mehr Replikate einer Oberflächenstruktur erzeugt und zu einer Matrix angeordnet werden, mittels der das Prägeelement bereitgestellt werden kann.By providing a number of identical objects, in particular with identical surface structures, larger embossing elements can be provided in an even shorter time, since a number of mold negatives of the surface structures can be produced in parallel and using these molds gative, several replicas of the surface structures can be generated in parallel. More replicas of a surface structure can thus be produced at the same time and arranged to form a matrix, by means of which the embossing element can be provided.

Es ist auch möglich, dass die Matrix selbst ein Objekt im Sinne der Erfindung sein kann, von dem ein Formnegativ erzeugt werden kann und dessen Oberflächenstruktur repliziert werden kann. So können zum Beispiel vier erfindungsgemäße Replikate erzeugt werden und zu einer 2x2-Matrix angeordnet werden. Diese 2x2-Matrix und ihre gesamte Oberflächenstruktur kann als Objekt für das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt werden. Auch jedes der Vielzahl von Replikaten kann ein Objekt im Sinne der Erfindung sein, von dem ein Formnegativ erzeugt werden kann und dessen Oberflächenstruktur repliziert werden kann.It is also possible that the matrix itself can be an object within the meaning of the invention from which a mold negative can be produced and whose surface structure can be replicated. For example, four replicates according to the invention can be created and arranged into a 2x2 matrix. This 2×2 matrix and its entire surface structure can be provided as an object for the method according to the invention. Each of the large number of replicas can also be an object within the meaning of the invention, from which a mold negative can be produced and whose surface structure can be replicated.

Durch das Bereitstellen mehrerer Objekte, insbesondere mit voneinander verschiedenen Oberflächenstrukturen, lassen sich nicht nur größere Prägeelemente in kürzerer Zeit, sondern auch Prägeelemente mit einer größeren Vielfalt der Oberflächenstrukturierung bzw. Prägestruktur bereitstellen. Prägeelemente mit periodischer und/oder nichtperiodischer, insbesondere ungeordneter, Oberflächenstrukturierung lassen sich erzeugen. Mit anderen Worten kann das Prägeelement schnell und mit einer größeren Vielfalt an Oberflächenstrukturen versehen werden, sodass mittels des Prägeelements Oberflächen, wie die einer Antireflexbeschichtung für ein Solarmodul, schnell und beliebig strukturiert werden können.By providing a plurality of objects, in particular with different surface structures, not only larger embossed elements can be provided in a shorter time, but also embossed elements with a greater variety of surface structuring or embossed structure. Embossed elements with periodic and/or non-periodic, in particular random, surface structuring can be produced. In other words, the embossed element can be provided quickly and with a greater variety of surface structures, so that surfaces such as those of an anti-reflective coating for a solar module can be structured quickly and as desired by means of the embossed element.

In einem nächsten Schritt kann zumindest ein Formabbild, insbesondere Formnegativ der zumindest einen Oberflächenstruktur des zumindest einen Objekts erzeugt werden. Die nachfolgenden Ausführungen können entsprechend für das Formabbild, d.h. für das Formnegativ und/oder das Formpositiv, sofern anwendbar, gelten.In a next step, at least one mold copy, in particular a mold negative, of the at least one surface structure of the at least one object can be produced. The following explanations can apply accordingly to the mold copy, i.e. for the mold negative and/or the mold positive, if applicable.

Das Formnegativ kann einen metallischen Werkstoff wie Nickel und/oder Gold und/oder Chrom und/oder Titan umfassen oder aus diesem Werkstoff sein oder eine Legierung umfassend ein oder mehrere der vorgenannten Metalle umfassen oder sein. Es kann zum Beispiel durch Beschichten der zumindest einen Oberflächenstruktur mit dem metallischen Werkstoff und Trennen der Beschichtung von der zumindest einen Oberflächenstruktur erzeugt werden. Die Verwendung eines magnetischen Metalls wie Nickel bewirkt, dass das Formnegativ aufgrund der Magnetkraft leichter angeordnet und entfernt werden kann. So kann das Formnegativ zum Beispiel leichter an einem Formwerkzeug angeordnet werden und von diesem entfernt werden. Das Formnegativ kann aber auch aus einem weicheren Werkstoff wie Silikon oder Elastomer sein. Bei geeigneter mechanischer und chemischer Beständigkeit der zumindest einen Oberflächenstruktur des zumindest einen Objekts kann bevorzugt direkt, z. B. durch Beschichtung mit Chrom als Haftvermittler und Gold als leitfähige Schicht und anschließender galvanischer Nickelabscheidung aus einem metallischen Werkstoff, gefertigt werden.The mold negative can comprise or be made of a metallic material such as nickel and/or gold and/or chromium and/or titanium or comprise or be an alloy comprising one or more of the aforementioned metals. It can be produced, for example, by coating the at least one surface structure with the metallic material and separating the coating from the at least one surface structure. Using a magnetic metal such as nickel makes the mold negative easier to place and remove due to the magnetic force. For example, the mold negative can be more easily placed on and removed from a mold tool. However, the mold negative can also be made of a softer material such as silicone or elastomer. If the mechanical and chemical resistance of the at least one surface structure of the at least one object is suitable, it can preferably be applied directly, e.g. B. by coating with chromium as an adhesion promoter and gold as a conductive layer and subsequent galvanic nickel deposition of a metallic material.

Durch die Erzeugung des zumindest einen Formnegativs kann sichergestellt werden, dass vor allem Objekte mit empfindlichen Oberflächenstrukturen, wie zum Beispiel Rosenblütenblätter, vielfach repliziert werden können. Die Erzeugung des zumindest einen Formnegativs ermöglicht es ferner, dass unter Druck nicht beständige Oberflächenstrukturen, wie zum Beispiel von Blütenblättern, in Verfahren zur schnellen Massenherstellung von Replikaten, wie zum Beispiel dem Spritzguss- oder dem Heißprägeverfahren, repliziert werden können. Vorteilhafterweise ist das zumindest eine Formnegativ temperaturstabil und mechanisch belastbar im Gegensatz zum Beispiel zu einem biologischen Objekt wie einem Blütenblatt.By generating the at least one form negative, it can be ensured that, above all, objects with sensitive surface structures, such as rose petals, can be replicated many times. The creation of the at least one mold negative also enables surface structures that are not durable under pressure, such as flower petals, to be replicated in rapid mass replicating processes such as injection molding or hot stamping. Advantageously, the at least one mold negative is temperature-stable and mechanically resilient, in contrast to a biological object such as a flower petal, for example.

Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter dem Begriff „Formnegativ“ insbesondere das Inverse einer Oberflächenstruktur eines Objekts zu verstehen sein z.B. als Abdruck einer Oberflächenstruktur eines Objekts, wobei der Abdruck das Negativ der Oberflächenstruktur aufweist. Vertiefungen und Erhebungen der Oberflächenstruktur sind Erhebungen und Vertiefungen des Formnegativs.In the context of this description, the term "form negative" can be understood in particular as the inverse of a surface structure of an object, e.g. as an impression of a surface structure of an object, the impression having the negative of the surface structure. Depressions and elevations of the surface structure are elevations and depressions of the mold negative.

Vorzugsweise wird beim Erzeugen des zumindest einen Formnegativs zumindest ein Abguss der zumindest einen Oberflächenstruktur und zumindest ein Formpositiv der zumindest einen Oberflächenstruktur anhand des zumindest einen Abgusses erzeugt, wobei das zumindest eine Formnegativ anhand des zumindest einen Formpositivs erzeugt werden kann.Preferably, when the at least one negative mold is produced, at least one cast of the at least one surface structure and at least one positive mold of the at least one surface structure are produced using the at least one cast, it being possible for the at least one negative mold to be produced using the at least one positive mold.

Es hat den Vorteil, in einem Zwischenschritt das zumindest eine Formpositiv zu erzeugen, da so aus dem zumindest einen Objekt, das insbesondere in seiner Flächenausdehnung inhomogen geformt sein kann, eine homogen geformte Kopie des Objekts, wie zum Beispiel ein Quader, der auf einer seiner Seiten die zumindest eine Oberflächenstruktur aufweist, geformt werden kann. Ferner ist die Erzeugung des zumindest einen Formpositivs vorteilhaft, da bei der Erzeugung des zumindest einen Formnegativs, direkt anhand des zumindest einen Objekts, die zumindest eine Oberflächenstruktur des zumindest einen Objekts und sogar das zumindest eine Objekt selbst beschädigt werden können. Dies kann insbesondere bei organischen bzw. biologischen Objekten wie zum Beispiel Blütenblättern passieren.It has the advantage of producing the at least one mold positive in an intermediate step, since in this way a homogeneously shaped copy of the object, such as a cuboid, which rests on one of its Pages which has at least one surface structure can be formed. Furthermore, the production of the at least one mold positive is advantageous, since the at least one surface structure of the at least one object and even the at least one object itself can be damaged during the production of the at least one mold negative directly using the at least one object. This can be particularly the case with organic or biolo physical objects such as flower petals.

Der zumindest eine Abguss kann Silikon, insbesondere Polydimethylsiloxan, umfassen.The at least one cast can include silicone, in particular polydimethylsiloxane.

Das zumindest eine Formpositiv kann ein Polymer umfassen.The at least one mold positive may comprise a polymer.

Das zumindest eine Formpositiv kann zum Beispiel durch Anordnen einer Lage aus Polymermaterial an den zumindest einen Abguss und, nach dem Aushärten bzw. Polymerisieren des Polymers, Ablösen bzw. Abziehen des zumindest einen Abgusses von dem Polymer erzeugt werden. Alternativ kann das Formpositiv dadurch erzeugt werden, dass der ausgehärtete Abguss, wie ein Stempel, in eine weiche Polymerschicht gedrückt bzw. gepresst wird. Des Weiteren kann das zumindest eine Formnegativ durch Metallisieren des zumindest einen Formpositivs und Ablösen des zumindest einen Formpositivs zum Beispiel mittels nasschemischen Auflösens des Polymers erzeugt werden. Das Formnegativ kann zum Beispiel eine Schicht aus Chrom und Gold aufweisen, die mit Nickel galvanisiert ist.The at least one mold positive can be produced, for example, by arranging a layer of polymer material on the at least one cast and, after curing or polymerizing the polymer, detaching or peeling off the at least one cast from the polymer. Alternatively, the mold positive can be produced by pressing the hardened casting, like a stamp, into a soft polymer layer. Furthermore, the at least one negative mold can be produced by metallizing the at least one positive mold and detaching the at least one positive mold, for example by means of wet-chemical dissolution of the polymer. For example, the mold negative may have a layer of chrome and gold electroplated with nickel.

Vorteilhafterweise ist das zumindest eine Formnegativ wegen der Verwendung von Nickel magnetisch und kann so leichter an einem Formwerkzeug (z. B. zum Spritzgießen) angeordnet und entfernt werden. Das nasschemische Auflösen des Formpositivs hat gegenüber dem mechanischen Trennen des Formpositivs und des Formnegativs bzw. dem mechanischen Ablösen, wie zum Beispiel Abziehen, Abschälen, Abkratzen etc., den Vorteil, dass das Negativ der zumindest einen Oberflächenstruktur auf dem Formnegativ nicht beschädigt wird und alle Details der Struktur erhalten bleiben.Advantageously, because of the use of nickel, the at least one negative mold is magnetic and so can be more easily placed on and removed from a mold (e.g., for injection molding). The wet-chemical dissolution of the positive mold has the advantage over the mechanical separation of the positive mold and the negative mold or mechanical detachment, such as pulling off, peeling off, scraping, etc., that the negative of the at least one surface structure on the negative mold is not damaged and all Details of the structure are preserved.

Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter dem Begriff „Metallisieren“ insbesondere das Beschichten oder Begießen eines Körpers mit einem metallischen Material zu verstehen sein. Beim Metallisieren wird zum Beispiel ein Körper entweder mit einem metallischen Material bedampft und so beschichtet oder mit flüssigem, metallischem Material über- bzw. begossen. Nach dem Beschichten oder Begießen mit metallischem Material wird das Material ausgehärtet, sodass sich auf dem Körper eine feste Metallschicht bildet. Ferner kann das Metallisieren Galvanisieren einschließen.In the context of this description, the term “metallization” can be understood to mean, in particular, the coating or casting of a body with a metallic material. During metallization, for example, a body is either vapour-deposited with a metallic material and thus coated or poured over or poured with liquid metallic material. After being coated or poured with metallic material, the material is hardened so that a solid metal layer forms on the body. Further, the metallizing may include electroplating.

Im Falle einer biologischen Oberflächenstruktur, wie z.B. bei Laub- und Blütenblättern von Pflanzen, kann auch zuerst zumindest ein stabiles Formpositiv der zumindest einen Oberflächenstruktur in einem geeigneten technischen Material auf einem Substrat, z. B. aus Edelstahl, Silizium oder Kupfer, realisiert werden, wobei dieses beispielsweise durch einen Stempelprozess mittels einem negativ strukturierten Silikonstempel, z. B. aus Polydimethylsiloxan, welcher als direkter Abguss der zumindest einen Oberflächenstruktur realisiert werden kann, hergestellt werden kann. Je nach Beschaffenheit der zumindest einen Oberflächenstruktur können hierzu beispielsweise geeignete, per UV-Bestrahlung oder Wärme aushärtende Polymere, Epoxidharze oder Wachse verwendet werden.In the case of a biological surface structure, such as leaves and flower petals of plants, at least one stable form positive of the at least one surface structure can first be made in a suitable technical material on a substrate, e.g. B. made of stainless steel, silicon or copper, can be realized, this for example by a stamping process using a negatively structured silicone stamp, z. B. from polydimethylsiloxane, which can be realized as a direct cast of at least one surface structure can be produced. Depending on the nature of the at least one surface structure, suitable polymers, epoxy resins or waxes that harden by UV radiation or heat can be used for this purpose, for example.

Ebenso kann dann das zumindest eine Formpositiv beispielsweise in zähflüssiges, durch UV-Licht oder durch Hitze aushärtendes bzw. polymerisierendes Polymermaterial oder in Thermoplasten oder Wachse abgeformt werden. Das Material des Formpositivs kann hierbei ein Material sein, das die für eine galvanische Beschichtung nötigen physikalischen und chemischen Beanspruchungen unbeschadet überstehen kann.Likewise, the at least one mold positive can then be molded, for example, in viscous polymer material that hardens or polymerizes with UV light or with heat, or in thermoplastics or wax. The material of the positive mold can be a material that can withstand the physical and chemical stresses required for a galvanic coating without being damaged.

Auf Grundlage des so erzeugten zumindest einen Formpositivs kann anschließend das zumindest eine metallische Formnegativ beispielsweise mittels Metallisierung mit Chrom und Gold und darauf folgender galvanischer Abscheidung einer Nickelschicht auf der strukturierten Seite des zumindest einen Formpositivs erzeugt werden, wobei das Ablösen des zumindest einen Formnegativs nach Erreichen der gewünschten Nickel-Schichtdicke beispielsweise mittels nasschemischen Auflösens des zumindest einen Formpositivs, bestehend aus Polymermaterial, und des Substrats, bestehend z. B. aus Silizium, realisiert werden kann.On the basis of the at least one positive mold produced in this way, the at least one metallic negative mold can then be produced, for example by means of metallization with chromium and gold and subsequent galvanic deposition of a nickel layer on the structured side of the at least one positive mold, with the detachment of the at least one negative mold after reaching the Desired nickel layer thickness, for example by means of wet-chemical dissolution of the at least one mold positive, consisting of polymer material, and the substrate, consisting z. B. from silicon can be realized.

Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter dem Begriff „Formpositiv“ insbesondere der Abdruck oder die Kopie einer Oberflächenstruktur eines Objekts zu verstehen sein, wobei der Abdruck oder die Kopie die Oberflächenstruktur des Objekts aufweist. Vertiefungen und Erhebungen der Oberflächenstruktur entsprechen Vertiefungen und Erhebungen des Formpositivs.In the context of this description, the term “form positive” can be understood to mean, in particular, the impression or the copy of a surface structure of an object, with the impression or the copy having the surface structure of the object. Depressions and elevations of the surface structure correspond to depressions and elevations of the mold positive.

Der zumindest eine Abguss, das zumindest eine Formpositiv und/oder das zumindest eine Formnegativ können jeweils in Form bzw. zurecht geschnitten und/oder gestanzt werden, sodass der zumindest eine Abguss und/oder das zumindest eine Formpositiv und/oder das zumindest eine Formnegativ jeweils auf einer ihrer Seiten, die die zumindest eine Oberflächenstruktur enthält, im Wesentlichen nur die zumindest eine Oberflächenstruktur aufweist. Das Verhältnis von strukturierter Oberfläche zu nichtstrukturierter Oberfläche des zumindest einen Abgusses, des zumindest einen Formpositivs und/oder des zumindest einen Formnegativs kann so vorteilhafterweise vergrößert werden.The at least one cast, the at least one positive mold and/or the at least one negative mold can each be cut and/or punched into shape or trimmed, so that the at least one cast and/or the at least one positive mold and/or the at least one negative mold each on one of its sides, which contains the at least one surface structure, has essentially only the at least one surface structure. The ratio of structured surface to non-structured surface of the at least one casting, the at least one positive mold and/or the at least one negative mold can thus advantageously be increased.

Mit anderen Worten können alle Formnegative und -positive jeweils in Form bzw. zurechtgeschnitten und/oder gestanzt werden, sodass diese jeweils auf einer ihrer Seiten die zumindest eine Oberflächenstruktur vollflächig aufweist.In other words, all mold negatives and positives can each be cut and/or stamped into shape, so that these in each case on one of its sides which has at least one surface structure over the entire surface.

In einem nächsten Schritt kann die Vielzahl von Replikaten anhand des zumindest einen Formnegativs erzeugt werden.In a next step, the multiplicity of replicas can be produced using the at least one form negative.

Vorzugsweise wird das zumindest eine Formabbild, insbesondere das Formnegativ hierbei an zumindest einem Formwerkzeug angeordnet. Hierbei umfasst das zumindest eine Formwerkzeug vorzugsweise ein Spritzgusswerkzeug und/oder Spritzprägewerkzeug und/oder Heißprägewerkzeug und/oder Thermoformungswerkzeug. Durch den Einsatz eines Formwerkzeugs können sehr schnell eine große Anzahl an Kopien bzw. Replikaten des Objekts mit der zumindest einen Oberflächenstruktur anhand des zumindest einen Formabbildes, insbesondere Formnegativs erzeugt werden.The at least one mold copy, in particular the mold negative, is preferably arranged on at least one molding tool. Here, the at least one mold preferably comprises an injection molding tool and/or injection compression molding tool and/or hot embossing tool and/or thermoforming tool. By using a molding tool, a large number of copies or replicas of the object with the at least one surface structure can be produced very quickly using the at least one mold image, in particular a mold negative.

Vorteilhafterweise ermöglicht insbesondere die Ausführungsform des zumindest einen Formwerkzeugs als Spritzgusswerkzeug und/oder Heißprägewerkzeug, dass in sehr kurzer Zeit, insbesondere kostengünstig, eine Vielzahl von weitgehend identischen Kopien bzw. Replikaten der zumindest einen Oberflächenstruktur erzeugt bzw. abgeformt werden kann. Die durch ein einziges Spritzgusswerkzeug bzw. Heißprägewerkzeug erzeugten Kopien bzw. Replikate können identisch sein und können alle die gleichen Ausmaße haben.Advantageously, in particular the embodiment of the at least one mold as an injection molding tool and/or hot stamping tool enables a large number of largely identical copies or replicas of the at least one surface structure to be produced or molded in a very short time, particularly inexpensively. The copies or replicas produced by a single injection molding tool or hot stamping tool can be identical and can all have the same dimensions.

Weiter vorteilhafterweise können mehrere Formwerkzeuge und/oder Formnegative gleichzeitig bzw. parallel verwendet werden, sodass sich die Vielzahl von Replikaten in kürzerer Zeit erzeugen lassen. Ferner ist es möglich, dass sich parallel identische Replikate und/oder parallel Replikate unterschiedlicher Ausgangsoberflächenstrukturen erzeugen lassen. Mit anderen Worten lassen sich Mischungen von Replikaten basierend auf unterschiedlichen oder identischen Oberflächenstrukturen unterschiedlicher oder identischer Objekte erzeugen und zu einer oder mehreren Matrizen mit ungeordneter, insbesondere nichtperiodischer, Oberflächenstruktur anordnen. So kann das Prägeelement noch schneller bereit- bzw. hergestellt werden. Ferner kann das Prägeelement mit größerer Flexibilität und/oder Variabilität, was die Gestaltung der Makrostruktur bzw. Prägestruktur zum Prägen größerer Flächen angeht, bereitgestellt werden. Außerdem können mehrere Prägeelemente gleichzeitig bzw. parallel bereitgestellt werden.More advantageously, several molds and/or mold negatives can be used simultaneously or in parallel, so that the large number of replicas can be produced in a shorter time. Furthermore, it is possible that identical replicas and/or replicas of different initial surface structures can be produced in parallel. In other words, mixtures of replicas based on different or identical surface structures of different or identical objects can be generated and arranged into one or more matrices with a disordered, in particular non-periodic, surface structure. In this way, the embossing element can be prepared or manufactured even more quickly. Furthermore, the embossing element can be provided with greater flexibility and/or variability as far as the design of the macrostructure or embossing structure for embossing larger areas is concerned. In addition, several embossing elements can be provided simultaneously or in parallel.

Das zumindest eine Formnegativ kann zum Beispiel in eine dafür vorgesehene Aufnahme einer Spritzgussform des zumindest einen Spritzgusswerkzeugs eingesetzt werden. Alternativ kann das zumindest eine Formnegativ als Stempel bzw. Formeinsatz in einem Heißprägeprozess verwendet werden. Hierfür kann das Formnegativ erhitzbar sein.The at least one mold negative can be used, for example, in a receptacle provided for this purpose in an injection mold of the at least one injection molding tool. Alternatively, the at least one mold negative can be used as a stamp or mold insert in a hot stamping process. The mold negative can be heatable for this purpose.

Ein Replikat der Vielzahl von Replikaten kann zum Beispiel dadurch erzeugt werden, dass das Formnegativ in eine Spritzgussform eines Spritzgussformwerkzeugs eingesetzt wird und Spritzgussmaterial, wie zum Beispiel ein Thermoplast, in die Spritzgussform eingeleitet wird, sodass das Spritzgussmaterial gegen die auf dem zumindest einen Formnegativ abgebildete zumindest eine Oberflächenstruktur gepresst wird und das Spritzgussmaterial in die Vertiefungen der zumindest einen Oberflächenstruktur des zumindest einen Formnegativs eindringt. Anschließend wird das Spritzgussmaterial ausgehärtet und der Spritzling bzw. das ausgehärtete Spritzgussmaterial aus dem Formwerkzeug entnommen bzw. entformt. Neben Spritzguss kann auch Spritzprägen und/oder Thermoformen möglich sein. Ein so erzeugtes Replikat weist an einer Seite des Replikats formpositiv die zumindest eine Oberflächenstruktur des zumindest einen Objekts auf. Alternativ kann das zumindest eine Formnegativ als Stempel bzw. Formeinsatz für einen statischen Heißprägeprozess verwendet werden. Zum Beispiel kann die zumindest eine Oberflächenstruktur des zumindest einen Formnegativs in ein weiches Material, wie eine erhitzte Folie, mittels Andrückens übertragen werden oder die zumindest eine Oberflächenstruktur des zumindest einen Formnegativs kann übertragen werden, indem das zumindest eine Formnegativ erhitzt wird und an das zu prägende Material bzw. Halbzeug mit der zumindest einen Oberflächenstruktur auf dem zumindest einen Formnegativ in Richtung des Materials bzw. Halbzeugs angedrückt wird.A replica of the plurality of replicas can be produced, for example, by inserting the negative mold into an injection mold of an injection molding tool and introducing injection molding material, such as a thermoplastic, into the injection mold so that the injection molding material against the at least one negative mold depicted on the at least one negative mold a surface structure is pressed and the injection molding material penetrates into the depressions of the at least one surface structure of the at least one mold negative. The injection molding material is then cured and the molded part or the cured injection molding material is removed from the mold or removed from the mold. In addition to injection molding, injection compression molding and/or thermoforming can also be possible. A replica produced in this way has the at least one surface structure of the at least one object in positive form on one side of the replica. Alternatively, the at least one mold negative can be used as a stamp or mold insert for a static hot embossing process. For example, the at least one surface structure of the at least one negative mold can be transferred into a soft material, such as a heated foil, by pressing on it, or the at least one surface structure of the at least one negative mold can be transferred by heating the at least one negative mold and attaching it to the object to be embossed Material or semi-finished product is pressed with the at least one surface structure on the at least one mold negative in the direction of the material or semi-finished product.

Mittels des zumindest einen Formwerkzeugs und unter Verwendung des zumindest einen Formnegativs lassen sich sehr schnell und kostengünstig große Mengen an Replikaten des Objekts mit der zumindest einen Oberflächenstruktur erzeugen. Dies trägt dazu bei, dass schneller größere Prägeelemente bereitgestellt werden können.Large quantities of replicas of the object with the at least one surface structure can be produced very quickly and inexpensively by means of the at least one mold and using the at least one mold negative. This contributes to the fact that larger embossing elements can be provided more quickly.

Jedes Replikat kann eine Dicke von etwa 0,1 mm bis etwa 100 mm, bevorzugt von etwa 0,5 mm bis etwa 5 mm, besonders bevorzugt von etwa 1 mm bis etwa 2 mm aufweisen. Stellt das zumindest eine Objekt zum Beispiel ein Blütenblatt dar, so kann jedes Replikat eine Kantenlänge von beispielsweise 10 mm bis etwa 50 mm aufweisen.Each replica can have a thickness of from about 0.1 mm to about 100 mm, preferably from about 0.5 mm to about 5 mm, more preferably from about 1 mm to about 2 mm. If the at least one object represents a petal, for example, then each replica can have an edge length of, for example, 10 mm to about 50 mm.

Vorzugsweise wird nach dem Erzeugen der Vielzahl von Replikaten zumindest ein Replikat der Vielzahl von Replikaten durch Schneiden und/oder Stanzen weiterverarbeitet, wobei durch das Schneiden und/oder Stanzen das zumindest eine Replikat, insbesondere alle Replikate, der Vielzahl von Replikaten rechteckig, insbesondere quadratisch, sechseckig, achteckig oder wie ein anderes Vieleck geformt sein kann. Es kann eine Teilmenge oder alle der Vielzahl von Replikaten geschnitten und/oder gestanzt werden. Das Schneiden kann zum Beispiel mittels eines Laser- oder Diamantschneiders erfolgen. Das zumindest eine Replikat kann durch das Schneiden und/oder Stanzen in jede beliebige Außenumfangsform des zumindest einen Replikats gebracht werden. Das zumindest eine Replikat kann durch das Schneiden und/oder Stanzen zum Beispiel derart geformt werden, dass die Replikate der Vielzahl von Replikaten an ihren Außenumfangsbereichen ineinander gesteckt oder miteinander verhakt werden können und so zu der Matrix angeordnet werden können.Preferably, after the production of the plurality of replicas, at least one replica of the plurality of replicas is further processed by cutting and/or punching, the at least one replica, in particular all replicas, of the plurality of replicas being rectangular, in particular square, as a result of the cutting and/or punching. six square, octagonal, or shaped like any other polygon. A subset or all of the plurality of replicas may be cut and/or stamped. Cutting can be done with a laser or diamond cutter, for example. The at least one replica can be brought into any external peripheral shape of the at least one replica by cutting and/or punching. The at least one replica can be formed by cutting and/or punching, for example, in such a way that the replicas of the plurality of replicas can be plugged into one another or hooked together at their outer peripheral areas and can thus be arranged to form the matrix.

In einem nächsten Schritt kann die Vielzahl von Replikaten zu einer Matrix angeordnet werden. Vorzugsweise schließt dieser Schritt ein, dass die Vielzahl von Replikaten, insbesondere alle der Vielzahl von Replikaten, auf einem Substrat bzw. Trägersubstrat angeordnet wird und/oder dass die Replikate lückenlos zueinander und jeweils mit einer die zumindest eine replizierte Oberflächenstruktur umlaufenden Fläche aneinander angrenzend angeordnet werden. Das Substrat kann eine Klebeschicht umfassen und die Vielzahl von Replikaten kann mit dem Substrat verbunden werden. Die Replikate können aber auch beabstandet voneinander zu der Matrix angeordnet werden. Eine Teilmenge der Vielzahl von Replikaten kann lückenlos zueinander angeordnet werden, wohingegen eine weitere Teilmenge der Vielzahl von Replikaten beabstandet voneinander angeordnet werden kann. Alternativ kann die Vielzahl von Replikaten zu der Matrix angeordnet werden, indem die Replikate der Vielzahl von Replikaten miteinander verbunden werden. Die Replikate der Vielzahl von Replikaten können an ihren Außenumfangsbereichen ineinander gesteckt bzw. miteinander verhakt werden.In a next step, the multiplicity of replicas can be arranged into a matrix. This step preferably includes arranging the multiplicity of replicas, in particular all of the multiplicity of replicas, on a substrate or carrier substrate and/or the replicas being arranged adjacent to one another without gaps and each with a surface surrounding the at least one replicated surface structure . The substrate can include an adhesive layer and the plurality of replicas can be bonded to the substrate. However, the replicas can also be arranged at a distance from one another in relation to the matrix. A subset of the plurality of replicas may be spaced apart from one another, while another subset of the plurality of replicas may be spaced apart. Alternatively, the plurality of replicas can be arranged into the matrix by connecting the replicas of the plurality of replicas together. The replicas of the plurality of replicas can be plugged into one another or hooked together at their outer peripheral areas.

Durch das Anordnen der Vielzahl von Replikaten zu der Matrix kann das Formpositiv der Oberflächenstruktur des bereitzustellenden Prägeelements gestaltet und festgelegt werden. In anderen Worten kann durch das Anordnen der Vielzahl von Replikaten zu der Matrix kann das Formpositiv der Prägeelementoberflächenstruktur des bereitzustellenden Prägeelements gestaltet und festgelegt werden.By arranging the multiplicity of replicas to form the matrix, the positive form of the surface structure of the embossing element to be provided can be designed and defined. In other words, by arranging the plurality of replicas to form the matrix, the mold positive of the embossing element surface structure of the embossing element to be provided can be designed and fixed.

In einem letzten Schritt kann das Prägeelement mittels der Matrix bereitgestellt werden. Die Matrix weist hierbei die Oberflächenstrukturen der Replikate der Vielzahl von Replikaten auf, die zur der Matrix angeordnet worden sind. Vorzugsweise schließt der Schritt des Bereitstellens des Prägeelements mittels der Matrix weiter die Zwischenschritte Beschichten der Matrix und Trennen der Matrix und des Prägeelements ein. Die Matrix kann metallisiert werden. Die Matrix kann zum Beispiel mit Nickel und/oder Gold und/oder Chrom und/oder Titan beschichtet werden. Bevorzugt kann die Matrix mit einer Schicht aus Chrom und Gold versehen und anschließend mit Nickel galvanisch beschichtet werden. Die Matrix und das Prägeelement können zum Beispiel getrennt werden, indem die Matrix von dem Prägeelement abgelöst wird.In a last step, the embossing element can be provided by means of the matrix. In this case, the matrix has the surface structures of the replicas of the multiplicity of replicas that have been arranged to form the matrix. Preferably, the step of providing the embossing element by means of the matrix further includes the intermediate steps of coating the matrix and separating the matrix and the embossing element. The matrix can be metallized. For example, the matrix can be coated with nickel and/or gold and/or chromium and/or titanium. The matrix can preferably be provided with a layer of chromium and gold and then galvanically coated with nickel. The matrix and the embossing element can be separated, for example, by detaching the matrix from the embossing element.

Vorzugsweise schließt das Trennen des Prägeelements und der Matrix nasschemisches Auflösen der Matrix ein. Im Falle, dass die Matrix, insbesondere die Vielzahl von Replikaten, auf einem Substrat angeordnet ist, kann das Substrat zusammen mit der Matrix abgelöst werden. Durch das nasschemische Auflösen wird sichergestellt, dass, wie bereits oben beschrieben, keine Details der Oberflächenstruktur der Matrix auf dem Prägeelement verloren gehen oder die Oberflächenstruktur beschädigt wird.Preferably, separating the embossing element and the matrix includes wet chemical dissolution of the matrix. If the matrix, in particular the multiplicity of replicas, is arranged on a substrate, the substrate can be detached together with the matrix. The wet-chemical dissolution ensures that, as already described above, no details of the surface structure of the matrix on the embossing element are lost or the surface structure is damaged.

Ferner kann der Schritt des Bereitstellens des Prägeelements mittels der Matrix weiter einschließen, dass eine oder mehrere Generationen von formnegativen und/oder formpositiven Kopien der Oberflächenstruktur der Matrix erzeugt werden können. Die Oberflächenstruktur der Matrix setzt sich hierbei aus den einzelnen, replizierten Oberflächenstrukturen des zumindest einen Objekts bzw. aus den einzelnen Oberflächenstrukturen der Replikate, die zu der Matrix angeordnet worden sind, zusammen. Die Oberflächenstruktur der Matrix kann vielfach, hintereinander, in mehreren Generationen, formnegativ und/oder formpositiv kopiert werden. Als Beispiel kann ein Formnegativ erster Generation von der Oberflächenstruktur der Matrix zum Beispiel mittels eines Abgusses oder Abdrucks der Oberflächenstruktur der Matrix erzeugt werden. Dieses Formnegativ erster Generation kann nun als Prägeelement bereitgestellt werden. Das Formnegativ erster Generation kann aber auch erneut zum Beispiel mittels eines Abgusses oder Abdrucks kopiert werden, wodurch ein Formpositiv der ersten Generation der Oberflächenstruktur der Matrix erzeugt werden kann, welches ebenfalls als Prägeelement bereitgestellt werden kann. Das Formpositiv erster Generation der Oberflächenstruktur der Matrix kann wiederum zum Beispiel mittels eines Abgusses oder Abdrucks kopiert werden, wodurch ein Formnegativ der zweiten Generation der Oberflächenstruktur der Matrix erzeugt werden kann, welches ebenfalls als Prägeelement bereitgestellt werden kann. Das Formnegativ zweiter Generation der Oberflächenstruktur der Matrix kann wiederum zum Beispiel mittels eines Abgusses oder Abdrucks kopiert werden, wodurch ein Formpositiv der zweiten Generation der Oberflächenstruktur der Matrix erzeugt werden kann, welches ebenfalls als Prägeelement bereitgestellt werden kann, usw. Das Formpositiv N-1-ter Generation der Oberflächenstruktur der Matrix kann wiederum zum Beispiel mittels eines Abgusses oder Abdrucks kopiert werden, wodurch ein Formnegativ der N-ten Generation der Oberflächenstruktur der Matrix erzeugt werden kann, welches ebenfalls als Prägeelement bereitgestellt werden kann. Das Formnegativ N-ter Generation der Oberflächenstruktur der Matrix kann wiederum zum Beispiel mittels eines Abgusses oder Abdrucks kopiert werden, wodurch ein Formpositiv der N-ten Generation der Oberflächenstruktur der Matrix erzeugt werden kann, welches ebenfalls als Prägeelement bereitgestellt werden kann. N ist hierbei eine beliebige natürliche Zahl größer als zwei.Furthermore, the step of providing the embossing element by means of the matrix can further include that one or more generations of form-negative and/or form-positive copies of the surface structure of the matrix can be produced. In this case, the surface structure of the matrix is composed of the individual, replicated surface structures of the at least one object or of the individual surface structures of the replicas that have been arranged to form the matrix. The surface structure of the matrix can be copied multiple times, one after the other, in several generations, in negative and/or positive form. As an example, a first-generation mold negative can be produced from the surface structure of the matrix, for example by means of a cast or impression of the surface structure of the matrix. This first-generation form negative can now be provided as an embossing element. However, the negative form of the first generation can also be copied again, for example by means of a cast or impression, whereby a positive form of the first generation of the surface structure of the matrix can be produced, which can also be provided as an embossing element. The positive form of the first generation of the surface structure of the matrix can in turn be copied, for example by means of a cast or impression, whereby a negative form of the second generation of the surface structure of the matrix can be produced, which can also be provided as an embossing element. The second-generation mold negative of the surface structure of the matrix can in turn be copied, for example by means of a cast or impression, whereby a mold positive of the second generation of the surface structure of the matrix can be produced, which can also be provided as an embossing element, etc. The mold positive N-1- ter generation of the surface structure of the matrix can in turn, for example, by means of a cast or Impression are copied, whereby a form negative of the Nth generation of the surface structure of the matrix can be produced, which can also be provided as an embossing element. The form negative Nth generation of the surface structure of the matrix can in turn be copied, for example by means of a cast or impression, whereby a form positive of the Nth generation of the surface structure of the matrix can be produced, which can also be provided as an embossing element. N is any natural number greater than two.

Jede der während des hier beschriebenen Verfahrens auftretenden Oberflächenstrukturen, insbesondere jedes einzelnen Replikats, der Matrix, des zumindest einen Objekts, des zumindest einen Formnegativs, können, zum Beispiel bevor ein nächster Schritt des Verfahrens ausgeführt wird, mehrmals hintereinander in ein Formnegativ und/oder in ein Formpositiv der jeweiligen auftretenden Oberflächenstruktur überführt werden.Each of the surface structures occurring during the method described here, in particular each individual replica, the matrix, the at least one object, the at least one mold negative, can, for example before a next step of the method is carried out, repeatedly in a mold negative and/or in a form positive of the respective occurring surface structure can be transferred.

In anderen Worten kann das Bereitstellen des Prägeelements mittels der Matrix vorzugsweise ein Erstellen eines Matrixformnegativs durch Beschichten der Matrix, und Trennen von Matrix und Beschichtung beinhalten. Das Matrixformnegativ, d.h. die Beschichtung nach Trennung von der Matrix, kann das Prägeelement sein. Dies ist insbesondere der Fall, sofern die Prägeelementoberflächenstruktur das Inverse der Oberflächenstruktur des Objekts umfassen soll, da in diesem Fall mittels des Prägeelements eine Kopie der Oberflächenstruktur bzw. eines Vielfachen der Oberflächenstruktur geprägt werden kann.In other words, providing the embossing element by means of the matrix can preferably include creating a matrix form negative by coating the matrix and separating the matrix and coating. The matrix form negative, i.e. the coating after separation from the matrix, can be the embossing element. This is the case in particular if the embossing element surface structure is intended to include the inverse of the surface structure of the object, since in this case a copy of the surface structure or a multiple of the surface structure can be embossed using the embossing element.

Das Bereitstellen des Prägeelements mittels der Matrix kann vorzugsweise weiter ein Erstellen eines Matrixformpositivs durch Beschichten des Matrixformnegativs, und Trennen von Matrixformnegativ und Beschichtung beinhalten. Das Matrixformpositiv, d.h. die Beschichtung nach Trennung von der Matrixformnegativ, kann das Prägeelement sein. Dies ist insbesondere der Fall, sofern die Prägeelementoberflächenstruktur das Identische der Oberflächenstruktur des Objekts umfassen soll, da in diesem Fall mittels des Prägeelements das Inverse der Oberflächenstruktur bzw. eines Vielfachen des Inversen der Oberflächenstruktur geprägt werden kann.The provision of the embossing element by means of the matrix can preferably also include creating a matrix form positive by coating the matrix form negative and separating the matrix form negative and the coating. The matrix form positive, i.e. the coating after separation from the matrix form negative, can be the embossing element. This is particularly the case if the embossing element surface structure is to include the identical to the surface structure of the object, since in this case the inverse of the surface structure or a multiple of the inverse of the surface structure can be embossed using the embossing element.

Das Beschichten der Matrix kann umfassen, dass die Matrix metallisiert wird und/oder das Beschichten des Matrixformnegativs kann umfassen, dass das Matrixformnegativ metallisiert wird.Coating the matrix may include metallizing the matrix and/or coating the matrix mold negative may include metallizing the matrix mold negative.

Somit kann je nach bevorzugter Ausgestaltung das Matrixformnegativ oder das Matrixformpositiv das Prägeelement sein.Thus, depending on the preferred configuration, the matrix form negative or the matrix form positive can be the embossing element.

Bevorzugt kann das Trennen von Matrix und Beschichtung insbesondere Ablösen der Matrix, bevorzugt nasschemisches Auflösen der Matrix umfassen und/oder das Trennen von Matrixformnegativ und Beschichtung insbesondere Ablösen des Matrixformnegativs, bevorzugt nasschemisches Auflösen des Matrixformnegativs umfassen.Separating the matrix and coating can preferably include in particular detaching the matrix, preferably wet-chemical dissolving of the matrix and/or separating the matrix form negative and coating in particular detaching the matrix form negative, preferably wet-chemical dissolving the matrix form negative.

Weiter bevorzugt kann das Verfahren umfassen, dass Matrixformpositiv und/oder Matrixformnegativ wiederholt hergestellt werden. In anderen Worten ist es möglich, dass (wiederholt) ein oder mehrere Kopien von Matrixformpositiv und/oder Matrixformnegativ hergestellt werden. Entsprechend ist es möglich (wiederholt) ein oder mehrere Kopien des Prägeelements herzustellen, so dass beispielsweise bei Verschleiß eines Prägeelements dieses ersetzt werden kann. Alternativ oder zusätzlich ermöglicht dies, dass mehrere Prägewerkzeuge mit Prägeelementen mit gleicher Oberflächenstruktur ausgerüstet werden können, d.h. dass mehrere Prägewerkzeuge zeitgleich mit Prägeelementen mit gleicher Prägeelementoberflächenstruktur ausgerüstet werden können.More preferably, the method can include the matrix mold positive and/or matrix mold negative being repeatedly produced. In other words, it is possible that (repeatedly) one or more copies of matrix mold positive and/or matrix mold negative are produced. Accordingly, it is possible (repeatedly) to produce one or more copies of the embossing element, so that, for example, if an embossing element is worn, it can be replaced. Alternatively or additionally, this enables several embossing tools to be equipped with embossing elements with the same surface structure, i.e. several embossing tools can be equipped simultaneously with embossing elements with the same embossing element surface structure.

Des Weiteren kann das Prägeelement zum Beispiel mittels Drahterodierens in Form gebracht werden. Auf diese Weise kann das Prägeelement zum Beispiel auf die Außenumfangsform eines Trägers für das Prägeelement, wie zum Beispiel eine Rolle oder Walze, angepasst werden.Furthermore, the embossing element can be brought into shape, for example, by means of wire EDM. In this way, the embossing element can be adapted, for example, to the outer peripheral shape of a carrier for the embossing element, such as a roller or roller.

Die Oberflächenstruktur des bereitgestellten Prägeelements, d.h. die Prägeelementoberflächenstruktur kann sich aus den Oberflächenstrukturen der einzelnen Matrixelemente der Matrix aus der angeordneten Vielzahl von Replikaten zusammensetzen. Ist in anderen Worten das Prägeelement vorzugsweise das Matrixformpositiv, ist die Oberflächenstruktur des bereitgestellten Prägeelements, d.h. die Prägeelementoberflächenstruktur, aus den Oberflächenstrukturen der Vielzahl der Replikate gebildet. Jedes Matrixelement weist demnach die zumindest eine Oberflächenstruktur des zumindest einen Objekts auf. Durch die Matrixbauweise kann auf schnelle Weise eine einheitliche, aber auch komplexe, und reproduzierbare Oberflächenstruktur des Prägeelements erzeugt werden. Ferner können insbesondere die Oberflächenstrukturen organischer bzw. biologischer Objekte, wie zum Beispiel des Rosenblütenblattes, und deren vorteilhaften Oberflächeneigenschaften auf eine große Fläche hochskaliert werden. Diese Oberflächenstrukturen inklusive ihrer Eigenschaften können in das Prägeelement integriert werden und in einem Prägeprozess mittels des Prägeelements auf ein zu prägendes Medium, wie zum Beispiel eine Antireflexbeschichtung für ein Solarmodul, übertragen werden. Die Matrixbauweise des Prägeelements ermöglicht es weiter, dass die besagten Eigenschaften der Oberflächenstrukturen, wie zum Beispiel des Rosenblütenblattes, anhand einzelner Matrixelemente überprüft und getestet werden können. Die obigen Ausführungen gelten analog für die bevorzugte Ausführungsform, gemäß der das Prägeelement vorzugsweise das Matrixformnegativ ist. In diesem Fall ist die die Oberflächenstruktur des bereitgestellten Prägeelements, d.h. die Prägeelementoberflächenstruktur, aus den inversen Oberflächenstrukturen der Vielzahl der Replikate gebildet.The surface structure of the embossed element provided, ie the embossed element surface structure, can be composed of the surface structures of the individual matrix elements of the matrix from the arranged plurality of replicas. In other words, if the embossing element is preferably the matrix form positive, the surface structure of the embossing element provided, ie the embossing element surface structure, is formed from the surface structures of the multiplicity of replicas. Accordingly, each matrix element has the at least one surface structure of the at least one object. Due to the matrix construction, a uniform but also complex and reproducible surface structure of the embossing element can be produced quickly. Furthermore, in particular the surface structures of organic or biological objects, such as rose petals, and their advantageous surface properties can be scaled up to a large area. These surface structures, including their properties, can be integrated into the embossing element and transferred to a medium to be embossed, such as an anti-reflective coating for a solar module, in an embossing process using the embossing element. The matrix construction of the embossing element also makes it possible for the said properties of the surface structures, such as the rose petal, can be checked and tested using individual matrix elements. The above statements apply analogously to the preferred embodiment, according to which the embossing element is preferably the matrix form negative. In this case, the surface structure of the provided embossing element, ie the embossing element surface structure, is formed from the inverse surface structures of the plurality of replicas.

In Relation zu der flächigen Ausdehnung des zumindest einen Objekts kann das Prägeelement ein großflächiges Formnegativ sein, welches als kleinste Einheit bzw. Zelle das Formnegativ der zumindest einen Oberflächenstruktur des zumindest einen Objekts aufweist. Alternativ kann das Prägeelement ein großflächiges Formpositiv sein, welches als kleinste Einheit bzw. Zelle das Formpositiv, d.h. eine Kopie, der zumindest einen Oberflächenstruktur des zumindest einen Objekts aufweist.In relation to the two-dimensional extent of the at least one object, the embossing element can be a large-area mold negative, which has the mold negative of the at least one surface structure of the at least one object as the smallest unit or cell. Alternatively, the embossing element can be a large-area form positive, which as the smallest unit or cell is the form positive, i.e. a copy, which has at least one surface structure of the at least one object.

Vorzugsweise ist das Prägeelement magnetisierbar oder magnetisch. Das Prägeelement kann paramagnetisch oder ferromagnetisch sein.The embossing element is preferably magnetizable or magnetic. The embossing element can be paramagnetic or ferromagnetic.

Vorteilhafterweise kann so das Prägeelement an einem magnetischen Körper angebracht und rückstandslos entfernt werden.Advantageously, the embossing element can be attached to a magnetic body and removed without leaving any residue.

Weiter vorzugsweise ist das Prägeelement eine Metallfolie, ein, insbesondere dünnes, Metallplättchen oder ein Blech.More preferably, the embossed element is a metal foil, a particularly thin metal platelet or sheet metal.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Prägeelement für ein Prägewerkzeug, aufweisend: eine Prägeelementoberflächenstruktur, die an einer Seite des Prägeelements ausgebildet ist und die Vertiefungen und/oder Erhebungen des Prägeelements umfasst, wobei die Prägeelementoberflächenstruktur eine Vielzahl von Zellen umfasst, wobei die Prägeelementoberflächenstruktur jeder Zelle der Vielzahl von Zellen einem Negativ einer Oberflächenstruktur eines Objekts oder einem Positiv einer Oberflächenstruktur eines Objekts entspricht. In anderen Worten weist das Prägeelement eine Prägeelementoberflächenstruktur auf. Die Prägeelementoberflächenstruktur ist einheitenweise aufgebaut. Insbesondere sind die Einheiten bzw. Zellen der Prägeelementoberflächenstruktur vorzugsweise identisch bzw. weisen vorzugsweise alle Einheiten bzw. Zellen eine identische Oberflächenstruktur auf. Die Oberflächenstruktur einer jeden Einheit bzw. Zelle ist vorzugsweise identisch zu der Oberflächenstruktur eines Objekts die z.B. in eine Folie etc. geprägt werden soll. Alternativ ist die Oberflächenstruktur einer jeden Einheit bzw. Zelle vorzugsweise identisch zum Inversen der Oberflächenstruktur eines Objekts die z.B. in eine Folie etc. geprägt werden soll.Another aspect of the invention relates to an embossing element for an embossing tool, comprising: an embossing element surface structure which is formed on one side of the embossing element and which comprises depressions and/or elevations of the embossing element, the embossing element surface structure comprising a plurality of cells, the embossing element surface structure of each cell the plurality of cells corresponds to a negative of a surface structure of an object or a positive of a surface structure of an object. In other words, the embossed element has an embossed element surface structure. The embossing element surface structure is built up in units. In particular, the units or cells of the embossed element surface structure are preferably identical or preferably all units or cells have an identical surface structure. The surface structure of each unit or cell is preferably identical to the surface structure of an object that is to be embossed into a foil etc., for example. Alternatively, the surface structure of each unit or cell is preferably identical to the inverse of the surface structure of an object that is to be embossed into a film, etc., for example.

Vorteilhafterweise können mittels des obengenannten Prägeelements insbesondere Antireflexfolien bzw. -beschichtungen aus Polymermaterial für Solarmodule mit verbesserten Eigenschaften bereitgestellt werden. Mittels des Prägeelements können in großem Maßstab die technologisch nützlichen Eigenschaften einer Oberflächenstruktur wie die bestimmter pflanzlicher Laub- oder Blütenblätter in eine Antireflexfolie bzw. -beschichtung für ein Solarmodul übertragen bzw. eingeprägt werden.Advantageously, the above-mentioned embossing element can be used in particular to provide anti-reflection films or coatings made of polymer material for solar modules with improved properties. Using the embossing element, the technologically useful properties of a surface structure such as certain plant leaves or flower petals can be transferred or embossed into an anti-reflective film or coating for a solar module on a large scale.

Die Unterteilung der Prägestruktur in mehrere Zellen erlaubt es, dass die zu prägende Oberflächenstruktur zum Beispiel für eine Antireflexbeschichtung bzw. -folie für ein Solarmodul reproduzierbar und überprüfbar ist. Die Prägestruktur des Prägeelements kann jederzeit auf die Oberflächenstruktur zumindest eines Objekts zurückgeführt werden. Somit verfügt das erfindungsgemäße Prägeelement ferner über ein gewisses Maß an Fälschungssicherheit.The subdivision of the embossed structure into several cells allows the surface structure to be embossed to be reproduced and checked, for example for an anti-reflective coating or film for a solar module. The embossed structure of the embossed element can be traced back to the surface structure of at least one object at any time. Thus, the embossing element according to the invention also has a certain degree of security against forgery.

Im Rahmen dieser Beschreibung ist unter dem Begriff „Negativ“ bzw. „Formnegativ“ die negative bzw. inverse Kopie z.B. der Oberflächenstruktur eines Objekts zu verstehen. Der Begriff „Positiv“ bzw. „Formpositiv“ bezieht sich z.B. auf das Originalobjekt oder eine positive Kopie der Oberflächenstruktur eines Objekts. Negativ und Positiv sind invers zueinander.In the context of this description, the term "negative" or "form negative" means the negative or inverse copy, e.g. of the surface structure of an object. The term "positive" or "shape positive" refers, for example, to the original object or a positive copy of the surface structure of an object. Negative and positive are the inverse of each other.

Außerdem gelten alle bereits im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Ausführungsformen und Vorteile, die das bereitzustellende Prägeelement betreffen, auch für das erfindungsgemäße Prägeelement.In addition, all the embodiments and advantages already described in the context of the method according to the invention, which relate to the embossing element to be provided, also apply to the embossing element according to the invention.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung eines Prägeelements hergestellt nach dem obengenannten Verfahren, insbesondere einem Aspekt oder einer bevorzugten Ausführungsform des obengenannten Verfahrens, zum Prägen eines Halbzeugs.A further aspect of the invention relates to the use of an embossing element produced by the above method, in particular an aspect or a preferred embodiment of the above method, for embossing a semi-finished product.

Alle bereits genannten Vorteile des Prägeelements können auf die erfindungsgemäße Verwendung des Prägeelements übertragen werden.All the advantages of the embossing element already mentioned can be transferred to the use of the embossing element according to the invention.

Ein Halbzeug kann zum Beispiel eine Folie aus Polymermaterial sein, die als Antireflexbeschichtung bzw. -folie für Solarmödule eingesetzt werden kann.A semi-finished product can, for example, be a film made of polymer material, which can be used as an anti-reflective coating or film for solar modules.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Prägewerkzeug, umfassend: ein Prägeelement hergestellt nach dem oben genannten Verfahren, insbesondere nach einem Aspekt oder einer bevorzugten Ausführungsform des oben genannten Verfahrens, wobei das Prägeelement auf einem Träger angeordnet ist.A further aspect of the invention relates to an embossing tool, comprising: an embossing element produced according to the method mentioned above, in particular according to an aspect or a preferred embodiment of the method mentioned above, the embossing element being arranged on a carrier.

Vorteilhafterweise können mittels des obengenannten Prägewerkzeugs zu prägende Medien bzw. Halbzeuge, wie zum Beispiel Folien aus Polymermaterial, insbesondere für den Einsatz als Antireflexbeschichtungen für Solarmodule, großflächig strukturiert werden und mit den vorteilhaften Eigenschaften von Oberflächenstrukturen bestimmter Objekte, wie zum Beispiel den effizienten Lichtsammeleigenschaften des Rosenblütenblattes, vollflächig versehen werden. Somit kann mittels des Prägewerkzeugs auf effizientere Art und Weise eine Makrostruktur, nämlich die Prägestruktur des Prägeelements, die als kleinste Einheit die Oberflächenstruktur eines bestimmten Objekts, wie des Rosenblütenblatts, aufweist, auf ein zu prägendes Medium bzw. Halbzeug übertragen werden.Advantageously, media or semi-finished products to be embossed, such as films made of polymer material, in particular for use as anti-reflective coatings for solar modules, can be structured over a large area using the above-mentioned embossing tool and with the advantageous properties of surface structures of certain objects, such as the efficient light-collecting properties of the rose petal , be provided over the entire surface. Thus, using the embossing tool, a macrostructure, namely the embossing structure of the embossing element, which as the smallest unit has the surface structure of a specific object, such as a rose petal, can be transferred more efficiently to a medium or semi-finished product to be embossed.

Vorzugsweise ist das Prägeelement mittels Unterdruck und/oder Magnetkraft auf dem Träger angeordnet. Das Prägeelement kann mittels Klebens, Schraubens, Schweißens, thermischen Einschrumpfens oder mittels Klettverschlusses, etc. mit dem Träger verbunden werden. Das Prägeelement kann ferner vollumfänglich und passgenau auf dem Träger angeordnet werden.The embossing element is preferably arranged on the carrier by means of a vacuum and/or magnetic force. The embossing element can be connected to the carrier by means of gluing, screwing, welding, thermal shrinking or by means of Velcro, etc. Furthermore, the embossed element can be arranged on the carrier with a full circumference and with a precise fit.

Der Träger verleiht dem Prägewerkzeug die zum Prägen benötigte mechanische Stabilität.The carrier gives the embossing tool the mechanical stability required for embossing.

Vorzugsweise ist das Prägeelement austauschbar. Das Prägeelement kann an dem Träger passgenau und verrutschsicher angeordnet und entfernt werden.The embossing element is preferably exchangeable. The embossed element can be arranged and removed on the carrier with a precise fit and without slipping.

Vorteilhafterweise kann so schnell das Prägeelement gewechselt und ein den technischen Anforderungen entsprechendes Prägeelement ausgewählt und an dem Träger angeordnet werden. Ferner kann der Träger in einem anderen Prägeprozess wiederverwendet werden.Advantageously, the embossed element can be changed quickly and an embossed element that meets the technical requirements can be selected and arranged on the carrier. Furthermore, the carrier can be reused in another embossing process.

Vorzugsweise ist der Träger magnetisierbar oder magnetisch. Der Träger kann paramagnetische oder ferromagnetische Eigenschaften haben.The carrier is preferably magnetizable or magnetic. The carrier can have paramagnetic or ferromagnetic properties.

Vorteilhafterweise können so der Träger und das Prägeelement miteinander trennbar verbunden werden.Advantageously, the carrier and the embossed element can be connected to one another so that they can be separated.

Weiter vorzugsweise ist der Träger eine, insbesondere zylindrische, Walze.More preferably, the carrier is a roller, in particular a cylindrical roller.

Es folgt die Beschreibung der Figuren, die eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen. In den Figuren wird insbesondere die Oberflächenstruktur eines Rosenblütenblattes vielfach auf ein blechernes Prägeelement auf einem Träger in Form einer Walze eines Prägewerkzeugs übertragen. Es zeigen:

1 eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme eines Ausschnitts der Oberflächenstruktur eines Rosenblütenblattes,
2 einen Schritt gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren,
3 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
4 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
5 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
6 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
7 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
8 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
9 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
10 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
11 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
12 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
13(a) einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
13(b) eine alternative Ausführungsform der Replikate des in 13(a) gezeigten Schritts,
14 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
15 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
16 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren,
17 einen Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und ein durch das Verfahren bereitgestelltes Prägeelement,
18 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Prägeelements,
19 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Prägewerkzeugs, und
20 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

The following is a description of the figures showing one or more preferred embodiments of the invention. In the figures, in particular the surface structure of a rose petal is often transferred to a tin embossing element on a carrier in the form of a roller of an embossing tool. Show it:

1 a scanning electron micrograph of a section of the surface structure of a rose petal,
2 a step according to a method according to the invention,
3 a step according to the method according to the invention,
4 a step according to the method according to the invention,
5 a step according to the method according to the invention,
6 a step according to the method according to the invention,
7 a step according to the method according to the invention,
8th a step according to the method according to the invention,
9 a step according to the method according to the invention,
10 a step according to the method according to the invention,
11 a step according to the method according to the invention,
12 a step according to the method according to the invention,
13(a) a step according to the method according to the invention,
13(b) an alternative embodiment of the replicas of the in 13(a) shown step,
14 a step according to the method according to the invention,
15 a step according to the method according to the invention,
16 a step according to the method according to the invention,
17 a step according to the method according to the invention and an embossing element provided by the method,
18 a plan view of an embossing element according to the invention,
19 a cross section of an embossing tool according to the invention, and
20 a flowchart of an embodiment of the method according to the invention.

Im Folgenden kann die zumindest eine Oberflächenstruktur 1a auch als „Formvorbild“, der zumindest eine Abguss 2 als „Formnegativ A“, das zumindest eine Formpositiv 3 als „Formpositiv A“, das zumindest eine Formnegativ 6 als „Formnegativ B“, jedes der Vielzahl von Replikaten 10 als „Formpositive B“, die Matrix 11 als „Formpositiv B'“ und das Prägeelement 13 als „großflächiges Formnegativ C“ bezeichnet werden.In the following, the at least one surface structure 1a can also be used as a "mold model", the at least one cast 2 as "mold negative A", the at least one mold positive 3 as "mold positive A", the at least one mold negative 6 as "mold negative B", each of the plurality of replicas 10 can be referred to as “form positive B”, the matrix 11 as “form positive B′” and the embossing element 13 as “large-area form negative C”.

Die Erfinder haben erkannt, dass sich Replikate der Oberflächenstruktur von Rosenblütenblättern, deren hierarchische Strukturierung exemplarisch in 1 anhand einer Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme gezeigt ist und die sich unter anderem aufgrund ihrer herausragenden optischen Eigenschaften, insbesondere ihrer Lichtsammeieigenschaften, und der prinzipiellen Möglichkeit zur Selbstreinigung unter Regenfall für den Einsatz als multifunktionale Frontschicht für Solarzellen besonders geeignet sind.The inventors have recognized that replicas of the surface structure of rose petals, whose hierarchical structure is exemplary in 1 is shown using a scanning electron micrograph and which are particularly suitable for use as a multifunctional front layer for solar cells, among other things, due to their outstanding optical properties, in particular their light-collecting properties, and the fundamental possibility of self-cleaning under rainfall.

Die näherungsweise kegelförmigen Epidermiszellen der in 1 gezeigten Oberflächenstruktur des Rosenblütenblattes bilden eine dichtest gepackte Mikrostruktur. Die Oberfläche der Epidermiszellen ist mit einer in Falten gelegten Wachsschicht, der sogenannten Cuticula, bedeckt.The approximately conical epidermal cells of the in 1 shown surface structure of the rose petal form a densely packed microstructure. The surface of the epidermal cells is covered with a wrinkled layer of wax called the cuticle.

Vorteilhafterweise lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die in 1 gezeigte Struktur in einen kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Prägeprozess, insbesondere zum Prägen von Antireflexbeschichtungen für Solarmodule, integrieren. Typischerweise sind Solarmodule hierbei um ein Vielfaches größer als die in 1 gezeigte Oberflächenstruktur des Rosenblütenblattes. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich jedoch Oberflächenstrukturen wie die des in 1 gezeigten Rosenblütenblattes und somit deren Eigenschaften technologisch nutzen, indem sie zum Beispiel mittels eines durch das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellten Prägeelements bzw. großflächigen Formnegativs in Polymerfolien übertragen werden können, welche als Antireflexbeschichtungen für Solarmodule verwendet werden können. Auf analogem Wege lassen sich auch kleinflächige Oberflächenstrukturen künstlichen Ursprungs, z. B. durch Direct-Laser-Writing gefertigte Oberflächenstrukturen, in einen kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Prozess übertragen.Advantageously, with the method according to the invention, the 1 integrate the structure shown in a continuous roll-to-roll embossing process, in particular for embossing anti-reflective coatings for solar modules. Typically, solar modules are many times larger than those in 1 shown surface structure of the rose petal. With the method according to the invention, however, surface structures such as those in 1 shown rose petal and thus use their properties technologically, for example by means of an embossing element provided by the method according to the invention or large-area mold negative can be transferred into polymer films, which can be used as anti-reflective coatings for solar modules. In a similar way, small surface structures of artificial origin, e.g. g. surface structures produced by direct laser writing, are transferred to a continuous roll-to-roll process.

Die 2 bis 17 zeigen die Verfahrensschritte S1 bis S16 der im Folgenden beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Schritte laufen nacheinander von S1 bis S16 ab.the 2 until 17 show the method steps S1 to S16 of the embodiment of the method according to the invention described below. The steps run sequentially from S1 to S16.

2 zeigt ein Objekt 1 mit einer gezackten Oberflächenstruktur 1a. In dem gezeigten, ersten Schritt S1 wird das Objekt 1 bereitgestellt. Das Objekt 1 kann zum Beispiel ein Blütenblatt oder ein Ausschnitt eines Blütenblatts, wie zum Beispiel in 1 gezeigt, oder ein künstlich hergestellter Körper sein, dessen Oberflächenstruktur 1a durch Direct-Laser-Writing erzeugt wurde. 2 shows an object 1 with a jagged surface structure 1a. In the first step S1 shown, the object 1 is provided. The object 1 can be, for example, a petal or a part of a petal, such as in 1 shown, or an artificially produced body whose surface structure 1a was produced by direct laser writing.

Im nächsten Schritt S2, der in 3 gezeigt ist, wird ein Abguss 2 bzw. Formnegativ A 2 der Oberflächenstruktur 1a aus einem Silikon oder Elastomer erzeugt.In the next step S2, which is 3 is shown, a cast 2 or mold negative A 2 of the surface structure 1a is produced from a silicone or elastomer.

Nach dem Aushärten des Abgusses 2 bzw. Formnegativs A 2 wird der Abguss 2 im Schritt S3, der in 4 gezeigt ist, von dem Formvorbild bzw. dem Objekt 1, zum Beispiel einem Blütenblatt, getrennt und für einen Soft-Imprint-Lithographie-Prozess bereitgestellt.After the casting 2 or mold negative A 2 has hardened, the casting 2 is made in step S3, which is 4 is shown separated from the pattern or object 1, for example a petal, and provided for a soft imprint lithography process.

Im nächsten Schritt S4, der in 5 gezeigt ist, wird der Abguss 2, dessen Oberflächenbeschaffenheit dem Negativ der Oberflächenstruktur 1a des Objekts 1 entspricht, in ein technisches Material, z. B. ein durch UV-Licht aushärtendes Polymer, gedrückt (Soft-Imprint-Lithographie) und so das Formpositiv 3 bzw. Formpositiv A 3 der Oberflächenstruktur 1a bereitgestellt bzw. erzeugt (Schritt S5), wie in 6 gezeigt.In the next step S4, which is 5 is shown, the cast 2, the surface finish of which corresponds to the negative of the surface structure 1a of the object 1, is cast in a technical material, e.g. B. a polymer that cures by UV light, is pressed (soft imprint lithography) and the positive mold 3 or positive mold A 3 of the surface structure 1a is thus provided or produced (step S5), as in 6 shown.

Liegt die Oberflächenstruktur 1a in einer Form vor, deren mechanische und chemische Beschaffenheit eine direkte Metallisierung mit anschließender galvanischer Abscheidung zulässt ohne diese zu beschädigen, so können die Schritte S2-S5 übersprungen werden.If the surface structure 1a is in a form whose mechanical and chemical properties allow direct metallization with subsequent galvanic deposition without damaging it, steps S2-S5 can be skipped.

Im nächsten Schritt S6, der in 7 gezeigt ist, wird das durch Soft-Imprint-Lithographie erhaltene Formpositiv 3 mit einer haftvermittelnden Schicht 4 zum Beispiel aus Chrom und Gold beschichtet bzw. metallisiert. Durch die Verwendung von Gold kann eine gute Querleitfähigkeit einer Oberfläche gewährleistet werden.In the next step S6, which is 7 is shown, the form positive 3 obtained by soft imprint lithography is coated or metallized with an adhesion-promoting layer 4, for example made of chromium and gold. Good transverse conductivity of a surface can be guaranteed through the use of gold.

Im nächsten Schritt S7, der in 8 gezeigt ist, wird das metallisierte Formpositiv 3 weiter mit einer galvanisch abgeschiedenen Nickelschicht 5 von ca. 1 mm Dicke versehen.In the next step S7, which is 8th is shown, the metallized mold positive 3 is further provided with a galvanically deposited nickel layer 5 of about 1 mm thickness.

Im nächsten Schritt S8, der in 9 gezeigt ist, wird das Formpositiv 3, bestehend z. B. aus durch UV-Licht aushärtendem Polymer auf einem Siliziumsubstrat, entfernt, sodass der Verbund der der metallischen Schichten 4 und 5 als ein metallisches Werkstück (Formnegativ B 6), das das Negativ der Oberflächenstruktur 1a aufweist (analog zu Formnegativ A 2), zurückbleibt.In the next step S8, which is in 9 is shown, the mold positive 3, consisting z. B. from UV-light-curing polymer on a silicon substrate, removed, so that the composite of the metallic layers 4 and 5 as a metallic workpiece (negative form B 6), which has the negative of the surface structure 1a (similar to negative form A 2), stays behind.

Im nächsten Schritt S9, der in 10 gezeigt ist, wird der Rand des metallischen Werkstücks 6 bzw. des Formnegativs B 6 mittels Drahterodierens derart bearbeitet, dass eine der Seiten des Werkstücks 6 (die Oberseite in 10) vollflächig mit dem Negativ der Oberflächenstruktur 1a strukturiert ist.In the next step S9, which is in 10 is shown, the edge of the metallic workpiece 6 or the mold negative B 6 is machined by means of wire EDM in such a way that one of the sides of the workpiece 6 (the upper side in 10 ) full surface with the negative of the surface structure 1a is structured.

Im nächsten Schritt S10, der in 11 gezeigt ist, wird der Shim bzw. das Formnegativ B 6 mit einer Schichtdicke von ca. 1 mm an einem Spritzgussformwerkzeug 7 angeordnet bzw. als Spritzgussform in eine dafür vorgesehene Aufnahme 8 im Spritzgussformwerkzeug 7 eingesetzt. Die Aufnahme 8 kann so geformt sein, dass das Formnegativ mit einem seiner Randbereiche in das Formwerkzeug 7 hineingeschoben oder hineingedrückt werden kann. Das Formnegativ B 6 wird derart in der Aufnahme 8 angeordnet, dass das Negativ der Oberflächenstruktur 1a auf dem Formnegativ 6 in das Innere des Spritzgussformwerkzeugs 7 in Richtung der Zuleitungen 9 gerichtet ist. Über die Zuleitungen 9 kann Spritzgussmaterial, wie zum Beispiel ein Thermoplast in das Innere des Spritzgussformwerkzeuges eingeleitet werden, um so sukzessive eine Vielzahl von Spritzgussreplikaten 10 zu erzeugen und bereitzustellen, die hochidentische, positive Kopien der Oberflächenstruktur 1a des Objekts 1 sind. Das eingeleitete Spritzgussmaterial umschließt bzw. dringt in die Oberflächenstruktur 1a auf dem Formnegativ 6 ein.In the next step S10, which is 11 is shown, the shim or the mold negative B 6 with a layer thickness of approx. 1 mm is arranged on an injection molding tool 7 or used as an injection mold in a receptacle 8 provided for this purpose in the injection molding tool 7 . The receptacle 8 can be shaped in such a way that the mold negative can be pushed or pressed into the mold 7 with one of its edge regions. The negative mold B 6 is arranged in the receptacle 8 in such a way that the negative of the surface structure 1a on the negative mold 6 is directed into the interior of the injection molding tool 7 in the direction of the supply lines 9 . Injection molding material, such as a thermoplastic, can be introduced into the interior of the injection molding tool via the supply lines 9 in order to successively produce and provide a large number of injection molded replicas 10 which are highly identical, positive copies of the surface structure 1a of the object 1. The introduced injection molding material encloses or penetrates into the surface structure 1a on the mold negative 6 .

Alternativ sind als Formungsverfahren zur Erzeugung der Replikate 10 auch Spritzprägen, Thermoformung und/oder statisches Heißprägen möglich.Alternatively, injection embossing, thermoforming and/or static hot embossing are also possible as shaping methods for producing the replicas 10 .

Im nächsten Schritt S11, der in 12 gezeigt ist, wird eine Vielzahl von Spritzgussreplikaten 10 bzw. Formpositiven B 10 der Oberflächenstruktur 1a des Objekts 1 bereitgestellt (in 12 ist exemplarisch nur ein Replikat gezeigt). Es werden so viele Replikate produziert, dass die Replikate zusammengesetzt eine Fläche von mindestens der angestrebten Fläche des Rolle-zu-Rolle-Prägewerkzeugs (siehe z. B. 19) ergeben. Zusätzlich können diese Replikate 10 mit einem geeigneten, hochpräzisen Verfahren, wie z. B. mittels Laser- oder Diamantschneidens, zurechtgeschnitten werden, damit sich die Replikate 10 nahtlos aneinanderfügen lassen, sodass eine lückenlos zusammengesetzte Gesamtfläche mit ununterbrochener und homogener Strukturierung über die gesamte zusammengesetzte Fläche erzeugt werden kann (siehe hierzu auch 13(a) und 13(b)).In the next step S11, which is 12 is shown, a large number of injection-molded replicas 10 or mold positives B 10 of the surface structure 1a of the object 1 are provided (in 12 only one replica is shown as an example). Sufficient replicas are produced so that the replicas combined have an area of at least the target area of the roll-to-roll embossing tool (see e.g. 19 ) result. In addition, these replicas 10 with a suitable, high-precision method, such as. B. by means of laser or diamond cutting, so that the replicas 10 can be joined together seamlessly, so that a complete composite surface can be generated with uninterrupted and homogeneous structuring over the entire composite surface (see also 13(a) and 13(b) ).

Im nächsten Schritt S12, der in 13(a) gezeigt ist, werden die Replikate 10 auf einem ebenen Trägersubstrat 12 zu einer der gewünschten Gesamtfläche entsprechenden Matrix 11 bzw. einem großflächigen Formpositiv B' 11 angeordnet bzw. aneinandergefügt. Das Trägersubstrat 12 kann eine präzise, vor Verrutschen gesicherte Positionierung der Replikate 10 gewährleisten, zum Beispiel in Form einer klebenden Oberfläche des Trägersubstrats 11 bzw. einer klebenden Schicht auf dem Trägersubstrat 11. In 13(a) weisen alle Replikate 10 im Außenumfangsbereich gerade, vertikale Schnittflächen auf. Die Replikate 10 sind derart angeordnet, dass die geraden, vertikalen Schnittflächen eines Replikats 10 jeweils eine gerade, vertikale Schnittfläche eines von vier weiteren Replikaten 10 berühren können. Gegenüberliegende Schnittflächen von angrenzenden Replikaten 10 können parallel zueinander sein. In 13(b) ist eine weitere Ausführungsform der Replikate 10 bzw. des Anordnens der Replikate 10 zu der Matrix 11 gezeigt. Die Replikate 10 können so erzeugt werden, entweder mittels des Formwerkzeugs 7 oder mittels Schneidens, dass sich die Außenumfangsbereiche der Replikate 10 überlappen oder wie bei einem Puzzle ineinander greifen können, wenn die Vielzahl von Replikaten 10 zu einer Matrix 11 angeordnet wird. Die Replikate 10 können in ihrem Außenumfangsbereich insbesondere L-förmige Schnittflächen aufweisen. Die einzelnen Replikate 10 der Matrix 11 können ineinander oder miteinander verzahnt sein.In the next step S12, which is 13(a) is shown, the replicas 10 are arranged or joined together on a flat carrier substrate 12 to form a matrix 11 corresponding to the desired total area or a large-area positive mold B′ 11 . The carrier substrate 12 can ensure a precise positioning of the replicas 10 secured against slipping, for example in the form of an adhesive surface of the carrier substrate 11 or an adhesive layer on the carrier substrate 11. In 13(a) all replicas 10 have straight, vertical cut surfaces in the outer peripheral area. The replicas 10 are arranged in such a way that the straight, vertical cut surfaces of a replica 10 can each touch a straight, vertical cut surface of one of four further replicas 10 . Opposing cut surfaces of adjacent replicas 10 may be parallel to each other. In 13(b) a further embodiment of the replicas 10 or the arrangement of the replicas 10 to form the matrix 11 is shown. The replicas 10 can be created, either by the molding tool 7 or by cutting, such that the outer peripheries of the replicas 10 can overlap or interlock like a jigsaw puzzle when the plurality of replicas 10 are arranged into a matrix 11 . The replicas 10 can have, in particular, L-shaped cut surfaces in their outer peripheral area. The individual replicas 10 of the matrix 11 can be interlocked or interlocked.

Im Anschluss wird in Schritt S13, der in 14 gezeigt ist, die Matrix 11 bzw. die sich aus den Oberflächenstrukturen der Replikate 10 zusammensetzende Gesamtstruktur der Matrix 11 (Negativ der Prägestruktur 13a des Prägeelements 13) mit einer haftvermittelnden und elektrisch leitfähigen Schicht 4 zum Beispiel aus Chrom und Gold beschichtet.Subsequently, in step S13, which is 14 shown, the matrix 11 or the overall structure of the matrix 11 composed of the surface structures of the replicas 10 (negative of the embossed structure 13a of the embossed element 13) is coated with an adhesion-promoting and electrically conductive layer 4, for example made of chromium and gold.

Im Anschluss wird in Schritt S14, wie in 15 gezeigt, die mit Schicht 4 beschichtete Matrix 11 mittels galvanischer Abscheidung mit einer Nickelschicht 5 von ca. 100 bis 200 µm Dicke versehen.Subsequently, in step S14, as in 15 100 to 200 .mu.m thick.

Danach werden in Schritt S15, wie in 16 gezeigt, die Matrix 11 und das Substrat 12 mittels nasschemischen Auflösens entfernt, wodurch ein Rohling eines Prägeelements 13 bzw. eines großflächigen Formnegativs C 13 bereitgestellt wird.Thereafter, in step S15, as in 16 shown, the matrix 11 and the substrate 12 are removed by means of wet-chemical dissolution, as a result of which a blank of an embossing element 13 or of a large-area mold negative C 13 is provided.

Zusätzlich wird in einem letzten Schritt S16, wie in 17 gezeigt ist, der Rohling des Prägeelements 13 mittels Drahterodierens bearbeitet bzw. zurecht geschnitten, sodass das fertige Prägeelement 13 exakt und passgenau auf eine Rolle bzw. eine Walze aufgelegt werden kann, also in einer Dimension dem Umfang der Rolle bzw. Walze entspricht, und in einer anderen der Rollenbreite (siehe hierzu auch 19). In addition, in a last step S16, as in 17 is shown, the blank of the embossing element 13 is machined or cut to size by means of wire EDM, so that the finished embossing element 13 can be placed exactly and with a precise fit on a roll or cylinder, i.e. one dimension corresponds to the circumference of the roll or cylinder, and in another of the roll width (see also 19 ).

In 18 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prägeelements 13 in Blickrichtung BR (siehe Pfeil BR in 17) auf die Prägestruktur 13a dargestellt. 18 zeigt eine Draufsicht der Prägestruktur 13a des Prägeelements 13. Die gezeigte Prägestruktur 13a ist in Zellen 18 (gestrichelte Linien in 18) unterteilt, die zu einer 3 × 6 Matrix angeordnet sind. Jede der Zellen 18 weist eine Oberflächenstruktur auf, die Vertiefungen und/oder Erhebungen 17 umfasst. Die Vertiefungen und/oder Erhebungen 17 einer Zelle 18 entsprechen genau der Oberflächenstruktur 1a eines für das Bereitstellen des Prägeelements 13 ausgewählten Objekts 1, wie zum Beispiel eines Rosenblütenblatts. Folglich kann die Prägestruktur 13a innerhalb einer Zelle 18 der Oberflächenstruktur 1a eines Objekts 1 bzw. Formvorbilds 1 zugeordnet werden. Die in 18 gezeigten Zellen 18 sind rechteckig. Es sind aber auch andere polygonale Formen wie Sechsecke oder Achtecke möglich.In 18 is an embodiment of the embossing element 13 according to the invention in the viewing direction BR (see arrow BR in 17 ) shown on the embossed structure 13a. 18 shows a top view of the embossing structure 13a of the embossing element 13. The embossing structure 13a shown is in cells 18 (dashed lines in 18 ) arranged in a 3 × 6 matrix. Each of the cells 18 has a surface structure that includes depressions and/or elevations 17 . The depressions and/or elevations 17 of a cell 18 correspond exactly to the surface structure 1a of an object 1 selected for the provision of the embossing element 13, such as a rose petal, for example. Consequently, the embossed structure 13a within a cell 18 can be assigned to the surface structure 1a of an object 1 or a model 1. In the 18 Cells 18 shown are rectangular. However, other polygonal shapes such as hexagons or octagons are also possible.

19 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Prägewerkzeugs 15. Das Prägewerkzeug 15 weist neben einem Träger 14, der hier als Walze ausgebildet ist, ein nach den oben beschriebenen Schritten S1 bis S16 gefertigtes Prägeelement 13 bzw. großflächiges Formnegativ C 13 auf. Das Prägeelement 13 sowie der Träger 14 sind in der gezeigten Ausführungsform magnetisch. Das anfänglich flache Prägeelement 13 ist biegsam und wird passgenau auf die Mantelfläche des zylindrischen Trägers 14 aufgelegt bzw. um die Mantelfläche herumgebogen. Aufgrund der magnetischen Anziehungskraft zwischen Träger 14 und Prägeelement 13 wird das Prägeelement 13 auf dem Träger 14 festgehalten, kann aber durch einfaches Ablösen bzw. Abziehen von Träger 14 entfernt werden, sodass das Prägeelement 13 ausgetauscht werden kann. Alternativ kann das Prägeelement 13 auf dem walzenförmigen Träger 14 auch mittels Unterdruck festgehalten werden. Die Linie 16a, 16b bezeichnet die Anfangs- 16a bzw. Endfläche 16b des Prägeelements 13, welches beginnend bei der Anfangsfläche 16a entlang der Mantelfläche des walzenförmigen Trägers 14 um den Träger 14 herum gelegt ist, bis sich Anfangsfläche 16a und Endfläche 16b berühren. Die Länge des Prägeelements 13 von der Anfangsfläche 16a bis zur Endfläche 16b entspricht in der gezeigten Ausführungsform genau dem Mantelflächenumfang des Trägers 14. 19 shows a cross-section of an embodiment of an embossing tool 15 according to the invention. The embossing tool 15 has, in addition to a carrier 14, which is designed here as a roller, an embossing element 13 or large-area mold negative C 13 produced according to steps S1 to S16 described above. The embossing element 13 and the carrier 14 are magnetic in the embodiment shown. The initially flat embossed element 13 is flexible and is placed with an exact fit on the lateral surface of the cylindrical carrier 14 or bent around the lateral surface. Due to the magnetic force of attraction between carrier 14 and embossing element 13, embossing element 13 is held on carrier 14, but can be removed by simply detaching or pulling off carrier 14, so that embossing element 13 can be replaced. Alternatively, the embossing element 13 can also be held on the roller-shaped carrier 14 by means of a vacuum. The line 16a, 16b designates the beginning 16a and end surface 16b of the embossing element 13, which is placed around the carrier 14 starting at the beginning surface 16a along the outer surface of the roller-shaped carrier 14 until the beginning surface 16a and end surface 16b touch. In the embodiment shown, the length of the embossing element 13 from the starting surface 16a to the end surface 16b corresponds exactly to the lateral surface circumference of the carrier 14.

20 zeigt ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Prägeelement bzw. ein großflächiges Formnegativ C in den aufeinanderfolgenden Schritten S1 a bis S5a bereitgestellt bzw. gefertigt. 20 shows a flow chart of a further embodiment of the method according to the invention. According to this embodiment, an embossing element or a large-area form negative C is provided or manufactured in the successive steps S1a to S5a.

In Schritt S1a wird eine Oberflächenstruktur eines Objekts als Formvorbild bereitgestellt.In step S1a, a surface structure of an object is provided as a model shape.

In Schritt S2a wird ein zum Beispiel metallisches Formnegativ B des Formvorbilds erzeugt. Das kann in mehreren Zwischenschritten geschehen, in denen zuerst ein Formnegativ A in Form eines Silikonabgusses des Formvorbilds gemacht wird und anschließend ein Formpositiv A anhand des Formnegativs A erzeugt wird. Das Formpositiv A kann zum Beispiel als ein Abdruck des Formnegativs A in einem Polymermaterial realisiert sein. Anhand des Formpositivs A kann nun zum Beispiel mittels metallischen Beschichtens des Formpositivs und anschließenden Ablösens des Formpositivs A das Formnegativ B erzeugt werden.In step S2a, for example, a metal mold negative B of the mold master is produced. This can be done in several intermediate steps, in which first a mold negative A is made in the form of a silicone cast of the mold template and then a mold positive A is created using the mold negative A. The mold positive A can be realized, for example, as an impression of the mold negative A in a polymer material. Using the positive mold A, the negative mold B can now be produced, for example by means of metallic coating of the positive mold and subsequent detachment of the positive mold A.

In Schritt S3a wird eine Vielzahl von Formpositiven B anhand des Formnegativs B zum Beispiel mittels eines Spritzgusswerkzeugs erzeugt, wobei das Formnegativ B hierbei als Spritzgussform fungiert.In step S3a, a large number of positive molds B are produced using the negative mold B, for example by means of an injection molding tool, with the negative mold B acting as an injection mold.

In Schritt S4a wird die Vielzahl von Formpositiven B, zum Beispiel nach ihrer Entformung aus dem Spritzgusswerkzeug, zu einem großflächigen Formpositiv B' angeordnet.In step S4a, the multiplicity of positive molds B are arranged to form a large positive mold B′, for example after they have been removed from the injection molding tool.

In Schritt S5a wird nun das großflächige Formnegativ C mittels des großflächigen Formpositivs B' bereitgestellt bzw. gefertigt. Das großflächige Formnegativ C kann hierbei aus dem metallischen Beschichten des großflächigen Formpositivs B' und darauffolgendem Ablösen des großflächigen Formpositivs B' von der metallischen Beschichtung hervorgehen. In der in 20 gezeigten Ausführungsform des Verfahrens ist das bereitgestellte großflächige Formnegativ C bzw. das bereitgestellte Prägeelement ein dünnes Metallplättchen, welches mittels eines erfindungsgemäßen Prägewerkzeugs zum Prägen zum Beispiel von Polymerfolien, die als Antireflexbeschichtungen bzw. -folien für Solarmodule eingesetzt werden können, verwendet werden kann.In step S5a, the large-area mold negative C is provided or manufactured by means of the large-area mold positive B′. The large-area mold negative C can result from the metallic coating of the large-area mold positive B′ and subsequent detachment of the large-area mold positive B′ from the metallic coating. in the in 20 In the embodiment of the method shown, the large-area mold negative C or the embossing element provided is a thin metal plate which can be used by means of an embossing tool according to the invention for embossing polymer films, for example, which can be used as anti-reflective coatings or films for solar modules.

Zusammenfassend können mittels der Erfindung tausende hochwertige, quasi identische und/oder identische Replikate (aus z. B. PMMA oder PC) von hoher Strukturqualität erstellt werden. Aus diesen Replikaten kann nun mithilfe hochpräziser Schneidetechniken wie Laserschneiden und/oder Stanzen ein ebenfalls immer identisches Stück ausgeschnitten und/oder ausgestanzt werden. Diese Stücke können nun nahtlos zusammengefügt werden und daraus kann dann ein flächig ausgedehntes Formnegativ hergestellt werden.In summary, thousands of high-quality, quasi-identical and/or identical replicas (of, for example, PMMA or PC) of high structural quality can be created using the invention. From these replicas, a piece that is always identical can be cut out and/or punched out using high-precision cutting techniques such as laser cutting and/or punching. These pieces can now be joined together seamlessly and an extensive mold negative can then be produced from them.

Falls das Prägewerkzeug statt mit einem Formnegativ der Oberflächenstruktur des Strukturvorbilds mit einem entsprechenden Formpositiv ausgestattet werden soll (etwa zur kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Prägung der Negativstruktur eines Strukturvorbilds, da diese in einigen Fällen ausgeprägtere Antireflex- oder auch Selbstreinigungseigenschaften aufweisen können als die Positivstruktur), so lässt sich auch dies ohne Veränderung der oben beschriebenen Prozessfolge durchführen, indem entweder das Objekt (Strukturvorbild) selbst, oder dessen Formnegativ der ersten Abformungsgeneration, in einem Zusatzschritt mit einem geeigneten Wachs oder einem durch UV-Licht oder Wärme aushärtenden Polymer einmalig abgegossen wird. Dieser zusätzliche Abguss wird dann nach den oben beschriebenen Schritten weiterverwendet, wodurch sich die Begriffe Formnegativ und Formpositiv in den Folgeschritten gerade vertauschen. Ein solcher Abformungs-Zwischenschritt zur Umkehr der Positiv-/Negativstrukturierung kann ebenso an jedem der weiteren Formpositive und -negative der Folgeschritte, insbesondere an den großflächigen Formpositiven und -negativen, durchgeführt werden.If the embossing tool is to be equipped with a corresponding mold positive instead of a mold negative of the surface structure of the structural model (e.g. for continuous roll-to-roll embossing of the negative structure of a structural model, since in some cases these can have more pronounced anti-reflective or self-cleaning properties than the positive structure ), this can also be carried out without changing the process sequence described above, in that either the object (structural model) itself, or its form negative of the first impression generation, in cast once with an additional step using a suitable wax or a UV- or heat-curing polymer. This additional casting is then used further after the steps described above, which means that the terms negative mold and positive mold are interchanged in the subsequent steps. Such an intermediate molding step for reversing the positive/negative structuring can also be carried out on each of the other mold positives and negatives of the subsequent steps, in particular on the large-area mold positives and negatives.

Gegenüber bekannten Verfahren zur großflächigen Replikation zum Beispiel der Rosenblütenblattstruktur, bei denen häufig echte Rosenblütenblätter zurechtgeschnitten und anschließend passgenau auf einem Substrat befestigt, händisch zusammengefügt und dann mit einem Silikon abgeformt werden, bietet das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere die oben beschriebenen Ausführungsformen, den Vorteil, dass hier eine großflächige Struktur (Prägestruktur) aus Kopien ein und derselben Strukturvorlage zusammengesetzt wird, wodurch Inhomogenitäten in der Strukturhöhe der Einzelbestandteile, der einzelnen Replikate, minimiert werden können. Des Weiteren treten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine optisch sichtbaren Unterschiede zwischen den einzelnen Strukturbestandteilen der Replikate auf. Auf Basis der, insbesondere spritzgegossenen, Replikate lassen sich beliebig große, homogen, aber auch inhomogen, strukturierte Flächen zusammensetzen, die anschließend über einen Galvanoformungsprozess in ein großflächiges, dünnes Prägewerkzeug (Blech überwiegend aus Nickel) überführt werden können. Durch ein anschließendes Aufbringen des Prägeelements auf eine Prägewalze kann eine kontinuierliche Rolle-zu-Rolle-Prägung von organischen bzw. biologischen sowie künstlichen Oberflächenstrukturen schnell und kostengünstig erreicht werden.Compared to known methods for large-scale replication, for example of the rose petal structure, in which real rose petals are often cut to size and then attached to a substrate with a precise fit, assembled by hand and then molded with silicone, the method according to the invention, in particular the embodiments described above, offers the advantage that here a large-area structure (embossed structure) is assembled from copies of one and the same structure template, which means that inhomogeneities in the structure height of the individual components, the individual replicas, can be minimized. Furthermore, with the method according to the invention, there are no optically visible differences between the individual structural components of the replicas. On the basis of the replicas, in particular injection-moulded ones, any large, homogeneous, but also inhomogeneous, structured surfaces can be assembled, which can then be transferred into a large-area, thin embossing tool (sheet metal mainly made of nickel) via an electroforming process. By subsequently applying the embossing element to an embossing roller, continuous roll-to-roll embossing of organic or biological as well as artificial surface structures can be achieved quickly and inexpensively.

Mit anderen Worten ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise, dass sich zumindest eine Oberflächenstruktur schneller und in größerem Maßstab vervielfältigen und auf ein großflächiges Prägeelement zum vielfachen, gleichzeitigen Prägen der zumindest einen Oberflächenstruktur, insbesondere in einem Rolle-zu-Rolle-Prägeprozess, übertragen lässt. Mittels des obengenannten Verfahrens können, insbesondere auf einer kleinen Fläche limitierte, mikroskopische Strukturen (z. B. die Rosenblütenblattstruktur) schneller und kostengünstiger auf eine größere Fläche (z. B. für den Einsatz als Antireflexbeschichtung bzw. -folie für Solarmodule) formstabil übertragen werden. Durch das Verfahren lassen sich ferner beliebige, auf die technischen Anforderungen abgestimmte Makrostrukturen bzw. Prägestrukturen, die als kleinste Einheit die zumindest eine Oberflächenstruktur aufweisen, erzeugen und wiederum mittels des Prägeelements zum Beispiel auf eine Antireflexbeschichtung bzw. - folie für ein Solarmodul übertragen.In other words, the method according to the invention advantageously enables at least one surface structure to be reproduced more quickly and on a larger scale and transferred to a large-area embossing element for multiple, simultaneous embossing of the at least one surface structure, in particular in a roll-to-roll embossing process. Using the above-mentioned method, microscopic structures (e.g. the rose petal structure), in particular limited to a small area, can be transferred more quickly and cost-effectively to a larger area (e.g. for use as an anti-reflective coating or film for solar modules) in a dimensionally stable manner . The method can also be used to produce any macrostructures or embossed structures tailored to the technical requirements, which as the smallest unit have at least one surface structure, and in turn transferred by means of the embossed element, for example, to an antireflective coating or film for a solar module.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, dass zum Beispiel eine Rolle-zu-Rolle-Prägung einer pflanzlichen Blattoberflächenstruktur, wie zum Beispiel der Rosenblütenblattstruktur, der Lotusblütenblattstruktur, etc., auf einer Fläche von ca. 50 cm mal 60 cm und größer in wenigen Stunden bewerkstelligt werden kann, wo herkömmliche Verfahren mehrere Jahre benötigen. Ferner können beliebige Geometrien der Prägestruktur bzw. der Makrostruktur des Prägeelements erzeugt werden. Außerdem lassen sich mit dem obengenannten Verfahren insbesondere Oberflächenstrukturen empfindlicher und leicht zerstörbarer organischer bzw. biologischer Objekte mit hoher Genauigkeit in einen großflächigen Prägeprozess integrieren.Further advantages of the method according to the invention are that, for example, a roll-to-roll embossing of a plant leaf surface structure, such as the rose petal structure, the lotus petal structure, etc., on an area of approx. 50 cm by 60 cm and larger in a few hours can be accomplished where traditional methods take several years. Furthermore, any geometries of the embossed structure or the macrostructure of the embossed element can be produced. In addition, with the above-mentioned method, surface structures of sensitive and easily destructible organic or biological objects can be integrated with high accuracy in a large-area embossing process.

Alle genannten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, die das Prägeelement betreffen, können auch auf das erfindungsgemäße Prägeelement übertragen werden. Ferner können mittels des obengenannten Prägeelements insbesondere Antireflexfolien bzw. -beschichtungen aus Polymermaterial für Solarmodule mit verbesserten Eigenschaften bereitgestellt werden. Mittels des Prägeelements können in großem Maßstab die technologisch nützlichen Eigenschaften einer Oberflächenstruktur wie die bestimmter pflanzlicher Laub- oder Blütenblätter in eine Antireflexfolie bzw. -beschichtung für ein Solarmodul übertragen bzw. eingeprägt werden.All the advantages of the method according to the invention that relate to the embossing element can also be transferred to the embossing element according to the invention. Furthermore, the above-mentioned embossing element can be used in particular to provide anti-reflection films or coatings made of polymer material for solar modules with improved properties. Using the embossing element, the technologically useful properties of a surface structure such as certain plant leaves or flower petals can be transferred or embossed into an anti-reflective film or coating for a solar module on a large scale.

Die Unterteilung bzw. Unterteilbarkeit der Prägestruktur in mehrere Zellen, die zu einer Matrix angeordnet sind und jeweils ein Matrixelement dieser Matrix darstellen, erlaubt es, dass die zu prägende Oberflächenstruktur zum Beispiel für eine Antireflexbeschichtung bzw. -folie für ein Solarmodul reproduzierbar und überprüfbar ist. Die Prägestruktur des Prägeelements kann jederzeit auf die zumindest eine Oberflächenstruktur des zumindest einen Objekts zurückgeführt werden. Somit verfügt das erfindungsgemäße Prägeelement ferner über ein gewisses Maß an Fälschungssicherheit.The subdivision or subdivisibility of the embossed structure into several cells, which are arranged in a matrix and each represent a matrix element of this matrix, allows the surface structure to be embossed, for example for an anti-reflective coating or film for a solar module, to be reproduced and checked. The embossed structure of the embossed element can be traced back to the at least one surface structure of the at least one object at any time. Thus, the embossing element according to the invention also has a certain degree of security against forgery.

Das oben beschriebene erfindungsgemäße Prägewerkzeug ermöglicht es des Weiteren vorteilhafterweise, dass zu prägende Medien bzw. Halbzeuge, wie zum Beispiel Polymerfolien, großflächig strukturiert werden und mit den vorteilhaften Eigenschaften von Oberflächenstrukturen bestimmter Objekte, wie zum Beispiel des Rosenblütenblattes, des Lotusblattes, etc., ausgestattet werden können. Somit kann mittels des Prägewerkzeugs auf effizientere Art und Weise eine Makrostruktur bzw. Prägestruktur, die als kleinste Einheit die Oberflächenstruktur eines bestimmten Objekts, wie des Rosenblütenblatts, des Lotusblütenblatts, etc., aufweist, auf ein zu prägendes Medium bzw. Halbzeug übertragen werden. Aber auch künstliche Strukturen, wie zum Beispiel mittels Direct-Laser-Writing hergestellte Strukturen, deren großflächige Erzeugung mehrere Jahre dauern würde, können wesentlich schneller flächig hochskaliert und in ein zu prägendes Material übertragen werden.The embossing tool according to the invention described above also advantageously allows media or semi-finished products to be embossed, such as polymer films, to be structured over a large area and equipped with the advantageous properties of surface structures of certain objects, such as rose petals, lotus leaves, etc can become. Thus, by means of the embossing tool, a macrostructure or embossing structure, which has the surface structure of a specific object, such as the rose petal, the lotus petal, etc., as the smallest unit, can be stamped in a more efficient manner. be transferred to a medium or semi-finished product to be embossed. But also artificial structures, such as structures produced by means of direct laser writing, which would take several years to produce on a large scale, can be scaled up much more quickly and transferred to a material to be embossed.

BezugszeichenlisteReference List

11: Objektobject
1a1a: Oberflächenstruktur bzw. FormvorbildSurface structure or shape model
22: Abguss bzw. Formnegativ ACast or mold negative A
33: Formpositiv bzw. Formpositiv AForm positive or form positive A
44: Metallische Schichtmetallic layer
55: Metallmetal
66: Formnegativ bzw. Formnegativ BForm negative or form negative B
77: Formwerkzeugmolding tool
88th: Aufnahmeadmission
99: Zuleitungsupply line
1010: Replikat bzw. Formpositiv BReplica or form positive B
1111: Matrix bzw. Formpositiv B'Matrix or form positive B'
1212: Substratsubstrate
1313: Prägeelement bzw. Formnegativ CEmbossing element or mold negative C
13a13a: Prägestrukturembossing structure
1414: Trägercarrier
1515: Prägewerkzeugembossing tool
16a, 16b16a, 16b: Anfangs- und Endfläche des PrägeelementsStart and end surface of the embossing element
1717: Vertiefungen und/oder Erhebungen des PrägeelementsDepressions and / or elevations of the embossing element
1818: Zellencells

Claims

Method for providing an embossing element (13) for an embossing tool (15), the method comprising the following steps: Providing (S1) at least one object (1) with at least one surface structure (1a), Generating (S2-S9) at least one shape image (6) of the at least one surface structure (1a), Generating (S10-S11) a multiplicity of replicas (10) based on the at least one shape image (6), the multiplicity of replicas (10) comprising the at least one surface structure (1a) or the inverse of the at least one surface structure, arranging (S12) the plurality of replicates (10) into a matrix (11), and Providing (S13-S16) the embossing element (13) by means of the matrix (11).

procedure after claim 1 , wherein the mold copy (6) is a mold negative (6) of the at least one surface structure (1a) and wherein the plurality of replicas (10) comprises the at least one surface structure (1a),

procedure after claim 2 , wherein the step of producing (S2-S9) the at least one mold negative (6) of the at least one surface structure (1a) includes the steps: producing (S2-S3) at least one cast (2) of the at least one surface structure (1a), producing (S4-S5) at least one positive mold (3) of the at least one surface structure (1a) using the at least one cast (2), and producing (S6-S9) the at least one negative mold (6) using the at least one positive mold (3).

A method according to any one of the preceding claims, wherein generating (S10-S11) the plurality of replicas (10) from the at least one shape image (6) includes: Arranging (S10) the at least one mold copy (6) on at least one mold (7).

procedure after claim 4 , wherein the at least one molding tool (7) comprises an injection molding tool and/or injection compression molding tool and/or hot stamping tool and/or thermoforming tool.

Method according to one of the preceding claims, wherein the generation (S10-S11) of the plurality of replicas (10) using the at least one mold image (6) includes that the plurality of replicas (10) using the at least one mold (7) and using of the at least one shape image (6) is generated.

Method according to one of the preceding claims, wherein the method further comprises cutting and / or punching (S11) at least one replica (10), in particular all replicas (10) of the plurality of replicas (10), wherein by cutting and / or punching at least a replica (10) of the plurality of replicas, in particular all replicas (10) of the plurality of replicas (10), is square in shape.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the step of arranging (S12) the plurality of replicas (10) into the matrix (11) includes arranging the plurality of replicas (10) on a substrate (12), and/or that the replicas (10) are seamless to each other and are each arranged adjacent to one another with a surface surrounding the at least one replicated surface structure (1a).

Method according to any one of the preceding claims, wherein the providing (S13-S16) the embossing element (13) by means of the matrix (11) further includes: Creating a matrix mold negative coating (S13-S14) the matrix (11), and Separating (S15) from matrix (11) and coating.

Method according to any one of the preceding claims, wherein the providing (S13-S16) the embossing element (13) by means of the matrix (11) further includes: Creating a matrix form positive by coating (S13-S14) the matrix mold negative, and Separating (S15) matrix mold negative and coating.

procedure after claim 9 or 10 wherein the step of coating (S13-S14) the matrix (11) further includes metallizing the matrix and/or wherein the step of coating (S13-S14) the matrix mold negative further includes metallizing the matrix mold negative.

procedure after claim 9 , 10 or 11 , wherein the matrix form negative or the matrix form positive is the embossing element (13) and optionally one or more copies of the matrix form negative and/or optionally one or more copies of the matrix form positive are produced.

Procedure according to one of claims 9 until 12 , wherein the separation (S15) of matrix (11) and coating in particular detachment of the matrix (11), preferably includes wet-chemical dissolution of the matrix (11) and/or wherein the separation (S15) of matrix form negative and coating in particular detachment of the matrix form negative, preferably includes wet chemical dissolution of the matrix mold negative.

Method according to any one of the preceding claims, wherein the providing (S13-S16) the embossing element (13) by means of the matrix (11) further includes: Wire EDM (S16) of the embossing element (13), and/or Creating one or more generations of matrix form negatives and/or matrix form positives.

Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one surface structure (1a) is structured in the micrometer range and/or nanometer range.

Method according to one of the preceding claims, wherein the at least one surface structure (1a) is a biological surface structure, in particular the surface structure (1a) of a leaf or a petal of a plant, and/or the surface structure of an artificially produced structure.

Method according to one of the preceding claims, in which the embossing element (13) is magnetisable or magnetic and/or in which the embossing element (13) is a metal foil, a small metal plate or a sheet metal.

Embossing element (13) for an embossing tool (15), having: an embossing element surface structure (13a) which is formed on one side of the embossing element (13) and which comprises depressions and/or elevations (17), wherein the embossing element surface structure (13a) comprises a plurality of cells (18), wherein the embossing element surface structure (13a) of each cell of the plurality of cells (18) corresponds to the negative of a surface structure (1a) of an object (1) or the positive of a surface structure (1a) of an object (1).

Use of an embossing element (13) produced by a method according to one of Claims 1 until 17 or an embossing element (13) according to Claim 18 for embossing a semi-finished product.

Embossing tool (15), comprising: an embossing element (13) produced by a method according to any one of Claims 1 until 16 or comprising an embossing element (13) according to Claim 17 , wherein the embossing element (13) is arranged on a carrier (14).