EP1597088B1 - Nanooptisches farbpr gen - Google Patents

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EP1597088B1
EP1597088B1 EP03778262A EP03778262A EP1597088B1 EP 1597088 B1 EP1597088 B1 EP 1597088B1 EP 03778262 A EP03778262 A EP 03778262A EP 03778262 A EP03778262 A EP 03778262A EP 1597088 B1 EP1597088 B1 EP 1597088B1
Authority
EP
European Patent Office
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embossing
color
stamp
production
nano
Prior art date
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Revoked
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EP03778262A
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EP1597088A1 (de
EP1597088B8 (de
Inventor
Hans-Jörg SCHALLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FAHRENBACH, JUERGEN
Fellenberg Stefan
SCHALLER, HANS-JOERG
Original Assignee
Schaller Hans-Horg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by Schaller Hans-Horg filed Critical Schaller Hans-Horg
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Publication of EP1597088B1 publication Critical patent/EP1597088B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B44B5/02—Dies; Accessories
    • B44B5/026—Dies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
    • A44C—PERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
    • A44C21/00—Coins; Emergency money; Beer or gambling coins or tokens, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/06—Platens or press rams
    • B30B15/062—Press plates

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for the production of colored surface structures using interference in certain wavelengths that give clean colors, or by the production of so-called structural colors and the products produced therefrom.
  • the surfaces are produced with embossing stamps and rollers in the nanometer range. Such methods or products are known for example from the one ounce silver dollar from Australia.
  • the document DE 197 22 575 A1 is considered to be the closest prior art and discloses a device for producing microstructures, particularly on metallic surface structures, comprising at least one device for creating microstructures, which device comprises an embossing punch.
  • the Australian silver dollar is provided with a colored kangaroo, see FIG. 7 .
  • colored surfaces such as the silver dollar are applied by the application of pigment-containing paints or similar coatings. This is disadvantageous in that such surfaces, while keeping very long behind glass, but not in everyday use such as in a wallet. It is therefore an object of the present invention to avoid the above-mentioned disadvantages and to provide a way to produce a cost-effective and reliable coloring system together with the products containing it, which prevents the possibility of counterfeiting as far as possible.
  • the invention uses the physical principle of interference. These structural colors are based on interference phenomena and can be observed in special butterflies and peacock species.
  • the light breaks and produces a total color, which can be different after the light has entered.
  • the aim of the invention is now to produce such surfaces by embossing.
  • This embossing process is used in particular for coins and stainless sheet metal, jewelry, in the automotive sector. It is conceivable to identify any original replacement part, or any coin or other sheets with such structure color forgery-proof.
  • Advantages over conventional methods Colors do not have to be applied. Colors do not have to be dried. Coins can be quickly provided with counterfeit-proof surfaces.
  • An alternative method is to make pixel-sized master stamps which will then be used to erode the work stamp.
  • Monocrystalline diamonds are advantageous because of their fineness. The brilliance is particularly advantageous.
  • the light that is not reflected is swallowed below the lattice structure and does not appear perceptible to the eye.
  • the stepped grating structure shown in FIG. 1 is thus responsible for an iridescent blaze of colors, since light of different wavelengths is reflected due to the different grating spacings.
  • the diffraction effect is now mimicked similar to the colors of the butterfly wings and the peacock feather in the form of an embossed structure to be created, which generates a diffraction grating.
  • the negative structure of FIG. 1 simulated.
  • the distance of the cross lattice determines the color.
  • the embossing stamp preferably penetrates approximately 1 ⁇ 4 of the width into the surface.
  • the area of the inner lattice swallows the remaining color content and looks somewhat velvety, ie the lattice matrix is bare, the inner part rough.
  • the desired color is reflected, the unwanted color is swallowed or absorbed.
  • monolithic materials are used for embossing because they do not have a crystal structure with grain boundaries greater than the wavelength of the light spectrum of the particular color to be embossed.
  • Monolithic materials include diamonds and monolithically grown quartz. However, the hardness of the diamond is an advantage. Blue diamonds are electrical semiconductors and can be cloned by die sinking with master electrodes. The clone stamp is made as a master stamp in negative This can be used to make multiple work stamps.
  • Monolithic semiconductor quartz can be used as a clone electrode.
  • quartets are used as actuators for producing the master electrodes. See catalog of PI Physics Instruments. These are controllable in the nano range.
  • the embossing process for the production of colored surfaces or for the production of so-called structural colors is carried out without the introduction of color pigments, but by plastically permanent surface deformation, which is exemplified in FIG. 1 is pictured.
  • FIG. 1 For example, a rib structure is shown in high magnification, which generates the iridescent interference colors as a step grid with the aid of incident light, which is represented by the arrows.
  • the hallmark is made of monolithic crystals, in particular by laser processing.
  • Methane deposition of monolithic diamonds in the "egg" creates the diamond shell and is deposited as a roller.
  • the monolithic diamond sheath is nanogeriffelt by laser processing.
  • the hard surface of the embossing punch or the roller penetrates as far into the mating material with the structure in the surface that this is plastically deformed permanent. Single crystals are permanently deformed above the recrystallization temperature under protective gas.
  • the embossing stamp or its movement is controlled by quartz so that the penetration depth does not destroy the embossing crystal.
  • the arrangement of the different dies - for different color effects - multi-color prints are generated.
  • An embossing stamp with integrated heating and embossed diamond soldered on the master stamp is in FIG. 2 shown.
  • the monolithic die is preferably made of diamond. Images are created by placing the diamond punches in Tiffany style.
  • FIG. 4 a system for pressing or stamping force constant maintenance is shown, with embossing surface 1, Lot expired 2, diamond carrier 3, seal 4, punch carrier 5, 6 diamond, memory 7, check valve 8, Vorhellpumpe 9 and oil pad 10.
  • embossing surface 1 Lot expired 2, diamond carrier 3, seal 4, punch carrier 5, 6 diamond, memory 7, check valve 8, Vorhellpumpe 9 and oil pad 10.
  • the crystal lattice permanently remains in the desired or desired form.
  • the base color is compensated by phase shift of the wavelength and the resulting interference.
  • the stamp is preheated so that the surface of the material to be embossed is heated so that the material is deformed above the recrystallization temperature.
  • a monocrystalline diamond is laser-soldered with cobalt.
  • the phase shift of the interference grating is adapted to the base material so that the desired color to be generated is generated.
  • the star is stamped into the recess to increase the security against counterfeiting and thus protected against scratches.
  • Protektgargen the star is stamped into the recess to increase the security against counterfeiting and thus protected against scratches.
  • the recess is arranged such that the smallest coin of a currency as in the present example, the 1 cent piece can not penetrate into the depression, since a protective shoulder as in the Figures 5 and 6 represented prevented.
  • micro cross tables z. B are used by the company PI, they can be moved with piezo quartz and thus with laser in the micro range fast displaceable approx. 3000 Hz. This leads to small processing times.
  • the dies are electrostatically micro-coated with nano particles of colloidal teflon for cleaning and lubrication.
  • the final cleaning is carried out in an ultrasonic bath with water.
  • an original butterfly wing having structural colors or a peacock feather (Vanessa Io) is scanned so as to increase the penetration depth of the elastic deformation and then ablate it by laser or electro-abrasion.
  • the animals should only be stunned and thereby not killed.
  • the processing of the surface structure is accomplished by magnetic ablation with abrasive microparticles in the interfering magnetic field.
  • the frequency determines the distance of the interference grating and thus the ferns of the generated wavelength.
  • the scan of the wing can also be generated with aura photography in the nanoscale.
  • the light source is in the radiological spectrum of the wavelength of about 2 nm.
  • the processing takes place in a vacuum tube by electron beam grid. By material evaporation material to be removed is evaporated.
  • the stamping plate is polished in advance atomically.
  • the star (s) are stamped in a recessed hollow for counterfeiting security and to reduce scratching, as in the Figures 5 and 6 you can see.
  • This Kuhle is additionally used for centering the embossing stamp.
  • the embossing stamp is provided with counterfeiting angle.
  • the counterfeiter angle is used to view the color at a defined viewing angle z. B. 45th degree to the crest perpendicular in two levels. This is in FIG. 3 shown.
  • To create the embossing multi-colored and with counterfeiting angle by means of several embossing processes makes the embossing process complicated and thus extremely forgery-proof.
  • the counterfeiting angle is to combine in an advantageous development with hologram embossing and increases the security against counterfeiting.
  • the counterfeiting angle with corresponding test device 11 helps, for example, at the state central bank automatically in counting devices to check the coins for authenticity, which is controlled by means of a spectral camera and angle coding. With the interference, Bragg condition, the podium of the Echelette grid is met. This results in clearer color reflections with the boundary conditions of the echelette grating.
  • the said method provides for the counterfeit security of coins when it is applied or finds application.
  • the stamp is made of electron beam polished monocrystal, diamond. Sheets, especially austenitic sheets, are finely rolled and then color-embossed.
  • the die is polished and processed on the surface with an electron or X-ray drill system. This so-called cluster sputtering is in the FIGS. 8 and 9 shown.
  • the parameters are parameterized and displayed or edited in the CAD / CAM link via a CAD system. In this way, counterfeiting is more difficult for the euro, especially with higher values.
  • the diamonds are heated on the surface. As a result, transformations in the crystal structure above the recrystallization temperature of the materials are possible.
  • the grid lines 90 + -5 ° are electro-polished to each other, electron beam processed, introduced.
  • the cross lattice is shaped or processed with Fem in the deflection during forming so that the color brilliance and purity is obtained.
  • the entire color spectrum can be generated with multi-color printing.
  • the diamond is prefabricated with certain colors and is then cut on parent stamp, in particular via laser soldering in the Tiffany method attached.
  • the stamp is aligned by an optical recognition system via rotationally driven embossing stamp this image synchronous / angle synchronous.
  • the die (s) are processed in the cluster sputtering system with a short-wave X-ray laser, as described in US Pat FIG. 8 and 9 is shown.
  • the diamond or diamonds are made of SP 6 mesh.
  • the diamonds are located below 45 ° and below 90 ° because of the shear stress lines.
  • the embossing flow lines are thus more accurate.
  • Advantageous developments are contained in claims 1 to 10.
  • the mentioned in the claims press is not explicitly shown, it may be here to known presses, for example, as they are known in coin milling, for example as a so-called C-press.
  • the embossing stamp is equipped with a Presskraftkonstantiens, as in FIG. 4 is shown.
  • the constant press force or force limit protects the punches against overload and destruction.
  • the embossing stamps are preferably produced by cluster-sputtering laser burning, ie the particularly short-wave X-ray laser is split into a particularly large number of individual beams arranged in parallel via optical or magnetic lenses. This makes it possible to keep the number of travel paths smaller.
  • the multiple decomposition of the rays gives a shorter burning time and is thus cost-saving, see FIGS. 8 and 9 ,

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
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  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Printing Methods (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von farbigen Oberflächenstrukturen unter Verwendung von Interferenzen in bestimmten Wellenlängen die saubere Farben ergeben, bzw. durch Erzeugung von sogenannten Strukturfarben sowie die daraus hergestellten Produkte. Die Oberflächen werden mit Prägestempeln und Walzen im Nanometerbereich hergestellt. Derartige Verfahren bzw. Produkte sind beispielsweise bekannt durch den one ounce silver dollar aus Australien.
  • Das Dokument DE 197 22 575 A1 wird als nächstliegender stand der Technikangesehen und offenbart eine Vorrichtung zur Erzeugung von Mikrostrukturen, insbesondere auf metallischen Oberflächenstrukturen, umfassend wenigstens eine Einrichtung zur Schaffung von Mikrostrukturen, wobei die Einrichtung einen Prägestempel enthält.
  • Der australische Silberdollar ist mit einem farbigen Känguru versehen, siehe Figur 7. Zum Stand der.Technik, farbige Oberflächen wie die des Silberdollars werden durch das Aufbringen von pigmenthaltigen Farben oder ähnliche Schichten aufgebracht. Daran ist nachteilig, dass derartige Oberflächen sich zwar hinter Glas sehr lange halten, nicht jedoch im täglichen Gebrauch wie beispielsweise in einem Portemonnaie. Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine Möglichkeit zu schaffen, ein kostengünstiges und zuverlässiges Farbgebungssystem nebst den es enthaltenden Produkten, das die Fälschungsmöglichkeiten tunlichst unterbindet, zu erzeugen. Die Erfindung nutzt das physikalische Prinzip der Interferenz. Diese Strukturfarben gehen auf Interferenzerscheinungen zurück und sind bei besonderen Schmetterlingen und Pfauenarten zu beobachten. An den Beugungsgitterstrukturen bricht sich das Licht und bringt eine Gesamtfarbe hervor, die nach Einfall des Lichts verschieden sein kann. Ziel der Erfindung ist es nun, derartige Oberflächen durch Prägen zu erzeugen. Dieses Prägeverfahren findet insbesondere bei Münzen und nichtrostenden Blechen, bei Schmuckwaren, im Automotivebereich Anwendung. Denkbar ist, jedwedes Originalersatzteil, bzw. jede Münze oder andere Bleche mit einer derartigen Strukturfarbe fälschungssicher zu kennzeichnen. Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren: Farben müssen nicht aufgetragen werden. Farben müssen nicht getrocknet werden. Münzen können schnell mit fälschungssicheren Oberflächen versehen werden. Architektur mit Einzelstempelsteuerung hergestellten Mustern in Edelstahlblechen usw. Lösung: Der Stempel wird im Nanobereich durch Drehen, Matrixerodieren, Laserabtragung hergestellt. Ein alternatives Verfahren ist die Herstellung von Masterstempeln in Pixelgröße, der dann zum Erodieren des Arbeitsstempels verwendet wird. Monokristalline Diamanten sind wegen ihres Feingefüges von Vorteil. Die Brillanz ist besonders vorteilhaft. Physikalische Grundlagen: Sichtbares Licht befindet sich im nm-Bereich von Violett ca. 400 nm, Blau 486 nrn, Grün 527 nm, Gelb 589nm, Rot 687 nm. Diese Wellenlängen definieren nun die geometrische Struktur der zu schaffenden Strukturfarbgebungsstruktur, wie dies beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist. Im untersten Bild von Figur 1 wird derjenige Teil des Lichts, der reflektiert wird vom Auge als jeweilige Farbe registriert, was bedeutet, dass die Abstände der Gitter zueinander verantwortlich sind für den jeweiligen Farbeffekt. Das Licht, das nicht reflektiert wird, wird unterhalb der Gitterstruktur verschluckt und tritt für das Auge wahrnehmbar nicht in Erscheinung. Die in Figur eins dargestellte Stufengitterstruktur ist also für eine schillernde Farbenpracht verantwortlich, da Licht unterschiedlicher Wellenlänge aufgrund der unterschiedlichen Gitterabstände reflektiert wird. Bei der Herstellung der Punzen und Prägestempel wird nun der Beugungseffekt ähnlich der Farben der Schmetterlingsflügel und der Pfauenfeder in Form einer zu schaffenden Prägestruktur nachgeahmt, die ein Beugungsgitter erzeugt. Auf dem Prägestempel wird nun z.B. die Negativstruktur von Figur 1 nachgebildet. Der Abstand der Kreuzgitter bestimmt die Farbe. Der Prägestempel dringt vorzugsweise ca. ¼ der Breite in die Oberfläche ein. Der Bereich des Innengitters schluckt den restlichen Farbanteil und wirkt etwas samtig, d. h. die Gittermatrix ist blank, der Innenteil rau. Hiermit wird die gewünschte Farbe reflektiert, die nicht bevorzugte Farbe geschluckt, bzw. absorbiert.
  • Im Wellenbereich des sichtbaren Lichtes wird nun auf eine metallische Oberfläche durch Prägen, dh. durch Kalt-, Halbwarm- oder evtl. Warmumformung unter Schutzgas die Oberfläche so plastisch bleibend verformt, dass durch die Interferenz die entsprechende Farbe erzeugt wird. Vorzugsweise werden monolithische Werkstoffe zum Prägen verwendet, da diese keine Kristallstruktur mit Korngrenzen aufweisen, die größer als die Wellenlänge des Lichtspektrums der jeweiligen zu prägenden Farbe sind. Monolithische Werkstoffe sind unter anderem Diamanten und monolithisch gezüchtete Quarze. Die Härte des Diamanten ist jedoch von Vorteil. Blaue Diamanten sind elektrische Halbleiter und lassen sich durch Senkerodierverfahren mit Masterelektroden clonen. Der Clonstempel wird als Masterstempel im Negativ hergestellt Hiermit können mehrere Arbeitsstempel hergestellt werden. Monolithische Halbleiter-Quarze können als Clon-Elektrode verwendet werden. Bevorzugt werden zur Herstellung der Masterelektroden als Aktuatoren Quarze verwendet. Siehe Katalog von PI- Physik Instruments. Diese sind im Nanobereich steuerbar. Das Prägeverfahren zur Erzeugung von farbigen Oberflächen bzw. zur Erzeugung von sogenannten Strukturfarben erfolgt ohne Einbringung von Farbpigmenten, sondern durch plastisch bleibende Oberflächenverformung, was beispielhaft in Figur 1 dargestellt wird. In Figur 1 ist in starker Vergrößerung eine Rippenstruktur dargestellt, die als Stufengitter mit Hilfe von einfallendem Licht, das durch die Pfeile dargestellt wird, die schillernden Interferenzfarben erzeugt. Die Punze wird aus monolithischen Kristallen, insbesondere durch Laserbearbeitung hergestellt. Walzen aus monolithischen Diamanten im "Ei"' durch Methanabscheidung erzeugt die Diamanthülle und wird als Walze abgeschieden. Die monolithische Diamanthülle wird durch Laserbearbeitung nanogeriffelt. Die harte Oberfläche des Prägestempels oder der Walze dringt soweit in den Gegenwerkstoff mit der Struktur in die Oberfläche ein, dass dieser plastisch bleibend verformt wird. Einzelkristalle werden oberhalb der Rekristallisationstemperatur unter Schutzgas bleibend verformt. Der Prägestempel bzw. dessen Bewegung wird über Quarz so geregelt, dass die Eindringtiefe den Prägekristall nicht zerstört. Durch die Anordnung der unterschiedlichen Prägestempel -für unterschiedliche Farbeffekte- sind Mehrfarbendrucke erzeugbar. Wie beispielsweise beim Farbnadeldrucker! Ein Prägestempel mit integrierter Heizung und auf dem Mutterstempel aufgelötetem Prägediamant wird in Figur 2 dargestellt. Zum Makroprägen wird eine Presse verwendet. Der monolithische Stempel besteht vorzugsweise aus Diamant. Bilder werden dadurch erzeugt, dass die Diamantstempel in Tiffany-Art angeordnet werden.
  • Die Prägestempel werden mit elastischen Zwischenschäften zur Presskraftbegrenzung verwendet. In Figur 4 wird ein System zur Press- bzw. Prägekraftkonstanthaltung gezeigt, mit Prägefläche 1, Lotfassung 2, Diamantträger 3, Dichtung 4, Stempelträger 5, Diamant 6, Speicher 7, Rückschlagventil 8, Vorfüllpumpe 9 und Ölpolster 10. Bei der Verformung von Einzelkristallen im Nanobereich wird bei ca. 800 °C im Halbwarmbereich oberhalb der Rekristalfisationstemperatur unter Schutzgas geprägt. Hierbei geht bzw. bleibt das Kristallgitter bleibend in der angestrebten bzw. gewünschten Form.
  • Bei bestimmten Metallen z.B. Gold oder Kupfer mit ihrer eigenen Grundfarbe, wird, im Gegensatz zu Silber oder Edelstählen, die Grundfarbe durch Phasenverschiebung der Wellenlange und der daraus resultierenden Interferenz kompensiert. Der Prägestempel wird so vorgeheizt, dass die Oberfläche des zu prägenden Werkstoffes so aufgewärmt wird, dass der Werkstoff oberhalb der Rekristallisationstemperatur verformt wird.
  • Zur Herstellung des Prägestempels wird ein monokristalliner Diamant mit Cobalt lasergelötet. Die Phasenverschiebung des Interferenzgitters wird dem Grundwerkstoff so angepasst, dass die gewünschte zu erzeugende Farbe erzeugt wird. Beispielsweise wird bei Euromünzen der Stern zur Erhöhung der Fälschungssicherheit in die Vertiefung geprägt und damit verkratzungssicher geschützt. Man nennt dies Protektprägen. Vorzugsweise liegt die Vertiefung derart angeordnet, dass das kleinste Geldstück einer Währung wie im vorliegenden Beispiel das 1 Cent Stück nicht in die Vertiefung eindringen kann, da eine Schutzschulter dies wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt, verhindert. Zur Herstellung der Prägestempel werden beispielsweise Mikrokreuztische z. B der Fa. PI verwendet werden, diese sind mit Piezoquarz verfahrbar und somit mit Laser im Mikrobereich schnell verschiebbar ca. 3000 Hz. Dies führt zu kleinen Bearbeitungszeiten.
  • Die Prägestempel werden zur Reinigung und zur Schmierung mit nano - Partikeln aus kolloidalem Teflon elektrostatisch mikrobeschichtet. Die Nachreinigung wird im Ultraschallbad mit Wasser durchgeführt. Zur Herstellurig der Masterstruktur wird ein, Strukturfarben aufweisender originaler Schmetterlingsflügel oder eine Pfauenfeder (Vanessa Io) so abgetastet, dass um die Eindringtiefe der elastischen Verformung vergrößert und dann mit Laser oder Elektroabtragung abgetragen wird.
  • Vorzugsweise sollen die Tiere nur betäubt werden und dadurch nicht getötet werden müssen. Die Abarbeitung der Oberflächenstruktur wird durch magnetisches Abtragen mit schmirgelnden Mikropartikel im interferenten Magnetfeld vollzogen. Die Frequenz bestimmt den Abstand des Interferenzgitters und somit die Farne der erzeugten Wellenlänge. Die Abtastung des Flügels kann auch mit Aurafotographie im Nanobereich erzeugt werden. Die Lichtquelle befindet sich im radiologischen Spektrum der Wellenlänge von ca. 2 nm. Röntgenstrahlenfotographie mit 5000er Film. Die Bearbeitung erfolgt in einer Vacuumröhre durch Elektronenstrahlgitter. Durch Werkstoffverdampfung wird abzutragendes Material verdampft. Die Prägeplatte wird vorab atomar poliert. Das Reflexionsgitter mit der Gitterkonstante d=B'B wird zur Prägung vorab ausgemessen. Siehe hierzu auch Figur 3. Bei den Euro-Münzen wird der oder die Sterne zur Fälschungssicherheit und zur Zerkratzungsverminderung in einer versenkten Kuhle eingeprägt, wie dies in den Figuren 5 und 6 zu sehen ist. Diese Kuhle wird zusätzlich noch zur Zentrierung des Prägestempels verwendet. Der Prägestempel wird mit Fälscherwinkel versehen. Der Fälscherwinkel dient zur Betrachtung der Farbe bei definiertem Betrachtungswinkel z. B. 45. Grad zur Wappensenkrechten in zwei Ebenen. Dies ist in Figur 3 dargestellt. Die Einprägung mehrfarbig und mit Fälscherwinkel mittels mehrerer Prägevorgänge zu erzeugen, macht den Prägevorgang kompliziert und damit äußerst fälschungssicher. Der Fälscherwinkel ist in einer vorteilhaften Weiterbildung mit Hologrammprägen zu kombinieren und erhöht die Fälschungssicherheit. Der Fälscherwinkel mit korrespondierender Testeinrichtung 11 hilft z.B. bei der Landeszentralbank automatisch in Zähleinrichtungen mit, die Münzen auf Echtheit zu kontrollieren, was mittels einer Spektralkamera und Winkelcodierung kontrolliert wird. Mit der Interferenz, Bragg Bedingung wird das Treppchen der Echelette Gitter erfüllt. Hierbei entstehen mit den Randbedingungen des Echelette-Gitters klarere Farbenspiegelungen. Das besagte Verfahren sorgt für die Fälschungssicherheit von Münzen, wenn es angewendet wird, bzw. Anwendung findet.
  • Durch Durchperforieren von Folien des durchgestanzte Material auf die Münze aufgeprägt und mit Prägestempel nanooptisch mit Farbe, insbesondere mit Strukturfarbe versehen wird. Mit Schließprägestempel, Formprägestempel wird die innenliegende Fläche durch Überhöhung vor Verkratzung geschützt. Der Prägestempel, wird aus elektronenstrahlpoliertem Monokristall, Diamant, hergestellt. Platten, insbesondere aus austenitischen Blechen werden feingewalzt und dann farbgeprägt. Der Prägestempel wird mit einem Elektronen- oder einem Röntgenbohrersystem an der Oberfläche poliert und bearbeitet. Diese sogenannte Clustersputtering wird in den Figuren 8 und 9 dargestellt. Vorab werden über ein CAD-System die Parameter im CAD/CAM-Verknüpfung parametrisiert und dargestellt, bzw. bearbeitet. Auf diese Weise werden beim Euro, insbesondere mit höheren Werten die Fälschung erschwert. Die Diamanten werden an der Oberfläche geheizt. Hierdurch sind Umformungen in der Kristallstruktur oberhalb der Rekristallisationstemperatur der Werkstoffe möglich. Die Netzlinien 90 + -5° werden zueinander elektropoliert, elektronenstrahlbearbeitet, eingebracht.
  • Das Kreuzgitter wird mit Fem in der Einfederung beim Umformen so geformt bzw. bearbeitet, dass die Farbbrillianz und Reinheit erhalten wird. Das gesamte Farbspektrum kann mit Mehrfarbendruck erzeugt werden. Der Diamant wird mit bestimmten Farben vorgefertigt und wird dann geschnitten auf Mutterstempel, insbesondere über Laserlöten im Tiffany- Verfahren befestigt. Bei ein- oder mehrstufigen Prägepressen wird der Stempel durch ein optisches Erkennungssystem über rotatorisch angetriebenen Prägestempel dieser bildsynchron/winkelsynchron ausgerichtet. Der oder die Prägestempel werden im Clustersputtersystem mit kurzwelligem Röntgenlaser bearbeitet, wie dies in Figur 8 und 9 dargestellt ist. Der bzw. die Diamanten werden aus SP 6 Gitter gefertigt. Die Diamanten sind wegen der Schubspannungslinien unter 45 ° und unter 90 ° angeordnet. Die Prägefließlinien sind dadurch genauer. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 1 bis 10 enthalten. Die in den Ansprüchen erwähnte Presse ist nicht ausdrücklich dargestellt, es kann sich hierrbei um bekannte Pressen handeln, wie sie z.B. im Münzprägen bekannt sind, beispielsweise als sogenannte C-Presse. Der Prägestempel ist mit einer Presskraftkonstanthaltung ausgerüstet, wie die in Figur 4 dargestellt ist. Die Presskraftkonstanthaltung oder die Kraftbegrenzung schützt die Stempel vor Überlast und Zerstörung. Die Herstellung der Prägestempel erfolgt vorzugsweise durch Clustersputter-Laserbrennen, d.h. der besonders kurzwellige Röntgenlaser wird über optisch oder magnetische Linsen in besonders viele parallel angeordnete Einzelstrahlen aufgespalten. Hiermit lässt sich die Anzahl der Verfahrwege kleiner halten. Die Mehrfachzerlegung der Strahlen gibt eine kürzere Brennzeit und wird damit kostensparend, siehe hierzu Figuren 8 und 9.

Claims (2)

  1. Vorrichtung zur Erzeugung von Strukturfarben, insbesondere auf metallischen Oberflächenstrukturen, umfassend wenigstens eine Einrichtung zur Schaffung von Beugungsgitterstrukturen, wobei die Einrichtung zur Schaffung von Beugungsgitterstrukturen wenigstens einen Prägestempel enthält, wobei der Prägestempel wenigstens einen wenigstens eine Prägestruktur aufweisenden monolithischen Werkstoff umfasst, welcher Werkstoff keine Kristallstruktur mit Korngrenzen aufweist, die grösser als die Wellenlänge des Lichtspektrums der jeweiligen zu prägenden Farbe sind, und welcher eine Prägestruktur in Form eines Kreuzgitters aufweist, wobei der Abstand des Kreuzgitters die Farbe bestimmt.
  2. Anspruch Verfahren zur Erzeugung von Strukturfarben, insbesondere auf metallischen Oberflächenstrukturen, wie beispielsweise Blechen, Ersatzteilen oder Münzen, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere eine Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Einsatz kommt.
EP03778262.0A 2002-11-16 2003-11-16 Nanooptisches farbpr gen Revoked EP1597088B8 (de)

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DE10253648 2002-11-16
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EP1597088B1 true EP1597088B1 (de) 2010-01-20
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