WO2017097763A1 - Dreidimensionales druckverfahren für die herstellung eines mit einem sicherheitsmerkmal gegen fälschungen geschützten erzeugnisses - Google Patents

Abstract

Ein dreidimensionales Druckverfahren für die Herstellung eines mit mindestens einem ersten Sicherheitsmerkmal (3) gegen Fälschungen geschützten Erzeugnisses (1c) stellt ein digitales 3D-Modell des zu erstellenden Erzeugnisses bereit, dazu Positionen für den mindestens ersten Merkmalsstoff für das mindestens erste Sicherheitsmerkmal und das digitale Modell als ein Programmcode zur Steuerung eines 3D-Druckers. Dann wird ein Druck bzw. schichtweiser Aufbau des Erzeugnisses mit den vorbestimmten Materialien (14a, 134) und den Merkmalsstoffen an den vorgesehenen Positionen durchgeführt und das Erzeugnis aus der Fertigungsanlage entfernt und für den bestimmungsgemässen Gebrauch hergerichtet.

Description

TITEL

Dreidimensionales Druckverfahren für die Herstellung eines mit einem

Sicherheitsmerkmal gegen Fälschungen geschützten Erzeugnisses

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein dreidimensionales Druckverfahren für die Herstellung eines mit mindestens einem ersten Sicherheitsmerkmal gegen Fälschungen geschützten Erzeugnisses mit den folgenden Verfahrensschritten: Bereitstellen eines digitalen 3D-Modells des zu erstellenden Erzeugnisses, Bereitstellen der Positionen für den mindestens ersten Merkmalsstoff für das mindestens erste Sicherheitsmerkmal, Bereitstellen des digitalen Modells als ein Programmcode zur Steuerung eines SD- Druckers, Bereitstellen von mindestens einem ersten vorbestimmten Material für den 3D- Druck, Bereitstellen von mindestens einem zweiten vorbestimmten Material aus dem mindestens einen Merkmalsstoff bzw. diesen enthaltend, Druck bzw. schichtweiser Aufbau des Erzeugnisses mit dem mindestens einem ersten vorbestimmten Material, Vorsehen des mindestens einen Merkmalsstoffes an den vorgesehenen Positionen, und Entfernen des Erzeugnisses aus der Fertigungsanlage bzw. dem Arbeitsraum des SD- Druckers sowie dem Herrichten für den bestimmungsgemässen Gebrauch.

STAND DER TECHNIK

Ein solches Verfahren ist aus der WO 2011/131475 bzw. ebenfalls aus der EP 2 837 444 bekannt.

Erzeugnisse werden zunehmend aus polymeren Werkstoffen hergestellt bzw. der Anteil polymerer Materialien in Erzeugnissen zu Lasten werthaltiger Materialien wie Metalle oder Hölzer beispielsweise nimmt fortwährend zu. Typische Herstellungsverfahren sind für massenhafte Stückzahlen optimiert, während die Komplexität eines polymeren Erzeugnisses wie beispielsweise ein Armaturenteil für ein Fahrzeug dabei sehr hoch sein kann. Produktionsprozesse von hochwertigen Gütern werden so immer günstiger, jedoch auf Kosten der Flexibilität im Hinblick auf kleine Stückzahlen.

Gegenstand neuer Herstellungsverfahren versuchen, Forderungen nach Stückzahlenflexibilität, Qualität und Komplexität bei geringen Stückkosten befriedigend zu erfüllen. Aus dem Stand der Technik sind additive Fertigungsverfahren bzw. der 3 D-Druck bekannt. Der Markt der auf dem Wege der so genannten 3D-Druckverfahren hergestellten Produkte nimmt dementsprechend explosiv zu, wobei eine andauernde Entwicklung für teils sehr kostengünstige Geräte sowohl für semiprofessionelle als auch industrielle Anwendungen stattfindet. Die industriellen Anwendungen sind bereits heute sehr vielfältig, obwohl die 3D-Druckverfahren (auch generative oder additive Fertigungsverfahren) derzeit noch mit verhältnismässig geringen Geschwindigkeiten arbeiten (10 bis 20 cm /h). Es ist für die nächsten Jahre eine Vervielfältigung dieses Wertes zu erwarten.

Die für kleine Serien oder gar Einzelstücke bestens geeigneten Verfahren weisen sich durch eine ausserordentlich Flexibilität im Hinblick auf die Produktform aus. Typische Erzeugnisse sind speziell angepasste, teils komplexgeformte Kleinteile wie Kabelhalter (EP 2 642 625), Kühlkörper (EP 2 808 986) oder Kameraadapter für spezielle Stativköpfe (EP 2 679 878), Gerätekomponenten wie für einen Tinnitus-Noiser (EP 2 870 949), Dentalformteile (EP 1 652 491) oder Gussformen z. B. für Brillengläser (EP 2 868 461). Die Anwendungen sind praktisch in beliebiger Weise denkbar. So werden nicht mehr erhältliche Gerätekomponenten wie etwa Schalter für Oldtimer verfügbar gemacht und können andererseits ganze Organe aus gedrucktem Gewebe aufgebaut werden.

Damit entsteht andererseits auch das Problem, hochwertige Kunststoffprodukte in kleinen Stückzahlen effizient und auf wirtschaftliche Weise gegen Fälschungen zu schützen. Die weithin bekannten Nachteile für Produkte aus der Fälschungsindustrie, d. h. potentiell schlechte Qualität durch minderwertige Grundmaterialien oder grössere Fertigungstoleranzen, Umsatzausfälle, Garantieverluste, etc. betreffen Verbraucher und Hersteller gleichermassen. 3 D-Scanner vereinfachen Fälschungsversuche, wenn ein Originalprodukt in seiner äusserlichen Gestalt abgetastet und ein digitales Modell über die äussere Oberfläche eines solchen Produktes erzeugt wird. Über ein solches Modell kann dann vermittels 3D-Druck ein visuell und taktil täuschend echt erscheinendes Falsifikat hergestellt werden. Über die korrekte Funktion eines Produktes entscheidet neben der äusseren Form jedoch z. B. auch die Ausgestaltung der inneren Oberflächen. Gerade bei Produkten, die mit additiven Verfahren hergestellt werden, spricht die Option die inneren Oberflächen zu gestalten für die Entscheidung, ein solches Verfahren zu wählen. Eine zunehmende Produktkomplexität und Produktqualität verlangen somit einen soliden Originalitätsschutz für ein Kunststoffprodukt. Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sicherheitsmerkmalen bekannt, die in oder auf einem Kunststofferzeugnis integriert sein können oder mit dem Kunststoffprodukt zusammen vertrieben werden. Allein die Trennung eines Sicherheitsmerkmals von einem Erzeugnis, indem ausschliesslich die Verpackung oder ein anderes Verpackungsbestandteil, ein Zertifikat etwa, mit einem Sicherheitsmerkmal versehen werden bzw. authentisiert werden kann, stellt einen effektiven Schutz gegen Nachahmung in Frage. Ausserdem sind Etiketten bzw. Aufkleber oder mit einem Lack aufgebrachte Merkmalsstoffe oder aufgedruckte oder sonst wie aufgebrachte bzw. eingebrachte Seriennummern, Barcodes etc. relativ einfache und banale Merkmale. Diesen haftet der massive Nachteil an, dass auch sie leicht nachempfunden werden können. Ein deutlich höheres Sicherheitsniveau bilden jedoch Sicherheitsmerkmale, die einen integrativen Teil des Erzeugnisses bilden bzw. nicht von diesem ohne eine Materialzerstörung getrennt werden können. Gleichzeitig ist es aus Gründen der Fertigungsökonomie erforderlich, dass keine zusätzlichen Produktionsschritte notwendig sind, um das Sicherheitsmerkmal einzubringen.

Grundsätzlich besteht das Fälschungsproblem auch bei mit klassischen Verfahren wie z.B. bei mit Spritzguss hergestellten Erzeugnissen. Ein bekanntes Verfahren für ein integriertes Sicherheitsmerkmal für Kunststoffteile beruht z. B. auf der Integration eines Werkzeugeinsatzes mit einem Diffraktionsmuster in ein entsprechend vorbereitetes Werkzeug wie in WO 2011/131475 der Anmelderin offenbart. Dieses bei grossen Stückzahlen wirtschaftliche Sicherheitsmerkmal wird jedoch bei kleinen und kleinsten Losgrössen unwirtschaftlich. Dabei ist eine Verifikation über das hologrammähnliche Erscheinungsbild auf visuellem Weg erforderlich und eine solche ist nur mit hohem Aufwand automatisierbar.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich damit das Problem, ein Erzeugnis hergestellt als Einzelstück oder in kleinen bis höchstens mittleren Serien mit einem inhärenten Sicherheitsmerkmal zu versehen, das eine eindeutige und schnelle Authentisierung erlaubt, ohne dass der Herstellungsprozess mit zusätzlichen Schritten belastet wird; insbesondere dass dieser nicht wesentlich langsamer wird und dabei eine höhere Sicherheit als beim Stand der Technik bietet. Kleine bis mittlere Serien bedeuten in diesem Zusammenhang Stückzahlen zwischen 2 bis 000 beziehungsweise 2 bis maximal ΙΟΟ'ΟΟΟ Exemplaren.

Desweiteren ist festzuhalten, dass die Existenz eines einzigen Merkmals mit einem Merkmalsattribut wie beispielsweise „magnetisch" oder „gelb lumineszierend im Schwarzlicht" für Fälscher relativ leicht feststellbar ist und ausserdem keine Option für eine Personalisierung erlaubt. Selbst wenn dieses eine Merkmal das Einschreiben von Informationen erlaubt, wie beispielsweise das Vorsehen eines RFID-Chips, so besteht allein in dem Einschreiben von Informationen in das Merkmal, in diesem Beispiel ein Chip, ein zusätzlicher Schritt des Herstellungsverfahrens. Schliesslich ist der Chip selbst mit zusätzlichen Kosten verbunden, die bei einer knappen Kostenkalkulation für einen wettbewerbsfähigen Produktpreis nicht in allen Fällen selbstverständlich akzeptiert werden wird.

Die Aufgabe verlangt im Hinblick auf die Prozessökonomie vielmehr, dass im Laufe der Produktion wegen einer Personalisierung der Erzeugnisse auf zusätzliche Schritte verzichtet wird. Es besteht damit eine Nachfrage nach Sicherheitsmerkmalen, die eine weitgehende Differenzierung von Einzelstücken innerhalb der Produktionsserie zulässt. Eine solche Differenzierung erlaubt z. B. Rückschlüsse auf Seriennummern, Losnummern, Losgrössen, Erzeugnisdatum etc., je nach Konfigurierung der Personalisierung. Insofern bedeutet Personalisierung in diesem Zusammenhang nicht unbedingt eine eineindeutige Identifizierung eines so hergestellten Gegenstandes sondern wird auch als Identifizierung der Zugehörigkeit zu einer Gruppe von hergestellten Gegenständen verstanden.

Die schnelle Authentisierung schliesst auch die Option ein, dass der gesamte Prozess automatisiert ausgeführt werden könnte, inklusive der Verwertung der erhaltenen Authentisierungsergebnisse.

Ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welches die oben genannte Aufgabe löst, ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen des mindestens einen zweiten vorbestimmten Materials umfasst: Bereitstellen von mindestens einem zweiten vorbestimmten Material für den 3 D-Druck, wobei das mindestens zweite Material den mindestens einen Merkmalsstoff umfasst; und dass die Schritte des Druckens bzw. Aufbaus und des Vorsehens zusammengefasst werden: Druck bzw. schichtweiser Aufbau des Erzeugnisses mit den vorbestimmten ersten und zweiten Materialien an den vorgesehenen Positionen in einem kombinierten Druckschritt.

Gemäss einer Ausführungsform für ein dreidimensionales Druckverfahren für die Herstellung eines mit mindestens einem ersten Sicherheitsmerkmal gegen Fälschungen geschützten Erzeugnisses weist dieses die Verfahrensschritte auf des Bereitstellens eines digitalen 3D-Modells des zu erstellenden Erzeugnisses, des Bereitstellens der Positionen für den mindestens ersten Merkmalsstoff für das mindestens erste Sicherheitsmerkmal, des Bereitstellens des digitalen Modells als ein Programmcode zur Steuerung eines 3D- Druckers, des Bereitstellens von mindestens zwei vorbestimmten Materialien für den SD- Druck, wobei mindestens ein Material den mindestens einen Merkmalsstoff umfasst, des Drucks bzw. des schichtweisen Aufbaus des Erzeugnisses mit den vorbestimmten Materialien und den Merkmalsstoffen an den vorgesehenen Positionen, sowie des Entfernens des Erzeugnisses aus der Fertigungsanlage bzw. dem Arbeitsraum des SD- Druckers sowie dem Herrichten für den bestimmungsgemässen Gebrauch.

Die Bereitstellungsschritte können in unterschiedlichen Konfigurationen vorgenommen werden. So kann das Bereitstellen des 3D-Modells das Erzeugen des digitalen 3D-Modells durch ein CAD-Verfahren umfassen, insbesondere durch ein CAD- Verfahren, einen 3D-Scan oder durch einen abgespeicherten Datensatz; das Bereitstellen der Positionen des Merkmalsstoffs kann das Festlegen der Ortskoordinaten im digitalen 3 D-Modell des Gegenstandes umfassen; und das Bereitstellen des digitalen Modells kann das Konvertieren der Modelldaten in den Programmcode umfassen.

Der Druckvorgang, wobei dieser Begriff für verschiedene hier erläuterte 3D- formbildende Verfahren steht, kann vorzugsweise protokolliert und die im Protokoll enthaltenen Datensätze direkt in eine Produktdatenbank hochgeladen werden, die alle für jedes einzelne Produkt spezifische Daten enthalten. In einfacheren Ausführungen werden jeweils Lose mit den gleichen spezifischen Merkmalen erzeugt und sind somit in Bezug auf die Authentisierung Klone.

Es kann eine Kontrolleinheit vorgesehen sein, die je hergestellten Gegenstand den oder die Orte des bzw. der definierten Volumenelemente, inklusive ihrer Volumenabmesssungen und falls es mehr als einen Merkmalsstoff gibt, die Art des Merkmalsstoffs, vorherbestimmt. Dabei können diese Orte entweder aus einer Datenbank oder durch einen Zufallsgenerator aus einer vorbestimmten Menge an Orten bestimmt werden.

Bei einem Ausfuhrungsbeispiel bilden der oder die vorbestimmten Volumenelemente Oberflächenabschnitte des herzustellenden Gegenstandes.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel bilden der oder die vorbestimmten Volumenelemente Abschnitte im Innern des herzustellenden Gegenstandes, dies insbesondere bei magnetischen Merkmalsstoffen oder magnetisch detektierbaren Merkmalsstoffen oder bei transparenten oder teilweise transparenten oder durchscheinenden Erzeugnissen.

Bei den mit Merkmalsstoffen versehenen Volumenelementen sind Ausdehnungen, wenn man von Würfeln ausgeht, von z.B. 200 x 200 x 200 Mikrometer möglich und sinnvolle Volumina können bis zu 2 x 2 x 2 Millimeter Kantenlänge betragen. Natürlich kann auch ein Quader von z.B. 0.5 x 0.5 x 2 Millimeter Kantenlänge vorgesehen werden, wo dann die grösste Länge eine Orientierung entlang der Oberfläche des Erzeugnisses ausmacht. Hierbei ergeben sich dann unterschiedliche Antworten der Sensoren des Nachweisgerätes je nach Richtung, aus der auf das Erzeugnis geblickt wird, wobei auch dieser Unterschied ein Sicherheitsmerkmal darstellt. Die Länge des Stranges des Quaders kann z.B. mit der Losnummer oder dem Herstellungszeitraum verbunden werden. Bei Schichtweise arbeitenden Verfahren wie dem Lasersintern kann es sich bei dem Volumenelement um eine vollständige oder um eine entsprechend aufgebrachte Teilschicht handeln.

Der oder die Merkmalsstoffs sind beispielsweise Up-Converter und/oder Down- Converter, bei denen also durch Fluoreszenz kurzwellige in längerwellige Strahlung (down-conversion) und/oder längerwellige in kurzwellige (up-conversion) Strahlung gewandelt wird.

Die Produktdatenbank kann dezentral in einem mobilen oder stationären Gerät angelegt sein, zentral in einem Server angelegt sein oder sie kann in der Cloud angelegt und über verschiedene Server zugänglich sein.

Bei einem Verfahren zur Authentisierung eines mit mindestens einem ersten Sicherheitsmerkmal gegen Fälschungen geschützten Erzeugnisses wird das Erzeugnis auf einer Haltevorrichtung angeordnet, ein Nachweisgerät in einer oder mehreren vorbestimmten Positionen vorgesehen, die relevanten Merkmalseigenschaften von dem oder den Merkmalsstoffen und ihrer oder ihren Positionen im Erzeugnis registriert, die aufgenommenen Daten mit den Daten über Merkmalseigenschaften und Merkmalspositionen aus einer Produktdatenbank verglichen, und ein Bericht über das Ergebnis der Authentisierung erstellt.

Vorzugsweise wird die Positionierung des Nachweisgerätes nach Datenangaben aus der Produktdatenbank vorbestimmt. Der Bericht kann zu dem Authentisierungsergebnis abgespeichert sein; dabei kann der Bericht insbesondere zusammen mit dem Ort und dem Zeitpunkt des Authentifizierungsvorgangs und mit der Identität des Prüfers bzw. des Nachweisgerätes in der Produktdatenbank abgespeichert werden. Der Bericht darf einen Vergleich der Soll/Ist- Werte der definierten Eigenschaft des oder der Merkmalsstoffe umfassen.

Bei dem Verfahren kann bei einer vorbestimmten Einstrahlung die Intensität der Sensorantwort von jedem definierten Volumenelement gemessen und mit entsprechenden in der Produktdatenbank gespeicherten Sollwerten verglichen werden.

Schliesslich kann im Sinne einer Ja/Nein Entscheidung das Authentisierungsergebnis eine solche binäre Antwort umfassen.

Die Erfindung sieht für additive Fertigungsverfahren eine Lösung der Aufgabe vor, die neben den für seine Sicherheitsfunktion relevanten physischen Eigenschaften eines Merkmalsstoffes, der ein mindestens erstes Sicherheitsmerkmal ausbildet, seinen Ort respektive ein örtlich definiertes Volumenelement relativ zu einem räumlichen Referenzpunkt als wesentliches Attribut des Sicherheitsmerkmals beinhaltet.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht in einem Ensemble von mehreren Sicherheitsmerkmalen mit den gleichen physischen Eigenschaften an verschiedenen Orten auf der Oberfläche des Erzeugnisses. In diesem Fall bilden die einzelnen Sicherheitsmerkmale ein kollektives Merkmal, das selbst eine höhere Kennzeichnungskraft für das Erzeugnis aufweist als ein einzelnes Merkmal. Je nach Anzahl der einzelnen Sicherheitsmerkmale - im Folgenden auch Untersicherheitsmerkmale genannt - nimmt die Kennzeichnungskraft des kollektiven Merkmals soweit zu, dass eine individuelle Kennzeichnung bzw. Personalisierung des Erzeugnisses möglich wird. Es ist auch möglich ein Ensemble aus Untersicherheitsmerkmalen mit verschiedenen Merkmalsstoffen mit verschiedenen für die physische Sicherheitsfunktion relevanten Eigenschaften auf dem Produkt zu realisieren, beispielsweise Merkmalsstoffe, die sich hinsichtlich ihres Fluoreszenzspektrums unterscheiden. Die Kennzeichnungskraft des kollektiven Merkmals steigt damit, was andererseits aber auch eine höhere Komplexität des Fälschungsschutzes mit sich bringt.

Neben den Ortskoordinaten respektive dem Ortsvektor des mindestens einen

Sicherheitsmerkmals und den relevanten Eigenschaften des Merkmalsstoffes, z. B. einem definierten Lumineszenzeffekt, kann bei einer bevorzugten Ausführungsform die Aufgabenlösung schliesslich einen optimalen Betrachtungswinkel für einen Beobachter oder ein Nachweisgerät erfordern, um die Verifikation in vollem Umfang durchführen zu können. Die durch den Betrachtungswinkel festgelegte zweidimensionale Projektion des dreidimensionalen Erzeugnisses beinhaltet die Gesamtheit aus Koordinatennullpunkt und einem mindestens ersten Sicherheitsmerkmal sowie den evtl. weiteren Untersicherheitsmerkmalen als definiertes Netzwerk, das sich schnell und sicher mit einem bildgebenden Nachweisgerät oder gegebenenfalls mit dem menschlichen Auge darstellen lässt. Ein solches Nachweisgerät kann z. B. eine Kamera sein, die eine Aufnahme des Gegenstandes unter bestimmten Beleuchtungsbedingungen macht, die dann wiederum einer digitalen Musteranalyse unterzogen wird. Der Koordinatennullpunkt selbst kann, muss jedoch nicht zwingend, auch mit einem Untersicherheitsmerkmal markiert sein. Für den Ort des Koordinatennullpunktes gilt lediglich die selbstverständliche Voraussetzung, dass er für fix definiert ist. Er kann sowohl ein ausgewählter Punkt auf dem Produkt selbst sein als auch ein Punkt auf einer Hilfseinrichtung respektive eine Halterung, die für die Produktion und/oder oder die Überprüfung der Funktion oder der Echtheit des Erzeugnisses möglich ist. Unter einem räumlichen Punkt ist ein mathematischer Punkt zu verstehen, der sich innerhalb eines räumlich eng definierten Volumenelementes zu verstehen ist. Statt eines Nachweisgerätes, das alle Untersicherheitsmerkmale, die auf die Erfassungsebene projiziert werden, mit einer Aufnahme registriert, können die Untersicherheitsmerkmale auch Zug um Zug mit einem Nachweisgerät verifiziert werden, das nur die Merkmalseigenschaft detektieren kann, dafür selbst aber nicht ortsfest installiert ist, sondern ein Koordinatensystem gleichsam abfahren kann (scannender Detektor).

Es ist auch möglich, die zweidimensionale Projektionsebene nicht planar, sondern dreidimensional, zum Beispiel zylinderförmig einzurichten. In diesem Fall sind die Ortsvektoren mit Zylinderkoordinaten festgelegt. Ein scannender Detektor fährt in diesem Fall zylindrisch um das Erzeugnis herum, wobei der Sensor immer zur Zylindermitte, also auf das Erzeugnis, gerichtet ist. Andere Projektionsebenen in drei Dimensionen können dadurch festgelegt sein, dass die Grundfläche des "Zylinders" kein Kreis sondern eine Ellipse, ein Oval oder eine andere geschlossene Kurve ist.

Der besagte Nullpunkt für die Koordinaten kann auch ein Untersicherheitselement sein. Insbesondere, wenn dieser und/oder weitere gut identifizierbare Untersicherheitselemente bestehen, kann man diese Punkte auch Referenzpunkte nennen; denn dann braucht es nicht notwendigerweise einen„Nullpunkt". Die relative Position dieser Punkte reicht aus, um aus der Anordnung der Bildpunkte aus den Untersicherheitsmerkmalen den Inhalt berechnen; die Auswertung erfasst die relative Lage wesentlicher Punkte und berechnet eine Referenzebene oder einen„Nullpunkt". Es sind auch andere als die hier genannten Mustererkennungsverfahren bei der Feststellung der Untersicherheitsmerkmale möglich.

Die Herstellung des erfindungsgemäss geschützten Erzeugnisses folgt in einer Ausführungsform dem folgenden Ablauf:

Erzeugung eines digitalen Modells des Erzeugnisses mit einem geeigneten digitalen Design- Werkzeug bzw. CAD-Programm. Das digitale Modell des Erzeugnisses definiert unter anderem auch die Positionen der Untersicherheitsmerkmale, aus denen sich das kollektive Sicherheitsmerkmal zusammensetzt.

Konvertierung des digitalen Modells in ein Programm zum Steuern des additiven Fertigungsprozesses. Dieses Steuerprogramm beinhaltet alle Anweisungen und Druckparameter für den 3 D-Drucker zu Erstellung des Erzeugnisses (Programmcode). Die Druckparameter sind auf die verwendeten Materialien, z. B. Konstruktionspolymere, Stützpolymere und Merkmalsstoffe, Farbstoffe, etc. abgestimmt.

Druck bzw. schichtweiser Aufbau des Erzeugnisses mit den vorbestimmten Materialien. Der Druckvorgang wird optional protokolliert, wobei darin enthaltene Datensätze direkt in eine Produktdatenbank hochgeladen werden können, die alle für jedes einzelne Produkt spezifische Daten enthält. Insbesondere zählen zu diesen spezifischen Daten im Hinblick auf die spätere Authentisierung des Produktes die Anzahl und Positionen der Untersicherheitsmerkmale sowie deren relevanten Eigenschaften für die Sicherheitsfunktion. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, die Daten für die Produktdatenbank dem Produktionsprotokoll zu entnehmen. Die Daten, soweit sie vorbestimmt sind, können auch im Laufe der Fertigungsvorbereitung aus dem digitalen Modell des Erzeugnisses oder dem Programmcode zu seiner Herstellung entnommen werden.

Auspacken des Erzeugnisses, d. h. Entfernen des Erzeugnisses aus der Fertigungsanlage bzw. dem Arbeitsraum des 3 D-Druckers sowie Befreien von Produktionsrückständen, Stützkonstruktionen und Stützpolymeren.

Die Authentisierung des Erzeugnisses erfolgt gemäss einer Ausfuhrungsform im Wesentlichen durch die Schritte:

Fixierung des Erzeugnisses auf einer Haltevorrichtung, Positionierung des Nachweisgerätes nach Vorgaben aus der Produktdatenbank, Registrierung der relevanten Merkmalseigenschaften und Positionen aller Untermerkmale,

Vergleich der aufgenommen Daten mit den Daten über Merkmalseigenschaften und Merkmalspositionen aus der Produktdatenbank, und schliesslich

Erstellung eines Berichtes über das Ergebnis der Authentisierung.

Im einfachsten Fall ist das Ergebnis der Authentisierung eine einfache Ja/Nein- Antwort im Sinne von Echt/Unecht. Der Bericht kann aber auch vollständiges Protokoll über den Authentisierungsprozess mit allen gemessenen und hinterlegten Daten sein. Selbstverständlich kann ein allumfassender Bericht angepasst auf den Kreis der Rezipienten des Berichtes zugeschnitten werden. Optional wird die Authentisierung durch einen weiteren Schritt ergänzt:

Hinterlegen des Authentisierungsergebnisses selbst, vorzugsweise zusammen mit dem Ort und dem Zeitpunkt des Authentifizierungsvorgangs sowie mit der Identität des Prüfers bzw. des Prüfgerätes, in einer Produktdatenbank, welche dann für eine statistische Auswertung von Fälschungshäufungen, Warenbewegungen, etc. verwendet werden kann.

Generative Fertigungsverfahren bzw. Additive Fertigung - auch Additive Manufacturing (AM) - ist eine umfassende Bezeichnung für die bisher häufig als Rapid Prototyping bezeichneten Verfahren zur schnellen und kostengünstigen Fertigung von Modellen, Mustern, Prototypen, Werkzeugen und Endprodukten. Diese Fertigung erfolgt direkt auf der Basis der rechnerinternen Datenmodelle (Übergabe meist über die STL- Schnittstelle) aus formlosem (Flüssigkeiten, Pulver u. ä.) oder formneutralem (band-, drahtförmig) Material mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse. Obwohl es sich um urformende Verfahren handelt, sind für ein konkretes Erzeugnis keine speziellen Werkzeuge erforderlich, die die jeweilige Geometrie des Werkstückes bzw. des Erzeugnisses gespeichert haben (zum Beispiel Gussformen).

Urformen bezeichnet gemäss DIN 8580 alle Fertigungsverfahren, bei denen aus einem formlosen Stoff ein fester Körper hergestellt wird. Es wird dabei die Form eines geometrisch bestimmten, festen Körpers hergestellt und der Stoffzusammenhalt geschaffen. Die verwendeten Ausgangsstoffe können flüssig, körnig oder pulverförmig sein oder auch als plastische Halbzeuge vorgelegt werden.

Der 3 D-Druck wird verfahrenstechnisch unterschieden in Pulverbettverfahren (Selektives Laserschmelzen (SLM), Selektives Lasersintern (SLS), Selective Head Sintering (SHS), Binder Jetting (Verfestigen von Pulvermaterial mittels Binder) und Elektronenstrahlschmelzen (Electron Beam Melting = EBM)), Freiraumverfahren (dazu zählen Fused Deposition Modelling (FDM) bzw. Fused Filament Fabrication (FFF), Laminated Object Modelling (FOM), Contour Crafting, Kaltgasspritzen und Elektronenstrahlschmelzen (Electron Beam Welding)) sowie Flüssigmaterialverfahren wie die Stereolithografie (SLA), das Digital Light Processing (DLP) oder das Liquid Composite Moulding (LCM). Für die Erfindung besonders bevorzugt werden Verfahren, die thermoplastisches Material sukzessive aus definierten Elementen zu einem Erzeugnis zusammenfügen. Solche Elemente können eine beliebige Form haben, beispielsweise aus Tropfen, strangförmig sein oder aus Schichten bestehen. Ein zur Produktion von Kunststofferzeugnissen in Kleinmengen bevorzugtes 3 D-Druckverfahren ist das Fused Deposition Modeling (FDM) bzw. Fused Filament Fabrication (FFF), bei dem vorzugsweise ein thermoplastisches Material aus einer Düse zur Bildung der gewünschten Struktur strangförmig aufgetragen wird.

Geeignete thermoplastische Kunststoffe sind beispielsweise, also nicht erschöpfend aufgelistet, Polymere wie ABS, PC, PLA, HDPE und PPSU. Daneben ist eine Vielzahl von Kompositmaterialien verfügbar, z. B. Laybrick oder Laywood, die einen Keramik oder holzähnlichen Habitus aufweisen. Ebenfalls sehr gut einsetzbar im Rahmen der Erfindung ist das 3 D-Drucken unter Verwendung fotopolymerisierbarer, insbesondere UV-härtbarer Kunststoffe. Schichtweise Applikationen sind unter dem Begriff Laminated Object Modelling (LOM) bekannt. Markierung eines Gegenstandes kann demnach auch mit einem Verfahrens hergestellt werden, nachdem das druckfähige Ausgangsmaterial nicht als Halbzeug (als Filament beispielsweise) wie es der Allgemeinheit sehr gut bekannt ist, sondern in Pulverform über eine Tropfenbildung appliziert werden kann. Siehe dazu EP 2 860 020 AI.

Im Sinne der Erfindung werden insbesondere Verfahren als 3 D-Druckverfahren verstanden, die einen dreidimensionalen Gegenstand elementweise auf der Basis eines digitalen Modells aufbauen und erzeugen. Ein käuflich erhältliches Modell, das statt mit Filamenten mit flüssigen Harzen betrieben wird, ist der M-One DLP 3D Printer von Makex Technology. Weit verbreitet sind auch Filament-betriebene 3 D-Drucker, beispielsweise von Witbox, Gimax, Mankati, Craftbot, ZYYX, Ultimaker, 3dfactories, Robox, Lion3D, Makerbot, GermanRepRap, iRapid, etc. Ausgesprochene Industrie-Geräte werden von Voxeljet, Align Technology oder auch Stratasys angeboten. Eine besondere Bedeutung erlangen industrietaugliche Verfahren im Zusammenhang mit dem branchenübergreifenden Projekt„Industrie 4.0", das auch unter dem Begriff„Internet der Dinge" bekannt wurde.

Gemäss der erfinderischen Lösung wird mittels 3D-Druck applizierte Sicherheitsmerkmal so in dem zu erzeugenden Gegenstand integriert, dass die dreidimensionale Gestalt des Gegenstandes sich nicht von seiner unmarkierten Variante unterscheidet. Damit bleibt die Formgebung des Gegenstandes, die für die Funktion des Gegenstandes ausschlaggebend sein kann, wie es vielfach vom Hersteller gewünscht wird, von der Markierung unbeeinträchtigt.

Der Stand der Technik offenbart bezüglich der Implementierung eines

Sicherheitsmerkmals in ein mit additiven Verfahren hergestellten Gegenstandes Lösungen, die auf einer oder mehreren Kavitäten im erzeugten Druckgut beruhen, wie in der WO 2011/036087 AI (Pilz et. al.) und EP 2 837 444 AI. Für die Erkennung von Originalteilen wird von der WO 2011/036087 AI vorgeschlagen, dass diese, bevorzugt hergestellt mit einem selektivem Sinter- oder Schmelzverfahren, bei einem porösen Innenleben eines Gegenstandes entweder die individuelle Struktur mit einer Röntgen- oder Ultraschaltechnik aufzunehmen und quasi als Fingerabdruck zu hinterlegen oder kontrolliert geschaffene Kavitäten gefüllt mit gleichem Material anderer Dichte zu schaffen, was durch unvollständiges Sintern oder Schmelzen möglich wäre. Die WO 2011/036087 AI beschreibt die Ausführung einer Authentisierung des Erzeugnisses nicht näher, sondern belässt es einem Hinweis auf Röntgen- oder Ultraschallanalyse, beispielsweise der Computertomografie. Das Verfahren von Pilz et. al. ist damit ausgerichtet auf Erzeugnisse, die mit Pulverbettverfahren wie SLS oder SLM hergestellt wurden, und als Einzelstücke oder in kleinen Serien hergestellt werden und eher als teure Investitionsgüter mit höchsten Sicherheitsansprüchen. Turbinenschaufeln sind für diese Produktkategorie ein bekanntes Beispiel. Die Erweiterung des Verfahrens, indem künstlich geschaffene Kavitäten mit magnetischem Material gefüllt werden, reduziert den Aufwand des Verfahrens nicht. Das Überprüfen einer Verteilung von Kavitäten ist auf jeden Fall eine Authentisierung auf forensischem Niveau und für eine schnelle und kostengünstige Authentisierung von kleinen oder gar mittleren Serien wenig geeignet. Bei einigen Optionen gemäss der vorbekannten Lösung ist es erforderlich, einen zusätzlichen Schritt in den Produktionsprozess zu integrieren (Verschliessen von leeren Hohlräumen oder Füllen derselben mit magnetischem Material), was im Sinne der hier vorgeschlagenen Lösung gerade zu vermeiden ist.

Die EP 2 837 444 AI zielt in eine ähnliche Richtung, wobei die Erfinder sich in diesem Fall darauf konzentrieren, eine Art Einbuchtung in der Oberfläche zu erzeugen, in einem zweiten Schritt einen Identifier darin einzubringen und die gefüllte Einbuchtung in einem weiteren Schritt sodann zu verschliessen, indem eine dünne Schicht des Konstruktionsmaterials über die Öffnung der Einbuchtung gelegt wird. Auch dieser Vorschlag bedarf zusätzlicher Schritte während der Herstellung. Überdies wird in der EP 2 837 444 AI kein konkreter Workflow präsentiert, der bereits auf der Stufe des digitalen Modells beginnt und bei einer Verifikation endet und schon gar nicht folgende Schritte hmsichtlich der Datenverwertung einschliesst. Als Personalisierung wird bei diesem Lösungsansatz auf einen ID-Chip verwiesen, der aus Kostengründen und dem zusätzlichen Aufwand für dessen Installation im Erzeugnis zur Lösung dieser Aufgabe nicht praktikabel ist.

Bei beiden oben genannten Vorschlägen des Standes der Technik, sowohl aus der WO 2011/036087 AI wie auch der EP 2 837 444 AI wird der Ort des Sicherheitsmerkmals bzw. die Positionen der Untermerkmale auf oder in dem Gegenstand nicht thematisiert. Vielmehr ist gemäss Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Ort eines Sicherheitsmerkmals auf oder in einem Gegenstand als Merkmalseigenschaft in das Sicherheitskonzept einbezogen, so dass sich eine Möglichkeit zur Individualisierung (Personalisierung) des Gegenstandes und insgesamt ein höheres Sicherheitsniveau ergibt.

Der Kern der vorliegenden erfinderischen Lösung ist inter alia das Herstellen eines Gegenstandes gemäss den oben genannten Kriterien, bei dem eine nachfolgende Überprüfung das Auffinden des so erzeugten Ortes eines Merkmalsstoffes und dessen Eigenschaftsprüfung umfasst, womit sich ein Sicherheitsmerkmal definiert, das die Authentisierung eines Erzeugnisses bzw. Originalerzeugnisses erlaubt.

Bei einem bevorzugten Einsatz wird das dreidimensionale Druckverfahren mit den Schritten zur Authentisierung eines mit mindestens einem ersten Sicherheitsmerkmal gegen Fälschungen geschützten Erzeugnisses aus dem Druckverfahren eingesetzt:

Dann besteht ein dreidimensionales Druckverfahren für die Herstellung eines mit mindestens einem ersten Sicherheitsmerkmal gegen Fälschungen geschützten Erzeugnisses mit einer Authentisierung des mindestens einen ersten Sicherheitsmerkmal mit den folgenden Verfahrensschritten: Bereitstellen eines digitalen 3D-Modells des zu erstellenden Erzeugnisses, Bereitstellen der Positionen für den mindestens ersten Merkmalsstoff für das mindestens erste Sicherheitsmerkmal, Bereitstellen des digitalen Modells als ein Programmcode zur Steuerung eines 3D-Drackers, Bereitstellen von mindestens zwei vorbestimmten Materialien für den 3 D-Druck, wobei mindestens ein Material den mindestens einen Merkmalsstoff umfasst, Druck bzw. schichtweiser Aufbau des Erzeugnisses mit den vorbestimmten Materialien und den Merkmalsstoffen an den vorgesehenen Positionen, Speichern der der relevanten Merkmalseigenschaften von dem oder den Merkmalsstoffen und ihrer oder ihren Positionen im Erzeugnis in einer Produktdatenbank, Entfernen des Erzeugnisses aus der Fertigungsanlage bzw. dem Arbeitsraum des 3D-Druckers sowie dem Herrichten für den bestimmungsgemässen Gebrauch, Positionierung eines Nachweisgerätes in einer oder mehreren vorbestimmten Positionen gegenüber dem Erzeugnis, Registrierung der relevanten Merkmalseigenschaften von dem oder den Merkmalsstoffen und ihrer oder ihren Positionen im Erzeugnis, Vergleich der aufgenommen Daten mit den Daten über Merkmalseigenschaften und Merkmalspositionen aus einer Produktdatenbank, und Erstellung eines Berichtes über das Ergebnis der Authentisierung.

Die relevanten Merkmalseigenschaften von dem oder den Merkmalsstoffen und ihrer oder ihren Positionen im Erzeugnis werden in einer Produktdatenbank gespeichert. Dabei bedeutet Produktdatenbank zum Beispiel eine externe Datenbank von allen oder mindestens einer Untermenge der hergestellten Erzeugnisse werden, wobei der Druckvorgang protokolliert und die im Protokoll enthaltenen Datensätze direkt in diese Produktdatenbank hochgeladen werden, die alle für jedes einzelne Produkt spezifische Daten enthalten. Es kann auch ein insbesondere verschlüsselter Datensatz sein, der auf dem Produkt selber aufgedruckt wird. Dabei kann es sich beispielsweise um einen steganographisch vorgesehenen Aufdruck im Bereich eines Herstellerlogos oder einer Typenbezeichnung handeln, wobei die Steganographie gewählt wird, um diese Angaben nicht in für den Benutzer störender Weise vorzulegen.

Das Bereitstellen der Positionen des Merkmalsstoffs umfasst in einem ersten Schritt das Festlegen der Ortskoordinaten im digitalen 3D-Modell des Gegenstandes. Das bedeutet inhaltlich, dass die Positionen vorbestimmt sind. Diese Vorbestimmung kann durch Entscheidung des Betreibers des 3D-Druckers/Herstellers des Erzeugnisses willentlich erfolgen oder sie kann als zufällige Auswahl im Rahmen von möglichen sinnvollen Positionen erfolgen.

Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt in dem Bereitstellen des Merkmalsstoffes für den additiven Digital Fabricator oder kurz additiven Fabber. Das Erzeugnis wird durch sukzessives Hinzufügen oder Ablagern von Material erzeugt. Es geht dabei nicht um Stereolithografie, bei der ein fokussierter UV-Lichtstrahl die Oberfläche in einem Kunstharzbad schichtweise erhärtet, sondern um Verfahren, bei denen durch Bindemittel schnell aushärtendes Material, je nach Anwendungsbereich Kunststoffe, Gips, Pulver für Metalle oder Glas, Silber, Kobaltchrom, Mineralstaub, Sand etc., additiv Schicht für Schicht gespritzt wird. Daher betrifft die Erfindung auch ein Set von mindestens zwei SD- Druckwerkstoffen, von denen mindestens einer mit einem als Sicherheitsmerkmal einsetzbaren Stoff versetzt ist, insbesondere aus der Gruppe der optisch lumineszierenden Stoffe, der unter IR- oder UV-Einstrahlung sichtbaren Farben und von magnetischen Stoffen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. la Schematische perspektivische Darstellung eines Erzeugnisses bzw. eines zu schützenden Objektes,

Fig. lb Darstellung ähnlich zu Fig. la eines Erzeugnisses mit zusätzlichem Hohlraum, der einen zusätzlichen Fertigungsaufwand nach sich zieht,

Fig. lc Darstellung ähnlich zu Fig. la eines mit einem Sicherheitsmerkmal gemäss einer Ausfuhrungsform der Erfindung versehenen Erzeugnisses,

Fig. 2 Darstellung des Erzeugnisses nach Fig. lc auf einer Halterung und zusammen mit einem Nachweisgerät angeordnet,

Fig. 3 a Darstellung eines Erzeugnisses mit drei Sicherheitsmerkmalen ähnlich zu Fig.

2

Fig. 3b Schematische Frontalansicht des Erzeugnisses nach Fig. 3a aus der Perspektive des Nachweisgerätes

Fig. 3 c Schematische Darstellung des durch das Nachweisgerät detektierten Bildes des

Erzeugnisses nach Fig. 3a,

Fig. 4a-4c Darstellung eines Erzeugnisses mit zwei Sicherheitsmerkmalen ähnlich zu Fig.

2 und einem scannenden Nachweisgerät, Fig. 5a-5c Darstellung eines Erzeugnisses mit zwei Sicherheitsmerkmalen ähnlich zu Fig.

2 und einem anderen scannenden Nachweisgerät,

Fig. 5d Darstellung eines Erzeugnisses mit zwei Sicherheitsmerkmalen ähnlich zu Fig.

2 und einem scannenden Nachweisgerät nach Fig. 5a in anderer Konfiguration, Fig. 5e Darstellung eines Erzeugnisses mit zwei Sicherheitsmerkmalen ähnlich zu Fig.

2 und einem scannenden Nachweisgerät nach Fig. 5a in nochmals anderer

Konfiguration,

Fig. 6a Flussdiagramm der Herstellung des Erzeugnisses mit der Erzeugung der zugeordneten ersten Merkmalsinformation als Verfahrensablauf,

Fig. 6b Flussdiagramm der Authentisierung eines Erzeugnisses,

Fig. 7a Schematische Ansicht eines teilweise fertiggestellten Erzeugnisses mit dem

Aufbringen eines Filamentes, und

Fig. 7b Schematische Ansicht eines teilweise fertiggestellten Erzeugnisses in einem frühen Aufbaustadium, in dem noch keine Merkmalsstoffe in das Erzeugnis eingebracht worden sind.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit den Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens, der Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren und der entsprechend hergestellten Erzeugnisse oder Objektes beschrieben, die die zu schützenden Gegenstände darstellen.

Das digitale Modell des Gegenstandes, wie er sich aus für ein erstes Ausführungsbeispiel ergibt, wird mit einer geeigneten Software wie Autodesk 123D design oder Blender erzeugt und mit einem weiteren geeigneten Programm, z. B. Slic3r in 3D- Druckdaten konvertiert. Es ist darauf zu achten, dass die verwendete Software 3D-Drucker mit mehreren Extrusionsdüsen bzw. deren simultanen Betrieb unterstützt. Der beim beschriebenen Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit schematisch dargestellte und verwendete 3 D-Drucker ist in diesem Fall ein Gerät (mindestens) in Dual-Extruder- Ausführung, wobei der Gegenstand im Wesentlichen aus einem ersten Polymer hergestellt wird. In diesem Beispiel ist das Polymer ABS (Acryl-Butyl-Styrol-Polymer), das dem Drucker als Filament mit dem Stärkemass von 1.75mm zugeführt wird.

Der Drucker verfügt ausserdem über ein geheiztes Druckbett, das für die Erstellung von Erzeugnissen aus ABS erforderlich ist. Die Temperatur des Druckbettes beträgt 100°C, kann aber für ein optimales Druckergebnis entsprechend angepasst werden. Gegebenenfalls ist die Druckbettheizung abschaltbar, jedoch im Fall von ABS als Konstruktionspolymer nicht zu empfehlen. Die Temperatur der ersten Extrusionsdüse wird auf zum Beispiel 230°C geregelt, wobei zur Optimierung des Drackergebnisses ein Spielraum von ±20°C zur Verfügung steht. Die zweite Extrusionsdüse steht zur gezielten Applikation des Sicherheitsmerkmals zur Verfügung. Das Sicherheitsmerkmal wird ebenfalls als 1.75mm-Filament vorgelegt, wobei dieses im Gegensatz zu dem Konstruktionspolymer zusätzlich einen Merkmalsstoff enthält.

Fig. la zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Erzeugnisses bzw. eines zu schützenden Objektes la. Fig. lb zeigt eine Darstellung ähnlich zu Fig. la mit dem Erzeugnis lb mit zusätzlichem Hohlraum 2, der einen zusätzlichen Fertigungsaufwand nach sich zieht. Es gibt solche Hohlräume 2, die während der Fertigung instabil sind oder bei denen die Gefahr besteht, dass das halbfertige Gebilde sich verformt. Grössere Kavitäten, können ohne temporär ausgefüllt zu werden, nicht mit Konstruktionspolymer überdeckt werden. Der Hohlraum 2 aus der Fig. ist als Beispiel für einen etwas komplizierteren Fall gedacht, bei dem man auf den Einsatz eines Stützpolymers nicht verzichten kann.

Die Fig. lc zeigt nun eine schematische Darstellung ähnlich zu Fig. la eines Erzeugnisses la gemäss einer Ausführungsform der Erfindung, das mit einem durch die zeichnerische Kurve umfassten Sicherheitsmerkmal 2 versehen ist, bestehend aus einem mindestens ersten Merkmalsstoff 3 an zwei verschiedenen Positionen 4a sowie 4b.

Die Fig. 2 zeigt ein Erzeugnis la nach Fig. lc auf einer Halterung 5, das zusammen mit einem Nachweisgerät 9a angeordnet ist. Das Erzeugnis bzw. Objekt la mit Sicherheitsmerkmal 2 ist ruhend auf einer Halterung 5 angeordnet, insbesondere fixiert. Dabei ist über die Halterung 5 ein bestimmtes Raumelement als Koordinatennullpunkt 6 definiert. Es ist auch möglich, dass der Koordinatennullpunkt 6 auf einer vordefinierten Stelle des Erzeugnisses la definiert ist. Der Koordinatennullpunkt 6 ist Ausgangspunkt für Ortsvektoren 7, die die Positionen der Merkmalsstoffe beschreiben. Die Projektion der Ortsvektoren zu den Positionen des mindestens einen ersten Sicherheitsmerkmals auf einer Ebene bildet eine erste Merkmalsinformation. Die Erfassungsebene 8a zwischen dem Erzeugnis 1 a und einem Nachweisgerät 9a für das Sicherheitsmerkmal 2 bildet eine erste Merkmal s informati on 10, die neben weiteren Informationen über das Erzeugnis la in einer Objektdatenbank 1 1 abgespeichert werden kann oder in Echtzeit oder zeitlich versetzt mit anderen Merkmalsinformationen, die sich in dieser Objektdatenbank befinden, verglichen werden kann.

Die Merkmalsinformationen können Muster sein, die sich aus der Lage der Ortsvektoren ergeben, oder auch andere Repräsentationen wie aus den Mustern errechnete Hash- Werte. Die Repräsentationen der Verteilungsmuster können optional verschlüsselt werden und damit als verschlüsselte Datensätze in einer Objektdatenbank abgelegt werden. Das Nachweisgerät 9a verfügt über eine Erfassungsfläche, die alle möglichen Projektionsorte 12a, 12b auf der Erfassungsebene mindestens teilweise erfassen kann. Dementsprechend befindet sich im Nachweisgerät ein Sensor mit geeigneter Flächenausdehnung. Das Nachweisgerät kann ein gewöhnlicher Bildsensor sein, der eine ausreichende Empfindlichkeit für die Emissionsfarbe des Merkmalsstoffes aufweist. Ein 16 Megapixel-Sensor mit vorgeschaltetem Bayersensor stellt beispielsweise 4 Millionen farbempfindliche Sensorpunkte zur Verfügung. Selbst wenn diese Zahl durch einen vorgeschalteten Antialiasing-Filter verringert wird, kann leicht eine Auflösung von 1000 x 1000 farbigen Bildpunkten erreicht werden. Wenn die Projektionsfläche, die der Sensor abdeckt, in einem Ausführungsbeispiel 10 cm x 10 cm beträgt, ist eine Ortsauflösung von 0.1 mm x 0.1 mm in jeder beliebigen Farbe möglich.

Es ist auch möglich, mit Auflösungen von bis zu 1 mm x 1 mm zu arbeiten. Bei Merkmalsstoffen, bei denen das Sicherheitselement durch eine optische Antwort wie Lumineszenz bereitgestellt wird, sind die genannten Auflösungen zielführend und leicht erreichbar. Bei magnetisch reagierenden Merkmalsstoffen sind gute Auflösungen nur durch direktes ohne nahezu direktes Anlegen von Sensoren an die Oberfläche des Gegenstandes/Erzeugnisses erreichbar. Insofern ergibt sich dort eine aufwendigere Prüfung oder eine weitaus eingeschränktere Auflösung. Bei dem Einsatz von magnetischen Sicherheitselementen ist ein Einbau unterhalb der Oberfläche des Gegenstandes möglich. Auch ist es möglich, die das Sicherheitselement aufbauenden Volumenelemente im Innern des Gegenstandes grösser zu machen als an der Oberfläche, so dass es für einen Fälscher nicht möglich ist, einen Hohlraum herzustellen und dann in einfacher Weise den Merkmalsstoff in den Hohlraum einzufüllen. Da spielt das Verfahren des Drucks bzw. schichtweisen Aufbaus des Erzeugnisses mit den vorbestimmten ersten und zweiten Materialien an den vorgesehenen Positionen in einem kombinierten Druckschritt seinen Vorteil aus, da dann grössere Volumenelemente im Innern des zu schützenden Gegenstandes vorgesehen sein können. Fig. 3 a zeigt eine Darstellung eines Erzeugnisses mit drei Sicherheitsmerkmalen ähnlich zu Fig. 2. Dabei zeigt Fig. 3b dazu die schematische Frontalansicht des Erzeugnisses nach Fig. 3a aus der Perspektive des Nachweisgerätes 9a. Fig. 3c zeigt dann die schematische Darstellung des durch das Nachweisgerät 9a detektierten Bildes des Erzeugnisses nach Fig. 3a.

Fig. 3a zeigt demgemäss ein Ausführungsbeispiel eines Erzeugnisses bzw. Objekts la mit drei Sicherheitsmerkmalen 2a, 2b, 2c ruhend auf einer Halterung 5, auf dem ein bestimmtes Raumelement als Koordinatennullpunkt 6 definiert ist. Hier sind es drei Untersicherheitsmerkmale, die durch eine gleiche oder unterschiedliche Merkmalseigenschaft 3 und deren Positionen auf dem Erzeugnis 4a, 4b und 4c auf der Oberfläche des Objektes bzw. Erzeugnisses definiert sind. Wenn nun gemäss Fig. 3b die Frontalansicht des Objektes aus einer möglichen Perspektive des Nachweisgerätes dargestellt wird sieht das Nachweisgerät 9a gemäss Fig. 3c auf der Erfassungsebene 8a das Sicherheitsmerkmal bzw. die Untersicherheitsmerkmale 2a, 2b und 2c, ggf. auch den Nullpunkt 6 innerhalb einer Erfassungsfläche 8b. Die Erfassungsfläche kann dabei definiert werden durch eine kreisförmige Optik mit einem angeschlossenen Sensor, z. B. einem Kamerasensor, der in der Lage ist, den detektierten Untermerkmalen Ortskoordinaten zuzuweisen, wie es z. B. bei einem CCD- Sensor oder CMOS-Sensor der Fall ist. Die Erfassungsfläche 8b kann aber auch eine andere Form, etwa rechteckig oder quadratische haben. Das Resultat der Detektion ist ein Verteilungsmuster der Merkmalsstoffe auf der Oberfläche des Objektes, das sich aus den Ortskoordinaten ergibt. Das Verteilungsmuster und die relevante Eigenschaft des Sicherheitsmerkmals, z. B. eine Lumineszenz bei 580 nm (Nanometer), sind spezifisch für das personalisierbare Sicherheitsmerkmal. Das Verteilungsmuster oder eine Repräsentation davon, auch eine verschlüsselte, sind als Datensatz auf einer Objektdatenbank zum Vergleich hinterlegt oder werden durch den Authentisierungsprozess auf dieser hinterlegt.

Es ist festzuhalten, dass die Sicherheitsmerkmale als unterschiedlich grosse Punkte dargestellt sind und zudem unterschiedliche Formen aufweisen. Beide Eigenschaften können als weitere Aspekte der Sicherheitsmerkmale detektiert und verwendet werden. Zusätzlich können die hier als „einfarbige" Punkte schwarz gedruckten Sicherheitsmerkmale 2a, 2b und 2c als Lumineszenzen bei unterschiedlichen Wellenlängen detektiert werden.

Die Fig. 4a, 4b und 4c zeigen eine Darstellung eines Erzeugnisses mit zwei Sicherheitsmerkmalen 2a und 2b ähnlich zu Fig. 2 und einem scannenden Nachweisgerät 9b. Das Erzeugnis bzw. Objekt la mit den Sicherheitsmerkmales 2a und 2b ist ruhend auf einer Halterung 5 angeordnet, auf dem ein bestimmtes Raumelement als Koordinatennullpunkt 6 definiert ist. Der Koordinatennullpunkt ist Ausgangspunkt für Ortsvektoren 7, die die Positionen der Merkmalsstoffe beschreiben. Die Projektion der Ortsvektoren zu den Positionen der mindestens ersten Sicherheitsmerkmale auf einer Ebene als Erfassungsebene 8a zwischen dem Erzeugnis la und einem Nachweisgerät 9b für das Sicherheitsmerkmal 2 bildet eine erste Merkmalsinformation 10, die neben weiteren Informationen über das Erzeugnis la in einer Objektdatenbank 11 abgespeichert werden können oder mit anderen Merkmalsinformationen, die sich in dieser Objektdatenbank befinden, verglichen werden können.

In dieser Ausführungsform kann das Nachweisgerät 9b die einzelnen Projektionsorte 12a, 12b nicht gleichzeitig erfassen, sondern muss die Projektionsorte einzelnen anfahren, wobei es entweder vorbestimmte Positionen anfährt oder in einem Suchmodus die gesamte Erfassungsebene scannt. Der Koordinatennullpunkt ist nicht unbedingt als physisch gekennzeichneter Punkt auf dem Erzeugnis oder einer Halterung zu verstehen, sondern kann auch ein definierter Ort in der Halterang bzw. Scanvorrichtung des Nachweisgerätes 9b sein. Es ist auch denkbar, den Koordinatennullpunkt 6 und die räumliche Lage (Position, Lage und Ausrichtung) des Nachweisgerätes als Parameter in der Software des Nachweisgerätes zu hinterlegen.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5a bis 5c ist die Erfassungsebene des Nachweisgerätes zylinderförmig gestaltet, wobei das Nachweisgerät 9b kreisförmig mit Ausrichtung auf die Mittelachse (z-Achse) und in 90°-Lage zur z-Achse des Erzeugnisses umfährt. Das Nachweisgerät kann in dieser Ausführungsform zur Verifikation der Untermerkmale 2a, 2b das Erzeugnis entweder so umfahren, dass die vorbestimmten Positionsorte 12a, 12b und ggf. auch der Koordinatennullpunkt 6 nacheinander abgefahren werden, oder dass die zylinderförmige Erfassungsebene systematisch gescannt wird. Die scannende Variante ist dann angebracht, wenn die Koordinaten der Untermerkmale 2a, 2b nicht vorab bekannt sind.

Die Fig. 5d zeigt eine Darstellung eines Erzeugnisses mit zwei

Sicherheitsmerkmalen ähnlich zu Fig. 2 und einem scannenden Nachweisgerät nach Fig. 5a in anderer Konfiguration. Dabei zeigt die Fig. 5d den Vorgang der Authentisierung, wobei sich ein drehendes Erzeugnis an einem Nachweisgerät schrittweise auf eine xy- Ebene rotierend vorbeibewegt und das Nachweisgerät 9b bei jedem Schritt einen Scan in z- Richtung vollfuhrt. Hier dreht sich also das Erzeugnis um seine Achse, während das Nachweisgerät linear in z-Richtung verschoben wird. Dabei können die Bewegungen (Drehung und Linearbewegung) gleichzeitig oder alternativ stattfinden.

Die Fig. 5e zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das Nachweisgerät 9c in einem Zug eine schmale detektorbreite Fläche ausgerichtet in z-Richtung erfasst und das Erzeugnis während einer Authentisierung schrittweise in der xy-Ebene bewegt währenddessen das Nachweisgerät 9c bei jedem Schritt einen in z-Richtung ausgerichteten Abschnitt der Projektionsfläche in einem Zug, quasi spaltenweise, erfasst. Diese Variante ist als praxisnahe Ausführungsform eine schnellere Variante der Ausführung nach Fig. 5d. Das Bezugszeichen 9c steht für den Array an zeilenweise angeordneten Sensoren, der für das spalten- respektive zellenförmig arbeitende Nachweisgerät steht. Die Fig. 5e zeigt die Darstellung eines Erzeugnisses mit zwei Sicherheitsmerkmalen ähnlich zu Fig. 2 und einem scannenden Nachweisgerät nach Fig. 5a in nochmals anderer Konfiguration.

Fig. 6a stellt die Herstellung des Erzeugnisses mit der Erzeugung der zugeordneten ersten Merkmalsinformation als Verfahrensablauf dar. Das Herstellungsverfahren gliedert sich dabei in die folgenden Schritte:

Schritt 21: Erzeugung eines digitalen Modells des Erzeugnisses mit einem geeigneten digitalen Design-Werkzeug bzw. CAD-Programm inklusive der Positionen der Untermerkmale, aus denen sich das kollektive Sicherheitsmerkmal zusammensetzt.

Schritt 22: Konvertierung des digitalen Modells in ein Programm zum Steuern des additiven Fertigungsprozesses.

Schritt 23: Druck bzw. schichtweiser Aufbau des Erzeugnisses mit den vorbestimmten Materialien. Der Druckvorgang wird optional protokolliert, wobei die im Protokoll enthaltene Datensätze direkt in eine Produktdatenbank hochgeladen werden können, die alle für jedes einzelne Produkt spezifische Daten enthält. Drucken umfasst hier als generischer Begriff 3 D-Herstellungsverfahren, insbesondere die hier genannten.

Schritt 24: Auspacken des Erzeugnisses, d. h. Entfernen des Erzeugnisses aus der Fertigungsanlage bzw. dem Arbeitsraum des 3 D-Druckers sowie Herrichten für den bestimmungsgemässen Gebrauch, beispielsweise das Befreien von Produktionsrückständen, Stützkonstruktionen und Stützpolymeren.

Fig. 6b visualisiert die Authentisierung des Erzeugnisses, wobei sich deren Ablauf im Wesentlichen durch die Schritte auszeichnet: Schritt 31 : Fixierung des Erzeugnisses auf einer Haltevorrichtung.

Schritt 32: Positionierung des Nachweisgerätes nach vorbestimmten Angaben, insbesondere nach Angaben aus der Produktdatenbank. Es ist auch möglich, verschiedene Positionierungen nacheinander anzufahren, sozusagen auszuprobieren, welche spezifische Kombination von Sicherheitsmerkmalen an dem Muster realisiert sein könnte.

Schritt 33: Registrierung der relevanten Merkmalseigenschaften und Positionen aller Untermerkmale.

Schritt 34: Vergleich der aufgenommen Daten mit den Daten über Merkmalseigenschaften und Merkmalspositionen aus der Produktdatenbank.

Schritt 35: Erstellung eines Berichtes über das Ergebnis der Authentisierung.

Schritt 36: (optionale) Abspeicherung des Authentisierungsergebnisses selbst, vorzugsweise zusammen mit dem Ort und dem Zeitpunkt des Authentifizierungsvorgangs sowie mit der Identität des Prüfers bzw. des Prüfgerätes, in der Produktdatenbank.

Die Schritte 32 bis 34 können auch iterativ mehrfach angefahren werden, wenn bei dem untersuchten Muster verschiedene spezifische Kombination von Sicherheitsmerkmalen realisiert sein könnten, so dass verschiedene Positionierungen nacheinander anzufahren sind, von denen dann nur eine alle Sicherheitsmerkmale aufweist.

Es ist auch möglich, dass in einem gröberen Scan zuerst leichter feststellbare Sicherheitsmerkmale überprüft werden und dann in einem zweiten Scanschritt weitere Sicherheitsmerkmale, die eine andere Sensoreinstellung und/oder eine erhöhte Auflösung erfordern.

Die Fig. 7a zeigt eine schematische Ansicht eines teilweise fertiggestelltes Erzeugnis lc in einem Stadium, bei dem ein Merkmalsstoff 3 mit einer Extrusionsdüse 13a aufgebracht wird, indem ein Filament 14a aus einem den mindestens ersten Merkmalsstoff 3 enthaltenden Polymer in eine definierte Position extrudiert wird. Währenddessen extrudiert eine Extrusionsdüse 13b ein Konstruktionspolymer, aus dem das eigentliche Erzeugnis besteht. Das Konstruktionspolymer wird über ein Filament bestehend aus dem Konstruktionspolymer 14b aufgebracht. Das Erzeugnis in Fertigung lc ruht auf einem thermostatisierten Druckbett 15.

Die Fig. 7b zeigt ein teilweise fertiggestelltes Erzeugnis ld in einem frühen

Aufbaustadium, in dem noch keine Merkmalsstoffe in das Erzeugnis eingebracht werden. Die Extrusionsdüse 13a mit dem den Merkmalsstoff enthaltenden Filament 14a ist nicht in Betrieb, quasi auf Wartestellung. Hingegen ist neben der Extrusionsdüse, die das Konstruktionspolymer 13b aufbringt, eine weitere Extrusionsdüse 13c in Betrieb, die gleichzeitig mit der das Konstruktionspolymer aufbringenden Düse 13b ein Stützpolymer aufbringt, das durch das entsprechendes Filament 14c zugeführt wird. Das Stützpolymer dient dazu das Erzeugnis während seiner Herstellung zu stabilisieren, beispielsweise um Kavitäten auszufüllen. Nach Abschluss des Fertigungsprozesses wird dieses entfernt, da das fertiggestellte Erzeugnis der Stabilisierung durch das Stützpolymer nicht mehr bedarf.

Bei einem solchen Filament mit einem Merkmalsstoff, kann es sich um einen sogenannten Up-Converter handeln, der nach Stimulation mit einem IR-Laser eine grüne Lumineszenz aufweist. Zur Erhöhung der Quantenausbeute - jedoch nicht zwingend - wird ein transparentes Polymer als Matrix für den Merkmalsstoff gewählt. Aufgrund der geringen räumlichen Ausdehnung des Sicherheitsmerkmals fällt diese Transparenz in der ansonsten gefärbten Umgebung des Sicherheitsmerkmals nicht auf.

Andere Merkmalsstoffe sind ebenfalls einsetzbar wie Down-Converter (die eine Lumineszenz bei höheren Wellenlängen zeigen), IR-Pigmente, Pigmente mit metameren Farben oder fototrope Substanzen. Ganz allgemein sind alle Merkmalsstoffe für eine Sicherheitsfunktion praktikabel, die mit einer elektromagnetischen Strahlung bzw. mit elektromagnetischen Feldern wechselwirken, in dem sie von dieser Strahlung bzw. den Feldern angeregt werden oder diese in charakteristischer Weise reflektieren, so dass eine für den Merkmalsstoff typische Antwortreaktion mit geeigneten Messgeräten (Nachweisgeräten) festgestellt werden kann. Eine solche Antwortreaktion kann eine Lumineszenz sein, eine veränderte Farbwirkung, eine Magnetisierung etc. Die elektromagnetische Strahlung kann durch verschiedene Parameter für den Merkmalsstoff spezifisch wirken, beispielsweise Frequenz, Feldstärke, Polarisierung, ggf. Pulseigenschaften, etc. Schließlich sind auch Merkmalsstoffe geeignet, die sich mit einem akustischen Verfahren verifizieren lassen, insbesondere durch Ultraschall. Eine Grundvoraussetzung ist jedoch, dass die relevante Eigenschaft eines in Frage kommenden Merkmalsstoffes mit dem Nachweisgerät nahezu berührungsfrei ohne Beschädigung des Originalerzeugnisses festgestellt werden kann.

Andere Filamentdurchmesser wie z. B. 2.85 mm sind auch möglich.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden eines oder mehrerer dieser das

Sicherheitselement umfassende Volumenelement in einer definierten Position in das Erzeugnis integriert. Die Kenntnis der Position der Markierung und die Verifikationsmethode der Eigenschaften des Merkmalsstoffs sind für eine spätere Authentisierung erforderlich.

Das Verifikationsverfahren besteht beispielsweise aus den Eigenschaften des Sicherheitsmerkmals, den daraus resultierenden Prüfkriterien sowie einer Berechnungseinheit in einer Kontrolleinheit zur Errechnung des Ergebnisses.

Direkt nach Beendigung des Druckvorgangs wird der mit dem Merkmalsstoff markierte Gegenstand ausgepackt, wobei das Auspacken die Entfernung des Gegenstands aus der Druckeinrichtung inkl. der Befreiung von Produktionsrückständen wie Pulver, Stützpolymere, etc. umfasst, und steht anschliessend für seine bestimmungsgemässe Verwendung oder auch zu einer Authentisierung zur Verfügung. Die Verifikation des Up- Converters erfolgt mit einem IR-Laser, der in einem Ausführungsbeispiel als handlicher Laser-Pointer zur Verfügung stehen kann. Eine Lumineszenz an der vorbestimmten Stelle stellt den positiven Verifizierungsbefund dar. Das Ergebnis kann - muss jedoch nicht zwingend - abgespeichert oder dokumentiert werden.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel wird das digitale Modell des Gegenstandes mit einer geeigneten Software wie Autodesk 123D design oder Blender erzeugt und mit einem weiteren geeigneten Programm, z. B. Slic3r in 3 D-Druckdaten konvertiert. Es ist darauf zu achten, dass die verwendete Software 3 D-Drucker hier mindestens drei Extrusionsdüsen bzw. deren simultanen Betrieb unterstützt. Der verwendete 3 D-Drucker ist in diesem Fall ein Gerät in Trial-Extruder- Ausführung, wobei der Gegenstand im Wesentlichen aus einem ersten Polymer hergestellt wird. Auch in diesem Beispiel ist das Polymer ABS (Acryl-Butyl-Styrol-Polymer), das dem Drucker als Filament mit dem Stärkemass von 1.75mm zugeführt wird. Das Erzeugnis bzw. das Druckgut enthält jedoch im Gegensatz zum ersten Beispiel sehr filigrane Strukturen. Um ein gutes Druckergebnis zu erhalten wird mit dem zweiten Druckkopf ein Stützmaterial extrudiert, geeignet ist z. B. PVA (Polyvinylalkohol) mit einer Drucktemperatur von 190°C. Nach Auspacken des frisch gedruckten Erzeugnisses wird dasselbe mit Wasser gespült, bis alle Reste des PVA-Materials aus dem Druckgut entfernt worden sind. Der dritte Druckkopf dient schliesslich der Applikation des den Merkmalsstoff enthaltenden Thermoplasten. Der Merkmalsstoff kann in diesem Beispiel identisch mit demjenigen aus dem ersten Ausführungsbeispiel sein. In diesem Fall wird die Authentisierung gleich wie im ersten Ausfuhrungsbeispiel durchgeführt.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist ein nach dem vorherigen Ausführungsbeispiel gefertigter Gegenstand eine hochkomplexe Topologie auf, die ausserdem beim Originalhersteller mit geringen Toleranzen in die materielle Formgebung umgesetzt wird, um die einwandfreie Funktion des Gegenstandes sicherzustellen. Wenn jetzt überdies bekannt ist, dass Imitate im Umlauf sind, die eine täuschend ähnliche Gestalt aufweisen, jedoch bei genauer Überprüfung andere Masse und Toleranzen aufweisen und damit als Funktionselement zu Störungen im Dauerbetrieb neigen, kann in einem solchen Fall die Formgebung des Gegenstandes in den Authentisierungsprozess mit einbezogen werde. In einer Datenbank, die die grundlegenden Daten für die Authentisierung des Erzeugnisses enthält, sind neben der Position des Sicherheitsmerkmals auf dem Erzeugnis, den Prüfkriterien und des Algorithmus zur Errechnung des Ergebnisses der Authentisierung auch ein digitales Modell hinterlegt. Die Verifikation der Echtheit besteht in diesem Ausführungsbeispiel darin, dass die Formgebung des Gegenstandes mit einem 3 D-Scanner abgetastet wird und infolge dessen ein digitaler Datensatz geschaffen wird, der mit dem digitalen Modell des Originalerzeugnisses verglichen wird. Der Ort des Sicherheitsmerkmals ist dabei eine definierte Koordinate im digitalen Modell des Gegenstandes. Die Prüfvorrichtung für das Sicherheitsmerkmals orientiert sich an der abgespeicherten Position, um an diesem Ort die Verifikation vorzunehmen. Dieser Vorgang kann sowohl manuell als auch automatisiert durchgeführt werden.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Gegenstand mit Hilfe eines schichtweise arbeitenden Verfahrens, etwa des selektive Lasersinterns, aufgebaut. Das definierte Volumenelement ist in diesem Fall eine Schicht, die den Merkmalsstoff enthält. Das Konstruktionsmaterial kann sowohl mit einer Rolle oder einem Rakel zugeführt werden, während eine zweite Schicht, die als Sicherheitsmerkmal dient mit einem Rakel aufgetragen wird. Dieses Verfahren empfiehlt sich für rein metallische Gegenstände. Es z.B. denkbar als Merkmalsstoff geeignete Seltenerdmetalle in ein metallisches Substrat, das mit dem zweiten Rakel aufgebracht wird, einzubringen. Bei der Verifikation der Echtheit des Gegenstandes würde man in einem mit einem NIR-Laser bestrahlten Bereich eine sichtbar lumineszierende Linie erkennen können.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Gegenstand mit Hilfe eines Verfahrens gedruckt, das auf der Verfestigung eines Pulvermaterials mit Hilfe eines Binders beruht (Binder Jetting). Ähnlich wie beim Lasersintern (SLS) oder anderen Pulverbettverfahren wird der dreidimensionale Gegenstand dadurch aufgebaut, dass an ausgewählten Ortskoordinaten Pulvermaterial verfestigt wird. Kommerziell erhältliche Geräte für das Binder Jetting kombinieren den Binder mit farbigen Tinten, um auf diese Weise farbige Objekte zu rekonstruieren. Es ist für diese Form des 3 D-Drucks auch die Bezeichnung 3D-Inkjet gebräuchlich. Geräte nach diesem Arbeitsprinzip sind z. B. von 3DPandoras oder 3DSystems erhältlich. Ein definiertes Volumenelement, das als Ort für das Sicherheitsmerkmal bzw. ein Untermerkmal vorgesehen ist, wird bei dieser Anwendung von einer einen Merkmalsstoff und den Binder enthaltenden Tinte aufgebaut. Die Tinte kann - muss jedoch nicht zwingend - neben dem Merkmalsstoff und dem Binder Farbstoffe oder Farbpigmente enthalten. Es ist z. B. denkbar, in einem einfachen Fall den Merkmalsstoff als ein Schwarz mit einer hohen Absorption im IR zu gestalten und dem Sicherheitsmerkmal die Gestalt eines Matrix-Barcodes zu verleihen. In einer ansonsten schwarzen Einfärbung mit geringerer IR- Absorption als der Matrix-Barcode wäre der matrix-Barcode mit dem bloßen Auge nicht oder nur schwer sichtbar, jedoch unter IR- Licht gut mit dem Auge erkennbar.

Der Ort des Sicherheitsmerkmals auf der Oberfläche des Erzeugnisses kann nun wie folgt ermittelt werden:

A) mit Hilfe einer ortsfesten, dauerhaft festgelegten Positionierung des Prüfgerätes und einerseits einem Anschlag der dazu dient, das Erzeugnis in der für die Prüfung korrekten Lage zu fixieren Gewissermassen handelt es sich dabei dreidimensionale Schablone, um eine Diese Art der Verifikation ist recht simpel und für die Verifikation von Serienprodukten geeignet. Das Einfügen und Messen kann sowohl manuell als auch automatisiert betrieben werden, beispielsweise durch einen Roboter, der die Erzeugnisse in eine solche Schablone einlegt und nach dem Verifikations- bzw. Prüfvorgang dieser Wieder entnimmt. Dieser Ablauf kann sehr gut programmgesteuert durchgeführt werden. Einen höheren Automatisierungsgrad und eine grössere Flexibilität der Verifikationseinrichtung lässt sich dadurch erreichen, indem ein solcher kameragesteuerter Roboter über eine Mustererkennung verschiedene Erzeugnisse von einem Fliessband oder einem Auffangbehälter entnimmt und diese gegebenenfalls in unterschiedliche Prüfeinrichtungen einlegt.

B) mit Hilfe eines Prüfgerätes, das nach Erkennung des Erzeugnisses aufgrund einer Seriennummer oder einer anderen individuellen Eigenschaft des Erzeugnisses das Prüfgerät eine bestimmte Position anfahren lässt, um die Verifikation vorzunehmen. Ein solches Verfahren ist insbesondere für eine Verifikation von Einzelstücken geeignet, die Markierungen individuell an verschiedenen Orten tragen können. Das Prüfgerät muss den Verifikationsort auf der Oberfläche des markierten Erzeugnisses nicht unbedingt automatisch anfahren. Ein Prüfer kann dies auch manuell machen, sofern ihm eindeutige Unterlagen, z. B. in Form einer dreidimensionalen (perspektivischen) Zeichnung, vorliegen, die den markierten Ort eindeutig kennzeichnen.

C) mit Hilfe eines tomografischen Verfahrens, das das Erzeugnis quasi als 3D- Röntgenbild erfasst und das gesuchte Merkmal in einem Zug erkennt. Ein solches Verfahren kann sowohl mit einem Tomografiegerät mit bewegliche Teilen wie ein Goniometer funktionierend als auch mit einem Tomografiegerät ohne bewegliche Teile zum Bespiel wie ein Röntgengerät arbeitend (Computertomografie) arbeiten. Ein solches Verfahren wäre auch in einer Form gemäss Fig. 5e denkbar, wobei das array-förmig aufgebaute Nachweisgerät 9c durch einen weiteren die Gestalt des Erzeugnisses erfassenden Sensor, z. B. einen Ultraschallsensor, ergänzt würde. Industrielle CT- Verfahren sind im Produktentstehungsprozess üblich und werden auch für den 3 D-Druck empfohlen. (Julia Kroll et al, Industrielle Computertomographie im Produktentstehungsprozess - Am Beispiel des Kunststoff-Lasersinterns, ndt.net). Ein tomografisches Verfahren erlaubt auch Sicherheitsmerkmal zu detektieren, die sich innerhalb des Erzeugnisses bzw. unter der Oberfläche befinden, beispielsweise ein Volumenelement aus einem Polymermaterial mit abweichender Dichte im Vergleich zu dem umgebenden Material. Ein tomografisches Verfahren lässt sich insbesondere gut für eine Einzelstückprüfung anwenden.

Notwendiger Bestandteil aller Verifikationsverfahren ist die Kenntnis über den Ort des Sicherheitsmerkmals, der in irgendeiner Form kennzeichnend für das Einzel- oder Serienprodukt festgelegt ist als Koordinate hinterlegt ist. Die für das Erzeugnis typische Koordinate kann sich im Prüfgerät selbst, das sowohl ein mobiles, halbstationäres oder stationäres Gerät sein kann, in einem einer dezentralen oder zentralen Datenbank oder in der Cloud abgelegt sein. Eine Koordinate im erfmdungsgemässen Sinne kann auch auf einem Produktdatenblatt notiert sein. Unter einer Datenbank ist damit nicht ausschliesslich eine elektronische bzw. digitale Datenbank zu verstehen, sondern der Begriff kann auch für eine Papierablage stehen.

Desweiteren ist allen Verifikationsverfahren gemeinsam, dass der 3 D-Drucker dazu befähigt ist, an einer ausgewählten Stelle des herzustellenden Erzeugnisses das Sicherheitsmerkmal zu applizieren. Dazu sind beispielsweise alle Geräte nach dem FDM- Verfahren mit einem mindestens zweiten Extrusionskopf geeignet (z. B. handelsübliche Geräte von Airwolf 3D (Airwolf HD2x), Mankati (Fullscale XT Plus), 3D Systems (CubePro Duo und CubePro Trio) oder Builder 3D (Builder Dual) geeignet) oder Geräte mit einem Mehrfachextrusionskopf z. B. gemäss der Stratysys Polyjet-Technologie geeignet.

Desweiteren wird das Ergebnis der Verifikation der Echtheit des Erzeugnisses - mindestens als Ja/Nein- Aussage - ausgegeben und optional in der Datenbank gespeichert. Ein erweitertes Ergebnis einer Verifikation des Sicherheitsmerkmals in dem definierten Volumenelement mit einem Verfahren beinhaltet Eigenschaften des Merkmalsstoffs für seine Anwendung als Sicherheitsmerkmal. Ein Beispiel sind die spektralen Parameter des Merkmalsstoffes, etwa die Lumineszenz bei einer bestimmten Wellenlänge.

Bei einer Datenbankspeicherung des Verifikationsergebnisses kann als weiterer

Sicherheitsvorteil auch die Anzahl der Verifikationen mit ihren jeweiligen Ergebnissen abgespeichert werden. Weitere Zusatzdaten wie die Geo- Daten oder die Identität des Prüfers sind denkbar und verfeinern die optional mögliche statistische Auswertung der Verifikationsergebnisse.

Das mittels 3 D-Druck applizierte S i cherheitsmerkmal wird so in dem Gegenstand integriert, dass die dreidimensionale Gestalt des Gegenstandes sich nicht von seiner unmarkierten Variante unterscheidet. Damit bleibt die Formgebung des Gegenstandes, die für die Funktion des Gegenstandes ausschlaggebend sein kann, von der Markierung unbeeinträchtigt. Damit ist das Sicherheitsmerkmal nicht taktil erfassbar und eignet sich so beispielsweise nicht als Basis für eine Blindenschrift. Es ist jedoch der Fall denkbar, dass ein sehr subtil erfassbares taktiles Merkmal in ein Erzeugnis integriert wird. Das ist ein Spezialfall, bei dem die Ausgabe des Verifikationsergebnisses schlicht die Feststellung ist, dass sich an einem bestimmten Ort der erwartete taktile Eindruck entsteht.

Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst in einer Ausführung im Wesentlichen aus den Verfahrensschritten:

Erstellen eines digitalen Modells des Gegenstandes durch ein CAD-Verfahren oder einen 3D-Scan,

Festlegen eines definierten Volumenelementes durch die Ortskoordinaten in dem digitalen Modell des Gegenstandes,

- 3 -Druck des Gegenstandes mit einem 3 D-Drucker mit mindestens zwei Druckköpfen nach Massgabe des digitalen Modells, wobei der mindestens eine zweite Druckkopf reserviert ist für die Applikation eines Druckmaterials mit einem Merkmalsstoff mit einer definierten Eigenschaft, um in dem definierten Volumenelement ein Sicherheitsmerkmal zu erzeugen. Die Druckköpfe können auch in einem Mehrfach- Druckkopf integriert sein.

Verifikation des Sicherheitsmerkmals in dem definierten Volumenelement mit einem Verfahren, das die Eigenschaften des Merkmalsstoffs für seine Anwendung als Sicherheitsmerkmal erkennt.

Vergleich der Soll/Ist-Werte der definierten Eigenschaft des Merkmalsstoffes, und schliesslich optional:

Ausweisen des Ergebnisses als solches, z. B. auf einem Display, durch Ausdruck oder durch Abspeichern (wobei die Verknüpfung hier kein ausschliessliches„oder" ist).

BEZUGSZEICHENLISTE

la Vollständiges bzw. fertiggestelltes Erzeugnis

lb Vollständige bzw. fertiggestelltes Erzeugnis mit einem zusätzlichen Hohlraum lc Teilweise fertiggestelltes Erzeugnis in einem Produktionsstadium, in dem gerade ein Merkmalsstoff eingebracht wird

ld Teilweise fertiggestelltes Erzeugnis in einem Produktionsstadium, in dem gerade ein Hohlraum mit einem Stützpolymer aufgefüllt wird.

2 Sicherheitsmerkmal

2a-c Untersicherheitsmerkmale

3 Erster Merkmalsstoff

4a-c Positionen im Erzeugnis, an denen Merkmalsstoff eingefügt wird

5 Halterung für das Erzeugnis

6 Koordinatennullpunkt

7 Ortsvektoren

8a Erfassungsebene, auf die die Positionen der Merkmalsstoffe projiziert werden 8b Erfassungsfläche des Nachweisgerätes

9a Nachweisgerät mit einer Erfassungsfläche, die das Produkt, das auf die Erfassungsebene projiziert wird als Ganzes oder wesentliche Teile davon überdeckt und damit das gesamte Sicherheitsmerkmal mit einer Aufnahme erfasst

9b Nachweisgerät, das nur jeweils eine Position gleichzeitig erfasst

9c Nachweisgerät mit einer Erfassungsfläche, die einen schmalen Bereich entlang der z- Achse des Erzeugnisses abdeckt

10 Merkmalsinformation 11 Objektdatenbank

12a-c Projektionsorte

13a Extrusionsdüse für den Merkmalsstoff

13b Extrusionsdüse für das Konstruktionspolymer

13c Extrusionsdüse für das Stützpolymer

14a Filament mit Merkmalsstoff

14b Filament aus Konstruktionspolymer

14c Filament aus Stützpolymer

15 Druckbett (geheizt mit Temperaturregelung)

21 Erzeugung des digitales Modell des Erzeugnisses

22 Konvertierung des digitalen Models in einen Programmcode zur Steuerung des SD- Druckers bzw. der Vorrichtung für das additive Herstel lungsverfahren

23 Druck bzw. schichtweiser Aufbau des Erzeugnisses

24 Entfernen des Erzeugnisses aus der Fertigungsanlage und Befreiung von Produktionsrückständen, Stützkonstruktionen und Stützpolymeren

31 Fixieren des Erzeugnisses auf einer Haltevorrichtung in einer vorgegebenen Art und Weise

32 Positionieren des Nachweisgerätes

33 Registrieren der Merkmalseigenschaften durch das Nachweisgerät. Dieser Schritt wird ggf. mehrfach ausgeführt

34 Vergleich der durch das Nachweisgerät aufgenommenen Daten zur Charakterisierung des Sicherheitsmerkmals mit Datensätzen aus der Obj ektdatenbank

35 Erstellen eines Authentisierungsberichtes

36 Abspeichern des Authentisierungsergebnisses zusammen mit weiteren Daten für weitergehende Auswertungen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Dreidimensionales Druckverfahren für die Herstellung eines mit mindestens einem, aus einem mindestens ersten Merkmalsstoff bestehenden, ersten Sicherheitsmerkmal gegen Fälschungen geschützten Erzeugnisses mit den folgenden Verfahrensschritten:

Bereitstellen eines digitalen 3D-Modells des zu erstellenden Erzeugnisses,

Bereitstellen der Positionen für den mindestens ersten Merkmalsstoff für das mindestens erste Sicherheitsmerkmal,

Bereitstellen des digitalen Modells als ein Programmcode zur Steuerung eines SD- Druckers,

Bereitstellen von mindestens einem ersten vorbestimmten Material für den 3D-

Druck.

Bereitstellen von mindestens einem zweiten vorbestimmten Material aus dem mindestens einen Merkmalsstoff bzw. diesen enthaltend,

Druck bzw. schichtweiser Aufbau des Erzeugnisses mit dem mindestens einem ersten vorbestimmten Material,

Vorsehen des mindestens einen Merkmalsstoffes an den vorgesehenen Positionen,

Entfernen des Erzeugnisses aus der Fertigungsanlage bzw. dem Arbeitsraum des 3D-Druckers sowie dem Herrichten für den bestimmungsgemässen Gebrauch,

dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen des mindestens einen zweiten vorbestimmten Materials umfasst:

Bereitstellen von mindestens einem zweiten vorbestimmten Material für den SD- Druck, wobei das mindestens zweite Material den mindestens einen Merkmalsstoff umfasst,

und dass die Schritte des Druckens bzw. Aufbaus und des Vorsehens zusammengefasst werden:

Druck bzw. schichtweiser Aufbau des Erzeugnisses mit den vorbestimmten ersten und zweiten Materialien an den vorgesehenen Positionen in einem kombinierten Druckschritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen des 3 D-Modells das Erzeugen des digitalen 3 D-Modells durch ein CAD- Verfahren umfasst, insbesondere durch ein CAD- Verfahren, einen 3D-Scan oder durch einen abgespeicherten Datensatz.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bereitstellen der Positionen des Merkmalsstoffs das Festlegen der Ortskoordinaten im digitalen 3D-Modell des Gegenstandes umfasst.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen des digitalen Modells das Konvertieren der Modelldaten in den Programmcode umfasst.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die relevanten Merkmalseigenschaften von dem oder den Merkmalsstoffen und ihrer oder ihren Positionen im Erzeugnis in einer Produktdatenbank gespeichert werden.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Kontrolleinheit vorgesehen ist, die je hergestellten Gegenstand den oder die Orte des bzw. der definierten Volumenelemente vorherbestimmt, entweder aus einer Datenbank oder durch einen Zufallsgenerator aus einer vorbestimmten Menge an Orten; und/oder wobei der oder die vorbestimmten Volumenelemente mindestens teilweise Oberflächenabschnitte des herzustellenden Gegenstandes bilden, und/oder wobei der oder die Merkmalsstoffe Up- Converter und/oder Down-Converter sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Produktdatenbank dezentral in einem mobilen oder stationären Gerät angelegt ist oder wobei die Datenbank zentral in einem Server angelegt ist oder wobei die Datenbank in der Cloud angelegt und über verschiedene Server zugänglich ist.

8. Verfahren zur Authentisierung eines mit mindestens einem ersten Sicherheitsmerkmal gegen Fälschungen geschützten Erzeugnisses mit den folgenden Verfahrensschritten:

Optionales Anordnen des Erzeugnisses auf einer Haltevorrichtung,

Positionierung eines Nachweisgerätes in einer oder mehreren vorbestimmten Positionen relativ zum Erzeugnis,

Registrierung der relevanten Merkmalseigenschaften von dem oder den Merkmalsstoffen und ihrer oder ihren Positionen im Erzeugnis,

Vergleich der aufgenommen Daten mit den Daten über Merkmalseigenschaften und Merkmalspositionen aus einer Produktdatenbank, und

Erstellung eines Berichtes über das Ergebnis der Authentisierung.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Positionierung des Nachweisgerätes nach Datenangaben aus der Produktdatenbank vorbestimmt wird, wobei optional die Datenangaben im oder auf dem Erzeugnis, vorzugsweise verschlüsselt, niedergelegt sind.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Bericht zu dem Authentisierungsergebnis abgespeichert wird, wobei der Bericht optional zusammen mit dem Ort und dem Zeitpunkt des Authentifizierungsvorgangs und mit der Identität des Prüfers bzw. des Nachweisgerätes in der Produktdatenbank abgespeichert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Bericht einen Vergleich der Soll/Ist-Werte der definierten Eigenschaft des oder der Merkmalsstoffe umfasst.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei bei einer vorbestimmten Einstrahlung die Intensität der Sensorantwort von jedem definierten Volumenelement gemessen und mit entsprechenden in der Produktdatenbank gespeicherten Sollwerten verglichen wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Authentisierungsergebnis eine Ja/Nein Entscheidung umfasst.

14. Set von mindestens zwei vorbestimmten Materialien für den 3 D-Druck nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens ein Material den mindestens einen Merkmalsstoff umfasst.