WO2017191008A1 - Verfahren zur ausbildung und detektion von sicherheitselementen auf der oberfläche eines bauteils oder in einem bauteil, und system zur detektion dieses sicherheitselements - Google Patents

Verfahren zur ausbildung und detektion von sicherheitselementen auf der oberfläche eines bauteils oder in einem bauteil, und system zur detektion dieses sicherheitselements Download PDF

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Robert Baumann
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Technische Universität Dresden
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Definitions

  • the invention relates to a method for the formation and detection of security elements on the surface of a component or in a component, and to a system for detecting the security element.
  • Security features on or in products that prove the authenticity are used to protect against counterfeiting and the unauthorized reproduction of a manufacturer's products. Such security features can also be used for product tracking in production or for documentation of the life cycle of the component, in particular for safety-relevant spare parts.
  • structures or security elements can be created on the surface of a component or incorporated within a component become.
  • simple structures in the form of a bar code or the like can be applied.
  • EP 1 500 521 A2 describes security elements with machine-readable
  • the security feature is machine-readable and preferably magnetically coded.
  • This magnetic feature is created by, for example, printing a resist layer containing magnetic particles on a film and overprinting it with additional white, colored or luminescent varnishes.
  • this security elements are provided that contain machine-readable features and are not visible to the naked eye, but this is always a slide needed.
  • These films are usually used on value documents, on data carriers, on banknotes or special seals and ID cards. Thus, the production of these films does not take place at the said manufacturer of the products, which gives him the opportunity is taken to create own structures and pictures. Since these films are produced in large quantities, there can be no product-specific labeling for product tracking, as this would have to be integrated into the manufacturing process of the manufacturer.
  • RFID radio-frequency identification
  • a disadvantage of the known methods and security elements is that their positioning on the component is recognizable and the security elements can be imitated, since they can be perceived with the naked eye.
  • films or security elements which are introduced into the component or applied to the component, additional considerable effort in the production of the products and the manufacturer lacks the possibility of customization of product-specific security elements.
  • a component of a magnetic, in particular a ferromagnetic or ferrimagnetic material is formed.
  • the component is formed from a non-magnetic, in particular a non-ferromagnetic material, and on the surface of the component or in the interior of the component, a layer or a region of a magnetic material or of a material different from the component material is formed.
  • a security element is placed on or on the surface of the component or in the
  • At least one removal lane, at least one heat-affected region and / or at least one remelted treatment lane is / are formed by a locally and geometrically defined material removal or energy input on / on the surface of a component along a predetermined contour corresponding to the respective security feature.
  • a magnetic material differing from the material of the component is introduced into the component at at least one predetermined position.
  • At least one magnetic field penetrating into the component is generated by means of a magnetization unit and / or a magnetic flux is generated in the magnetization unit, which penetrates into the component.
  • the magnetic stray fields occurring on the security element as a result of the at least one magnetic field are detected by a detection unit, and the measurement signals detected by the detection unit are transmitted to an evaluation unit having an image processing or pattern recognition system.
  • the removal of material and / or an energy input can be effected by a nen energy beam, preferably by a laser, electron or ion beam can be achieved.
  • the at least one removal track can advantageously should be filled at least partially with a material that differs from the component material, preferably a non-magnetic material.
  • a powdery or viscous material which is preferably at least partially sintered or fused together as a result of a heat treatment, can be used.
  • the heat treatment can be carried out in an oven or with an energy beam, preferably with the previously used energy beam.
  • the removal track can also be a paste in which, for example, particles of metal, oxide, carbide, nitride and / or a polymer is / are incorporated.
  • a system with which the method according to the invention can be carried out has a magnetization unit with which at least in the region of the component in which a security feature has been formed, a magnetization of a magnetic material present there can be achieved, a detection unit for detecting components generated in the component magnetic stray fields, and an evaluation unit with image processing or pattern recognition system for the evaluation or detection of the detected magnetic stray fields, and for checking whether the detected measurement signals agree with a specification for a security feature or not on.
  • the focal spot of a laser beam may be moved over the component to form a security element at a feed rate in the range of 0.1 m / s to 22 m / min.
  • the selected laser power may preferably be in the range of 50 W to 5000 W.
  • the diameter of the focal spot in the focal plane should be in the range of 10 ⁇ to 1000 ⁇ .
  • a suitable wavelength of a solid-state laser used can be 0.34 ⁇ to 10.6 ⁇ .
  • the geometry of the removal and thus of the security feature to be formed can be influenced.
  • a heat-affected area can be formed in the area around the actual removal track in which the micromagnetic structure of the material changes.
  • a component is produced by means of a generative manufacturing process. During the process, a further material is locally and geometrically defined introduced into the component and / or recesses are formed in the component.
  • An introduced into the component further material should be formed of a non-magnetic material or a different material of the component magnetic material.
  • a magnetic material may, for example, be an iron alloy in which at least one of the following chemical elements is present besides iron: cobalt, nickel, chromium and manganese, silicon and aluminum.
  • the further material can be introduced into the component in powder form with a particle diameter of not more than 100 ⁇ m, preferably of not more than 20 ⁇ m.
  • the other material can be heated to above its melting point and the particles are fused together.
  • Powdered material can also be covered with a cover layer if it has been introduced into a removal track.
  • Machine-readable one-, two- or quasi-three-dimensional information such as barcodes or matrix codes, can be formed on the security element.
  • magnetic fields penetrating into the component are generated by means of a magnetization unit.
  • the stray fields forming thereby are detected by a detection unit and sent to an evaluation unit with image processing or pattern recognition system transmitted.
  • the evaluation unit with image processing or pattern recognition system determines the security element from the detected stray magnetic fields.
  • a graphic representation of the detected security element or a statement as to whether this security element coincides with a specification can be transmitted to a display device connected to the evaluation unit.
  • a security element formed in the method according to the invention can be designed as part of a product and / or company code visible to the naked eye. Alternatively or at the same time, without additional aids, it should not be visible to the naked eye and / or feel tactile. It can not be detected without a suitable detection system. Thus, the position of the feature on the component and also the security element as such remains hidden, and thus can not be easily imitated.
  • a cover layer in particular as a lacquer or as an insulating layer, can additionally be applied to the component surface and thus also to the security element. This should not have any influence on the magnetization changed in the area of the security feature during the development of the security feature, and preferably should not be optically opaque.
  • a cover layer should be used if, for example, a material removal with an energy beam has been locally and geometrically defined, in which at least one recess has been formed in the surface of a component, and the at least one recess at least partially with a magnetic material, in a non-magnetic component material , or a different magnetic material in a magnetic component material, is filled.
  • a system for use in the method according to the invention is composed of a magnetization unit, a detection unit, an evaluation unit formed with image processing or pattern recognition system and possibly a connected to the evaluation unit display device.
  • magnetic fields are introduced into the component, so that magnetic stray fields form on and around the security element. This can be achieved by the induction of magnetic flux into the device or by means of static magnetic fields.
  • the detection unit detects the stray magnetic fields forming in the component and transmits them to the evaluation unit.
  • the detection unit may comprise a magneto-optical sensor used together with an additional magnetic layer having high anisotropy, e.g. in DE 40 21 359 AI is described as a Kerr microscope, or contain at least one spatially resolved detecting inductive or capacitive sensor.
  • a resolution in the range of 5 ⁇ to 100 ⁇ , preferably in the range of 5 ⁇ to 25 ⁇ can be achieved.
  • the evaluation unit with image processing or pattern recognition system evaluates the generated magnetic stray fields and determines therefrom a graphical representation of the security element formed in the component or on its surface or a statement as to whether a detected security element coincides with a specification or not.
  • the determined graphical representation of the security element or the statement about the compliance with a specification can be transmitted to the display device.
  • the detection unit can be designed such that it examines the security element to be tested in subareas. In this way it is possible to terminate the examination if a deviation from a predetermined security element has already been detected by the evaluation unit in the first subregions.
  • hidden company- and product-specific security features for protection against product piracy can be designed and detected as a certificate of authenticity or for the documentation and control of production processes. In this case, a detection is only in knowledge of the position of the security element in the component or on his
  • Figure 1 is a schematic representation of the embodiment of an exemplary
  • FIG. 2 shows possible design variants of the method for producing a security element according to the invention
  • FIG. 3 shows by way of example the detection of security features
  • Figure 4 is a prince representation of the application of an exemplary
  • Figure 5 is a schematic representation of the formation of an exemplary
  • FIG. 1 shows a basic illustration of the configuration of an exemplary security element S on a surface 1a of a component 1.
  • the component is formed from an unalloyed structural steel for parts in general machine and vehicle construction C40E (material number 1.1186).
  • C40E material number 1.1186.
  • a laser beam 3 with a feed rate of the focal spot of 1 m / s, a power of 100 W and a focus diameter of 29 ⁇ m a geometrically and locally defined material removal 4 in the form of a logo in the component 1 was achieved after 3 irradiation processes.
  • the focal spot was thus moved three times along the contour of the security feature S.
  • the removal track 2 had a depth of 25 ⁇ and a width of 50 ⁇ .
  • the heat-affected area 6 had a width of 50 ⁇ m next to the removal track 2.
  • FIG. 2 shows basic design variants of the method for producing a security element S according to the invention on the surface 1a of a component 1.
  • a treatment track 5 was melted locally on the surface 1a of the component 1 by means of a laser beam 3 and geometrically defined, which subsequently solidified again, ie was remelted.
  • a heat-affected area 6 formed in the area of the treatment track 5, a heat-affected area 6 formed. Due to the thermal treatment was the micromagnetic
  • Structure of the component material changed both in the treatment track 5 and in the heat-affected area 6. This change can be detected in the detection of the security element S and the evaluation of the forming in the component 1 magnetic stray fields and visualized on a display device.
  • the shape and depth of the treatment track 5 and of the heat-affected area 6 were varied in comparison to design variant A by varying the parameters of the laser beam 3.
  • Focal spot not changed reduces the number of irradiation processes, increases the power used and / or increases the feed rate of the focal spot of the energy beam. Such variations can specifically influence the design of the security element S.
  • Embodiment variant D shows how the geometry of the removal track 2, the treatment track 5 and the heat-affected area 6 can be achieved in comparison to the embodiment variant A by changing the process parameters of the laser beam 3.
  • the procedure is as follows: The number of irradiation processes is increased while the area of the focal spot is unchanged, the power used is increased and / or the feed rate is increased.
  • design variant E in such a thermal treatment, the surface tension state of the molten material can be exploited so that a re-solidified in cross-section triangular track is formed.
  • This can be achieved by proceeding as follows with respect to design variant A: The number of irradiation processes is increased while the area of the focal spot is unchanged, the power used is reduced and / or the feed rate of the focal spot movement of the energy beam is lowered.
  • FIG. 3A schematically shows the measuring principle for the detection of a magnetically active security element S which, by means of the embodiment variant C of FIG. 2, is formed by a track formed by means of a laser beam 3.
  • a magnetic flux 8 is induced in the component 1 in the region to be examined 10a, this strikes the area of the removed material in the area of the removal track 2 and at the interface of material and air potentials with a corresponding magnetic structure are formed, which in turn become unidirectional , lead out of locally limited magnetic poles 9 outgoing magnetic stray fields 7.
  • the component 1 can alternatively be magnetized by means of static magnetic fields.
  • the vertical field component of the magnetic stray fields 7 can be detected using a detection unit 10, and transmitted by an evaluation unit a graphical representation 11 to a display device become.
  • An alternative to the detection of the vertical field component of the magnetic stray fields 7 is the determination of the magnetic structure in the region of the magnetic poles 9.
  • FIG. 3B shows a variant in which alternating magnetic fields enter the component
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of the formation of a security element S in the form of a removal track 2 and the application of an opaque top layer 12 of a color pigment, paint, polyether, calcium sulfate dihydrate or epoxy resin layer on the surface la of a component 1.
  • the cover layer 12 hides the security element S from a perception with the naked eye or by haptic sensing.
  • FIG. 5 illustrates a basic design of an exemplary security element S during an additive manufacturing process.
  • a non-magnetic material such as aluminum
  • a laser beam 3 FIG. 5A
  • locally defined recesses 15 are formed.
  • These recesses 15 form the geometric shape of a product or company logo, which is to serve as a security element S.
  • the recesses 15 should be arranged after the completion of the component 1 at a maximum distance of 1 mm, preferably 0.3 mm, to the surface la of the component 1.
  • the width and the height of the recesses 15 are in the range of 50 ⁇ to 370 ⁇ . In the recesses 15 is then a from the material of the component
  • the introduced material 16 such as a ferromagnetic iron alloy introduced ( Figure 5B).
  • the powder of the introduced material 16 should have a different permeability to the material of the component, ie they should usually reinforce external magnetic fields in the interior with a larger factor.
  • the introduced material 16 is locally melted by means of a laser beam 3, so that it assumes the cross-sectional shape 17 of the previously formed free space ( Figure 5C and 5D).
  • the introduced material can be left in its original form.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung und Detektion von Sicherheitselementen auf der Oberfläche eines Bauteils und/oder in einem Bauteil, bei dem auf der Oberfläche des Bauteils und/oder in das Bauteil, das aus einem magnetischen oder einem nichtmagnetischen Werkstoff gebildet ist, mindestens eine Schicht oder mindestens ein Bereich, der bevorzugt mit einem magnetischen Werkstoff oder einem sich vom Bauteilwerkstoff unterscheidenden Werkstoff gebildet ist, lokal und geometrisch definiert ausgebildet wird. Durch einen lokal und geometrisch definierten Werkstoffabtrag oder Energieeintrag wird auf/an der Oberfläche eines Bauteils entlang einer vorgegebenen dem jeweiligen Sicherheitsmerkmal entsprechenden Kontur mindestens eine Abtragsspur, mindestens ein wärmebeeinflusster Bereich und/oder mindestens eine umgeschmolzene Behandlungsspur ausgebildet. Bei der Herstellung des Bauteils mittels eines generativen Fertigungsverfahrens wird lokal und geometrisch definiert ein sich vom Werkstoff des Bauteils unterscheidender magnetischer Werkstoff in das Bauteil an mindestens einer vorgegebenen Position eingebracht. Zur Detektion des Sicherheitselements mittels einer Magnetisierungseinheit wird mindestens ein in das Bauteil eindringendes Magnetfeld generiert oder ein magnetischer Fluss innerhalb der Magnetisierungseinheit erzeugt, der in das Bauteil eindringt. Zur Überprüfung eines so ausgebildeten Sicherheitselements werden mit einer Detektionseinheit, die an dem Sicherheitselement infolge des mindestens einen Magnetfeldes auftretenden magnetischen Streufelder detektiert und die mit der Detektionseinheit erfassten Messsignale an eine Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem übermittelt. Mit der Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem wird mittels der detektierten magnetischen Streufelder überprüft, ob eine Übereinstimmung des detektierten Sicherheitselements mit einer Vorgabe vorliegt oder nicht.

Description

Verfahren zur Ausbildung und Detektion von Sicherheitselementen auf der Oberfläche eines Bauteils oder in einem Bauteil, und System zur Detektion dieses Sicherheitselements
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung und Detektion von Sicherheitselementen auf der Oberfläche eines Bauteils oder in einem Bauteil, und ein System zur Detektion des Sicherheitselements.
Sicherheitsmerkmale an oder in Produkten, die die Echtheit nachweisen, dienen dem Schutz vor Produktfälschung und vor dem unberechtigten Nachbau der Produkte eines Herstellers. Derartige Sicherheitsmerkmale können auch zur Produktnachverfolgung in der Produktion oder zur Dokumentation des Lebenszyklus des Bauteils, insbesondere bei sicherheitsrelevanten Ersatzteilen, verwendet werden.
Um dies zu erreichen, können Strukturen oder Sicherheitselemente auf der Oberfläche eines Bauteils erzeugt oder innerhalb eines Bauteils eingebracht werden. Zur Bauteilnachverfolgung können beispielsweise einfache Strukturen in Form eines Strichcodes oder Ähnlichem aufgebracht werden.
In DE 199 09 723 C5 wird eine Sicherheits-Klebefolie beschrieben, die ein dif- fusionsfähiges Identifikationsmedium enthält. Sie wird auf ein zu sicherndes
Objekt geklebt und hinterlässt bei nachträglicher Entfernung einen Schriftzug. Die Form des Schriftzuges wird beispielsweise mittels Laser erzeugt, der lokal die Barriereschicht zwischen Folie und Bauteil perforiert oder entfernt. Durch Nacharbeit kann der Schriftzug auf dem Bauteil entfernt werden. Im Fall einer Produktnachahmung oder eines Produktnachbaus kann dieser Schriftzug ebenfalls kopiert werden, da er mit bloßem Auge zu erkennen ist und den Ort des Sicherheitsmerkmals offenbart. Zudem weisen diese Sicherheitsklebefolien Schwächen hinsichtlich der Maschinenlesbarkeit auf. In US 5,346,738 B wird ein Sicherheitsetikett beschrieben, das als Identifikationsmedium eine Säure in mikroverkapselter Form enthält. Während des Aufklebevorgangs dieses Etiketts auf ein Bauteil wird Druck ausgeübt, wodurch die Verkapselung bricht und das Identifikationsmedium freigesetzt wird. Dieses diffundiert zur Substratoberfläche und ruft eine ätzende Reaktion hervor. Nachteilig ist, dass der Beschriftungsvorgang ein zentraler Bestandteil des
Herstellungsprozesses ist und somit bei einem Etikettenhersteller erfolgen muss. Hierunter leiden die Individualisierungsmöglichkeiten des Produktherstellers, zudem ist das geätzte Sicherheitsmerkmal optisch erkennbar. EP 1 500 521 A2 beschreibt Sicherheitselemente mit maschinenlesbaren
Merkmalen und Farbeffekten zur Verbesserung der Fälschungs- und Nachahmungssicherheit. Das Sicherheitsmerkmal ist maschinenlesbar und vorzugsweise magnetisch codiert. Dieses magnetische Merkmal wird erzeugt, indem z.B. eine Lackschicht, die magnetische Partikel enthält, auf eine Folie gedruckt und mit zusätzlichen weißen, farbigen oder lumineszierenden Lacken überdruckt wird. Damit werden zwar Sicherheitselemente bereitgestellt, die maschinenlesbare Merkmale enthalten und nicht mit bloßem Auge erkennbar sind, jedoch wird hierfür immer eine Folie benötigt. Diese Folien finden i.d.R. auf Wertdokumenten, auf Datenträgern, auf Geldscheinen oder speziellen Siegeln und Ausweisen Anwendung. So erfolgt die Herstellung dieser Folien nicht bei dem besagten Hersteller der Produkte, wodurch ihm die Möglichkeit genommen wird, eigene Strukturen und Abbildungen zu erzeugen. Da diese Folien in großer Stückzahl hergestellt werden, kann auch keine produktspezifische Kennzeichnung zur Produktnachverfolgung erfolgen, da diese in den Fer- tigungsprozess des Herstellers integriert sein müsste.
DE 10 2011 007 293 AI offenbart ein Radio-Frequency Identification (RFID) System, bei dem ein Transponder in ein Produkt integriert wird und nicht nachträglich entfernbar ist. Die Sicherheitsmerkmale können aus einer unmittelbaren Distanz ausgelesen werden, wodurch der Ort der Sicherheitsmerk- male offenbart wird. Dadurch wird die Kopie solcher Systeme erleichtert.
Nachteilig an den bekannten Methoden und Sicherheitselementen ist, dass ihre Positionierung am Bauteil erkennbar ist und die Sicherheitselemente nachgeahmt werden können, da sie mit bloßem Auge wahrgenommen wer- den können. Bei der Verwendung von Folien oder Sicherheitselementen, die in das Bauteil eingebracht oder auf das Bauteil aufgebracht werden, entsteht zusätzlicher erheblicher Aufwand in der Herstellung der Produkte und dem Hersteller fehlt die Möglichkeit der Individualisierung produktspezifischer Sicherheitselemente.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten zur Ausbildung und Detek- tion von Sicherheitselementen in oder an Bauteilen vorzuschlagen, die eine Nachahmung erschweren sowie kostengünstig herstellbar sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, dass die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Ein System zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit Anspruch 8 definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen realisiert werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausbildung und Detektion von Sicherheitselementen auf der Oberfläche eines Bauteils oder im Inneren eines Bauteils wird ein Bauteil aus einem magnetischen, insbesondere einem fer- romagnetischen oder ferrimagnetischen Werkstoff gebildet. In einer Alterna- tive ist das Bauteil aus einem nichtmagnetischen, insbesondere einem nicht- ferromagnetischen Werkstoff gebildet, und auf der Oberfläche des Bauteils oder im Inneren des Bauteils ist eine Schicht oder ein Bereich aus einem magnetischen Werkstoff oder einem sich vom Bauteilwerkstoff unterscheidenden Werkstoff ausgebildet. Ein Sicherheitselement wird auf oder an der Oberfläche des Bauteils oder im
Inneren des Bauteils lokal und geometrisch definiert ausgebildet.
In einer erfindungsgemäßen Alternative wird/werden durch einen lokal und geometrisch definierten Werkstoffabtrag oder Energieeintrag auf/an der Oberfläche eines Bauteils entlang einer vorgegebenen dem jeweiligen Sicherheitsmerkmal entsprechenden Kontur mindestens eine Abtragsspur, mindestens ein wärmebeeinflusster Bereich und/oder mindestens eine umgeschmolzene Behandlungsspur ausgebildet. Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Alternative wird bei der Herstellung des Bauteils mittels eines generativen Fertigungsverfahrens lokal und geometrisch definiert ein sich vom Werkstoff des Bauteils unterscheidender magnetischer Werkstoff in das Bauteil an mindestens einer vorgegebenen Position eingebracht.
Zur Detektion des Sicherheitselements wird mittels einer Magnetisierungseinheit mindestens ein in das Bauteil eindringendes Magnetfeld generiert und/oder ein magnetischer Fluss in der Magnetisierungseinheit erzeugt, der in das Bauteil eindringt. Zur Überprüfung eines so ausgebildeten Sicherheitsele- ments werden mit einer Detektionseinheit die an dem Sicherheitselement infolge des mindestens einen Magnetfeldes auftretenden magnetischen Streufelder detektiert und die mit der Detektionseinheit erfassten Messsignale an eine Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem übermittelt.
Mit der Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem wird mittels der detektierten magnetischen Streufelder überprüft, ob eine Übereinstimmung des detektierten Sicherheitselements mit einer Vorgabe vorliegt oder nicht.
Der Abtrag von Werkstoff und/oder ein Energieeintrag kann dabei durch ei- nen Energiestrahl, bevorzugt durch einen Laser-, Elektronen- oder lonenstrahl erreicht werden.
Die mindestens eine Abtragsspur kann vorteilhaft sollte zumindest teilweise mit einem sich vom Bauteilwerkstoff unterscheidenden Werkstoff, bevorzugt einem nichtmagnetischen Werkstoff befüllt werden. Dazu kann ein pulver- förmiger oder viskoser Werkstoff, der bevorzugt infolge einer Wärmebehandlung zumindest teilweise miteinander versintert oder verschmolzen wird, genutzt werden. Die Wärmebehandlung kann in einem Ofen oder mit einem Energiestrahl, bevorzugt mit dem vorher eingesetzten Energiestrahl durchgeführt werden.
In die Abtragsspur kann auch eine Paste, in der beispielsweise Partikel aus Metall, Oxid, Carbid, Nitrid und/oder ein Polymer enthalten ist/sind, eingebracht werden.
Ein System mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, weist eine Magnetisierungseinheit mit der zumindest im Bereich des Bauteils, in dem ein Sicherheitsmerkmal ausgebildet worden ist, eine Magne- tisierung eines dort vorhandenen magnetischen Werkstoffs erreichbar ist, eine Detektionseinheit zur Detektion von im Bauteil generierten magnetischen Streufeldern, und eine Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Musterkennungssystem zur Auswertung oder Erkennung der detektierten magnetischen Streufelder, und zur Überprüfung, ob die erfassten Messsignale mit einer Vorgabe für ein Sicherheitsmerkmal übereinstimmen oder nicht, auf.
Der Brennfleck eines Laserstrahls kann zur Ausbildung eines Sicherheitselements mit einer Vorschubgeschwindigkeit im Bereich von 0,1 m/s bis 22 m/min über das Bauteil bewegt werden. Die gewählte Laserleistung kann bevorzugt im Bereich von 50 W bis 5000 W liegen. Der Durchmesser des Brennflecks in der Fokusebene sollte im Bereich von 10 μιη bis 1000 μιη liegen. Eine geeignete Wellenlänge eines eingesetzten Festkörperlasers kann dabei 0,34 μιη bis 10,6 μιη betragen.
Durch die Auswahl der Parameter des Energiestrahles, wie seiner geometrischen Ouerschnittsform, seinem Brennpunktdurchmesser, seiner Leistung, der Vorschubgeschwindigkeit, mit der der Brennfleck über die Oberfläche des Bauteils bewegt wird, und/oder der Anzahl der Übergänge über einen abzutragenden Bereich kann die Geometrie des Abtrags und somit des auszubildenden Sicherheitsmerkmals beeinflusst werden. Dabei kann im Bereich um die eigentliche Abtragsspur herum ein wärmebeeinflusster Bereich ausgebildet werden, in dem sich die mikromagnetische Struktur des Werkstoffs verändert. So können durch eine gezielte Beeinflussung dieses Bereiches Elemente eines Sicherheitselements ausgebildet werden.
In einer zweiten Variante wird ein Bauteil mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt. Während des Verfahrens wird lokal und geometrisch definiert ein weiterer Werkstoff in das Bauteil eingebracht und/oder es werden Aussparungen in dem Bauteil ausgebildet.
Ein in das Bauteil eingebrachter weiterer Werkstoff sollte aus einem nichtmagnetischen Werkstoff oder einem vom Werkstoff des Bauteils verschiedenen magnetischen Werkstoff gebildet sein. Ein magnetischer Werkstoff kann beispielsweise eine Eisenlegierung sein, in der zumindest eines der nachfolgenden chemischen Elemente neben Eisen enthalten ist: Kobalt, Nickel, Chrom und Mangan, Silizium und Aluminium.
Der weitere Werkstoff kann in Pulverform mit einem Partikeldurchmesser von maximal 100 μιη, bevorzugt von maximal 20 μιη in das Bauteil eingebracht werden. Der weitere Werkstoff kann bis oberhalb seines Schmelzpunktes erwärmt und die Partikel miteinander verschmolzen werden. Pulverförmiger Werkstoff kann, wenn er in eine Abtragsspur eingebracht worden ist, auch mit einer Deckschicht abgedeckt werden.
An dem Sicherheitselement können dabei maschinenlesbare ein-, zwei- oder quasi-dreidimensionale Informationen, wie beispielsweise Barcodes oder Matrixcodes, ausgebildet werden.
Zur Detektion des Sicherheitselements werden mittels einer Magnetisierungseinheit in das Bauteil eindringende Magnetfelder generiert. Die sich dabei ausbildenden Streufelder werden durch eine Detektionseinheit erfasst und an eine Auswerteeinheit mit Bildvera rbeitungs- oder Mustererkennungssystem übermittelt.
Die Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem bestimmt aus den detektierten magnetischen Streufeldern das Sicherheitselement. Eine grafische Darstellung des detektierten Sicherheitselements oder eine Aussage darüber, ob dieses Sicherheitselement mit einer Vorgabe übereinstimmt, kann an eine mit der Auswerteinheit verbundene Anzeigeeinrichtung übermittelt werden.
Ein bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildetes Sicherheitselement kann als Bestandteil eines mit dem Auge sichtbaren Produkt- und/oder Firmenkennzeichens ausgebildet sein. Alternativ oder gleichzeitig sollte es ohne zusätzliche Hilfsmittel nicht mit dem Auge sichtbar und/oder nicht haptisch fühlbar sein. Es kann ohne ein geeignetes Detektionssystem nicht erkannt werden. Damit bleibt die Position des Merkmals am Bauteil und auch das Sicherheitselement als solches an sich verborgen, und kann so nicht ohne Weiteres nachgeahmt werden.
Um die Position eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements auf der Oberfläche eines Bauteils zu verbergen, kann auf die Bauteiloberfläche und damit auch auf das Sicherheitselement zusätzlich eine Deckschicht, insbesondere als Lack oder als Isolationsschicht aufgebracht werden. Diese sollte keinen Ein- fluss auf die bei der Ausbildung des Sicherheitsmerkmals veränderte Magnetisierung im Bereich des Sicherheitsmerkmals haben und bevorzugt optisch nichttransparent (opak) sein.
Eine Deckschicht sollte eingesetzt werden, wenn beispielsweise ein Werkstoffabtrag mit einem Energiestrahl lokal und geometrisch definiert erfolgt ist, bei dem mindestens eine Vertiefung in der Oberfläche eines Bauteils ausgebildet worden ist, und die mindestens eine Vertiefung zumindest teilweise mit einem magnetischen Werkstoff, bei einem nichtmagnetischen Bauteilwerkstoff, oder einem unterschiedlichen magnetischen Werkstoff bei einem magnetischen Bauteilwerkstoff, gefüllt wird.
Ein System zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird aus einer Magnetisierungseinheit, einer Detektionseinheit, einer Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Musterkennungssystem und ggf. einer mit der Auswerteeinheit verbundenen Anzeigeeinrichtung gebildet.
Mittels der Magnetisierungseinheit werden magnetische Felder in das Bauteil eingebracht, so dass sich magnetische Streufelder am und um das Sicherheitselement ausbilden. Dies kann durch die Induktion eines magnetischen Flusses in das Bauteil oder mittels statischer magnetischer Felder erreicht werden.
Die Detektionseinheit detektiert die sich im Bauteil ausbildenden magnetischen Streufelder und übermittelt diese an die Auswerteeinheit. Die Detektionseinheit kann dabei einen magneto-optischen Sensor, der zusammen mit einer zusätzlichen magnetischen Schicht mit hoher Anisotropie verwendet wird, wie dies z.B. in DE 40 21 359 AI als Kerr-Mikroskop beschrieben ist, oder mindestens einen ortsaufgelöst detektierenden induktiven oder kapazitiven Sensor beinhalten.
Mit der Detektionseinheit kann eine Auflösung im Bereich von 5 μιη bis 100 μιη, bevorzugt im Bereich 5 μιη bis 25 μιη erreicht werden.
Die Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem wertet die generierten magnetischen Streufelder aus und ermittelt daraus eine grafische Darstellung des im Bauteil oder auf seiner Oberfläche ausgebildeten Sicherheitselements oder eine Aussage darüber, ob ein detektiertes Sicherheitselement mit einer Vorgabe übereinstimmt oder nicht.
Die ermittelte grafische Darstellung des Sicherheitselements oder die Aussage über die Übereinstimmung mit einer Vorgabe kann an die Anzeigeeinrichtung übermittelt werden.
Die Detektionseinheit kann so ausgebildet sein, dass sie das zu prüfende Sicherheitselement in Teilbereichen untersucht. Auf diese Weise ist es möglich, die Untersuchung abzubrechen, wenn durch die Auswerteeinheit in den ersten Teilbereichen schon eine Abweichung von einem vorgegeben Sicherheitselement erkannt worden ist. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können versteckte firmen- und produktspezifische Sicherheitsmerkmale zum Schutz vor Produktpiraterie als Echtheitszertifikat oder zur Dokumentation und Steuerung von Produktionsprozessen ausgebildet und detektiert werden. Dabei ist eine Detektion nur in Kenntnis der Position des Sicherheitselements im Bauteil oder auf seiner
Oberfläche möglich. Dadurch wird die Kopie oder Nachahmung des Sicherheitselements erschwert.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung der Ausgestaltung eines beispielhaften
Sicherheitselements,
Figur 2 mögliche Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements,
Figur 3 beispielhaft die Detektion von Sicherheitsmerkmalen,
Figur 4 eine Prinzpdarstellung des Aufbringens eines beispielhaften
Sicherheitselements und einer Deckschicht, und
Figur 5 eine Prinzipdarstellung der Ausbildung eines beispielhaften
Sicherheitselements während eines generativen Fertigungsverfahrens.
In Figur 1 ist eine prinzipielle Darstellung der Ausgestaltung eines beispielhaften Sicherheitselements S auf einer Oberfläche la eines Bauteils 1. Das Bauteil ist aus einem unlegierten Baustahl für Teile im allgemeinen Maschinen- und Fahrzeugbau C40E (Werkstoffnummer 1. 1186) gebildet. Mittels eines Laserstrahls 3 mit einer Vorschubgeschwindigkeit des Brennflecks von 1 m/s, einer Leistung von 100 W und einem Fokusdurchmesser von 29 μιη wurde nach 3 Bestrahlungsvorgängen ein geometrisch und lokal definierter Werkstoffabtrag 4 in Form eines Logos im Bauteil 1 erreicht. Der Brennfleck wurde also dreimal entlang der Kontur des Sicherheitsmerkmals S bewegt.
Im rechten Teil der Figur 1 ist der Querschnitt des mit A bezeichneten Bereichs gezeigt. Durch den Werkstoffabtrag wird eine Abtragsspur 2 ausgebildet, deren geometrische Ausbildung durch die Parameter der Laserstrahls 3 beeinflusst wird. Im Bereich um die Abtragsspur 2 wird durch die thermische Behandlung mittels des Laserstrahls ein wärmebeeinflusster Bereich 6 gene- riert, in dem sich die mikromagnetische Struktur des Werkstoffs ändert. Dieser Bereich ist ebenso Bestandteil des Sicherheitselements S, wie die
Abtragsspur 2. Die Abtragsspur 2 hatte eine Tiefe von 25 μιη und eine Breite von 50 μιη. Der wärmebeeinflusste Bereich 6 hatte eine Breite von 50 μιη neben der Abtragsspur 2.
In Figur 2 sind prinzipielle Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements S an der Oberfläche la eines Bauteils 1 dargestellt.
In Ausgestaltungsvariante A wurde an der Oberfläche la des Bauteils 1 mittels eines Laserstrahls 3 lokal und geometrisch definiert eine Behandlungsspur 5 aufgeschmolzen, die anschließend wieder erstarrte, also umgeschmolzen wurde. Im Bereich der Behandlungsspur 5 bildete sich ein wärmebeeinflusster Bereich 6 aus. Durch die thermische Behandlung wurde die mikromagnetische
Struktur der Bauteilwerkstoffes sowohl in der Behandlungsspur 5 als auch in dem wärmebeeinflussten Bereich 6 verändert. Diese Veränderung kann bei der Detektion des Sicherheitselements S und der Auswertung der sich im Bauteil 1 ausbildenden magnetischen Streufelder erkannt und auf einer Anzeige- einrichtung visualisiert werden.
In Ausgestaltungsvariante B wurde durch eine Variation der Parameter des Laserstrahls 3 die Form und Tiefe der Behandlungsspur 5 und des wärmebeeinflussten Bereiches 6 im Vergleich zu Ausgestaltungsvariante A variiert. Da- bei wurde gegenüber der Ausgestaltungsvariante A die Größe der Fläche des
Brennflecks nicht verändert, die Anzahl der Bestrahlungsvorgängen reduziert, die verwendete Leistung gesteigert und/oder die Vorschubgeschwindigkeit des Brennflecks des Energiestrahls erhöht. Durch solche Variationen kann die Ausbildung des Sicherheitselements S gezielt beeinflusst werden.
In Ausgestaltungsvariante C ist eine Kombination aus einer Abtragsspur 2 und einer aufgeschmolzenen und wiedererstarrten Behandlungsspur 5 an der Oberfläche la eines Bauteils 1 dargestellt. Auch hier bildete sich ein wärmebeeinflusster Bereich 6 als Bestandteil des Sicherheitselements S aus. Dies kann durch erhöhen der Anzahl der Bestrahlungsvorgänge bei unveränderter
Fläche des Brennflecks, durch eine Reduzierung der verwendeten Leistung und/oder Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit der Brennfleckbewegung im Vergleich zur Ausbildung der Ausgestaltungsvariante A erreicht werden.
Ausgestaltungsvariante D zeigt, wie durch die Veränderung der Prozesspara- meter des Laserstahls 3 die Geometrie der Abtragsspur 2, der Behandlungsspur 5 und des wärmebeeinflussten Bereichs 6 im Vergleich zur Ausgestaltungsvariante A erreicht werden kann. Dabei kann, wie folgt vorgegangen werden: Es wird die Anzahl der Bestrahlungsvorgänge bei unveränderter Fläche des Brennflecks erhöht, die verwendete Leistung wird gesteigert und/oder die Vorschubgeschwindigkeit vergrößert.
Alternativ kann, wie in Ausgestaltungsvariante E dargestellt, bei einer solchen thermischen Behandlung auch der Oberflächenspannungszustand des aufgeschmolzenen Materials so ausgenutzt werden, dass eine im Querschnitt dreieckige wiedererstarrte Spur ausgebildet wird. Dies kann erreicht werden, indem gegenüber der Ausgestaltungsvariante A, wie folgt vorgegangen wird: Es wird die Anzahl der Bestrahlungsvorgänge bei unveränderter Fläche des Brennflecks erhöht, die verwendete Leistung wird reduziert und/oder die Vorschubgeschwindigkeit der Brennfleckbewegung des Energiestrahls wird her- abgesetzt.
Figur 3A zeigt schematisch das Messprinzip zur Detektion eines magnetisch wirksamen Sicherheitselementes S, das mittels der Ausgestaltungsvariante C aus Figur 2 durch eine mittels Laserstrahl 3 ausgebildete Spur entsteht.
Wird im zu untersuchenden Bereich 10a ein magnetischer Fluss 8 in das Bauteil 1 induziert, trifft dieser auf den Bereich des entfernten Werkstoffs im Bereich der Abtragsspur 2 und an der Grenzfläche von Werkstoff und Luft bilden sich Potentiale mit entsprechender magnetischer Struktur aus, die wiederum zu unidirektionalen, von lokal begrenzt ausgebildeten magnetischen Polen 9 ausgehenden magnetischen Streufeldern 7 führen. Das Bauteil 1 kann alternativ auch mittels statischer magnetischer Felder magnetisiert werden.
Die senkrechte Feldkomponente der magnetischen Streufelder 7 kann unter Verwendung einer Detektionseinheit 10 erfasst, und durch eine Auswerteeinheit eine grafische Darstellung 11 an eine Anzeigeeinrichtung übermittelt werden. Eine Alternative zur Detektion der senkrechten Feldkomponente der magnetischen Streufelder 7 ist die Bestimmung der magnetischen Struktur im Bereich der magnetischen Pole 9. Figur 3B zeigt eine Variante, bei der alternierende Magnetfelder in das Bauteil
1 eingebracht werden. Hier entstehen besagte magnetische Pole 9 im Bereich 5 des aufgeschmolzenen und rasch erstarrten magnetischen Werkstoffes, wobei eine Phasenumwandlung je nach Legierung stattfinden kann. Figur 4 ist eine prinzipielle Schnittdarstellung der Ausbildung eines Sicherheitselements S in Form einer Abtragsspur 2 und dem Aufbringen einer opaken Deckschicht 12 aus einer Farbpigment-, Lack-, Polyether-, Calciumsulfat- Dihydrat- oder Epoxidharzschicht auf die Oberfläche la eines Bauteils 1. Die Deckschicht 12 verbirgt das Sicherheitselement S vor einer Wahrnehmung mit bloßem Auge oder durch haptisches Erfühlen.
Figur 5 stellt eine prinzipielle Ausbildung eines beispielhaften Sicherheitselements S während eines generativen Fertigungsverfahrens dar. Während der auftragenden Fertigung wird ein nichtmagnetischer Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium, schichtweise als Pulver 14 auf ein Substrat 13 aufgetragen und mittels eines Laserstrahls 3 gesintert (Figur 5A). Dabei werden lokal definierte Aussparungen 15 ausgebildet. Diese Aussparungen 15 bilden die geometrische Form eines Produkt- oder Firmenlogos aus, das als Sicherheitselement S dienen soll. Die Aussparungen 15 sollen nach der Fertigstellung des Bauteils 1 in einem maximalen Abstand von 1 mm, bevorzugt 0,3 mm, zur Oberfläche la des Bauteils 1 angeordnet sein. Die Breite und die Höhe der Aussparungen 15 liegen im Bereich von 50 μιη bis 370 μιη. In die Aussparungen 15 wird anschließend ein sich vom Werkstoff des Bauteils
1 unterscheidender magnetischer Werkstoff 16, wie beispielsweise eine fer- romagnetische Eisenlegierung eingebracht (Figur 5B). Das Pulver des eingebrachten Werkstoffs 16 sollte eine dem Werkstoff des Bauteils verschiedene Permeabilität aufweisen, d.h. sie sollten üblicherweise äußere Magnetfelder im Inneren mit einem größeren Faktor verstärken. Der eingebrachte Werkstoff 16 wird mittels eines Laserstrahls 3 lokal aufgeschmolzen, so dass diese die Querschnittsform 17 des vorher ausgebildeten Freiraumes annimmt (Figur 5C und 5D). In einer alternativen Ausführungsvariante kann der eingebrachte Werkstoff in seiner ursprünglichen Form belassen werden.
Durch das Aufbringen einer zusätzlichen Deckschicht 12 aus dem Grundwerkstoff oder einem sich vom Grundwerkstoff unterscheidenden Werkstoff kann eine Versiegelung des Sicherheitselements S auf der Oberfläche la des Bauteils 1 erfolgen (Figur 5E), so dass eine optische und/oder haptische Erkennung ohne Hilfsmittel nicht möglich ist.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Ausbildung und Detektion von Sicherheitselementen auf der Oberfläche (la) eines Bauteils (1) und/oder in einem Bauteil (1), bei dem auf der Oberfläche (la) des Bauteils (1) und/oder in das Bauteil (1), das aus einem magnetischen oder einem nichtmagnetischen Werkstoff gebildet ist, mindestens eine Schicht oder mindestens ein Bereich, der bevorzugt mit einem magnetischen Werkstoff oder einem sich vom Bauteilwerkstoff unterscheidenden Werkstoff gebildet ist, lokal und geometrisch definiert ausgebildet wird, wobei durch einen lokal und geometrisch definierten Werkstoffabtrag oder Energieeintrag auf/an der Oberfläche (la) eines Bauteils (1) entlang einer vorgegebenen dem jeweiligen Sicherheitsmerkmal (S) entsprechenden Kontur mindestens eine Abtragsspur (2), mindestens ein wärmebeeinflusster Bereich (6) und/oder mindestens eine umgeschmolzene Behandlungsspur (9) ausgebildet wird/werden oder
bei der Herstellung des Bauteils (1) mittels eines generativen Fertigungsverfahrens lokal und geometrisch definiert ein sich vom Werkstoff des Bauteils (1) unterscheidender magnetischer Werkstoff (16) in das Bauteil (1) an mindestens einer vorgegebenen Position eingebracht wird und
zur Detektion des Sicherheitselements (S) mittels einer Magnetisierungseinheit mindestens ein in das Bauteil (1) eindringendes Magnet- feld generiert wird, oder ein magnetischer Fluss innerhalb der Magnetisierungseinheit erzeugt wird, der in das Bauteil (1) eindringt und zur Überprüfung eines so ausgebildeten Sicherheitselements (S) mit einer Detektionseinheit (10), die an dem Sicherheitselement (S) infolge des mindestens einen Magnetfeldes auftretenden magnetischen Streufelder detektiert und die mit der Detektionseinheit erfassten Messsignale an eine Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem übermittelt werden,
und mit der Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Mustererkennungssystem mittels der detektierten magnetischen Streufelder überprüft wird, ob eine Übereinstimmung des detektierten Sicherheitselements (S) mit einer Vorgabe vorliegt oder nicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein lokal und geometrisch definierter Werkstoffabtrag und/oder Energieeintrag zum Ausbilden eines Sicherheitselements (S) mit einem Energiestrahl, bevorzugt einem Laser-, Elektronen- oder lonenstrahl erreicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein in das Innere des Bauteils (1) eingebrachter weiterer Werkstoff (16), ein nichtmagentischer Werkstoff oder ein sich vom Werkstoff des Bauteils (1) unterscheidender magnetischer Werkstoff ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abtragsspur (2) zumindest teilweise mit einem sich vom Bauteilwerkstoff unterscheidenden Werkstoff, bevorzugt einem nichtmagnetischen Werkstoff befüllt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Auge ohne Hilfsmittel nichtsichtbares und ohne Hilfsmittel nicht haptisch erkennbares Sicherheitsmerkmal (S) ausgebildet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Sicherheitselement (S), das auf der Oberfläche (la) eines Bauteils (1) ausgebildet ist, eine bevorzugt optisch nichttransparente Deckschicht, bevorzugt ein Lack oder eine Isolationsschicht, aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Sicherheitsmerkmal (S) maschinenlesbare ein-, zwei- oder quasi-dreidimensionale Informationen ausgebildet werden.
System zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System aus einer Magnetisierungseinheit mit der zumindest im Bereich des Bauteils (1), in dem ein Sicherheitsmerkmal (S) ausgebildet worden ist, eine Magnetisierung eines dort vorhandenen magnetischen Werkstoffs erreichbar ist, und einer Detektionseinheit (10) zur Detektion von im Bauteil (1) generierten magnetischen Streufeldern, und einer Auswerteeinheit mit Bildverarbeitungs- oder Musterkennungs- system zur Auswertung oder Erkennung der detektierten magnetischen Streufelder, und zur Überprüfung, ob die erfassten Messsignale mit einer Vorgabe für ein Sicherheitsmerkmal (S) übereinstimmen oder nicht.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit einen magneto-optischen Sensor beinhaltet, der zusammen mit einer magnetischen Schicht mit hoher Anisotropie verwendbar ist, oder mindestens einen ortsaufgelöst detektierenden induktiven oder kapazitiven Sensor beinhaltet.
System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Streufelder durch Induktion eines magnetischen Flusses oder mit mindesten einem statischen magnetischen Feld generierbar sind.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Detektionseinheit eine Auflösung im Bereich von 5 μιη bis 100 μιη, bevorzugt im Bereich 5 μιη bis 25 μιη erreichbar ist.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (10) zur Untersuchung des Sicherheitselements (S) in Teilbereichen des Sicherheitselements (S) ausgebildet ist.
PCT/EP2017/059926 2016-05-04 2017-04-26 Verfahren zur ausbildung und detektion von sicherheitselementen auf der oberfläche eines bauteils oder in einem bauteil, und system zur detektion dieses sicherheitselements WO2017191008A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/099,105 US11040564B2 (en) 2016-05-04 2017-04-26 Method for forming and detecting security elements on the surface of a component or in a component, and system for detecting said security element
EP17721583.7A EP3452300A1 (de) 2016-05-04 2017-04-26 Verfahren zur ausbildung und detektion von sicherheitselementen auf der oberfläche eines bauteils oder in einem bauteil, und system zur detektion dieses sicherheitselements

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DE102016207756.2A DE102016207756A1 (de) 2016-05-04 2016-05-04 Verfahren zur Ausbildung und Detektion von Sicherheitselementen auf der Oberfläche eines Bauteils oder in einem Bauteil, und System zur Detektion dieses Sicherheitselements

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WO (1) WO2017191008A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018129626A1 (en) * 2017-01-12 2018-07-19 École De Technologie Supérieure A tactile sensor and a method of manufacturing thereof
DE102020120880A1 (de) 2020-08-07 2022-02-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bauteilanordnung sowie Verfahren zur Prozesskontrolle
DE102021130762A1 (de) 2021-11-24 2023-05-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Detektion wenigstens eines Elementes und/oder wenigstens eines Datums auf einer Oberfläche einer Trägerstruktur

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4021359A1 (de) 1990-07-05 1992-01-09 Siemens Ag Verfahren zur detektion von in einem koerper verdeckt verlaufenden strompfaden sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
US5346738A (en) 1992-11-04 1994-09-13 X-Cal Corporation Identification label with micro-encapsulated etchant
US5545885A (en) * 1992-06-01 1996-08-13 Eastman Kodak Company Method and apparatus for detecting and identifying coded magnetic patterns on genuine articles such as bank notes
DE10056807A1 (de) * 2000-11-16 2002-05-23 Philips Corp Intellectual Pty HF-Flächenresonator für Magnetresonanz-Bildgerät
DE19909723C5 (de) 1999-03-05 2004-04-15 Daimlerchrysler Ag Sicherheits - Klebefolie als Identifizierungsträger
EP1500521A2 (de) 2003-07-22 2005-01-26 Hueck Folien Ges.m.b.H Sicherheitselemente mit maschinenlesbaren Merkmalen und Farbeffekten
WO2012049538A1 (en) * 2010-10-12 2012-04-19 Indian Institute Of Technology Kanpur Systems and methods for imaging characteristics of a sample and for identifying regions of damage in the sample
DE102011007293A1 (de) 2010-10-28 2012-05-03 Beta Layout Gmbh Leiterplatte mit integriertem RFID-Mikrochip

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19548528A1 (de) * 1995-12-22 1997-06-26 Giesecke & Devrient Gmbh Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitselement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10248142B3 (de) * 2002-10-16 2004-07-01 Kuhnke Gmbh Verfahren zur Herstellung einer magnetisch abtastbaren Codierung in einem metallischen Bauelement, sowie metallisches Bauelement mit einer magnetisch abtastbaren Codierung
DE102009043597A1 (de) 2009-09-25 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines markierten Gegenstandes
GB201001603D0 (en) * 2010-02-01 2010-03-17 Rue De Int Ltd Security elements, and methods and apparatus for their manufacture
DE102012204660B4 (de) * 2012-03-22 2018-02-08 Universität Kassel Magnetisches Echtheitsmerkmal
KR101238198B1 (ko) * 2012-09-14 2013-02-28 한국조폐공사 입체이동 히든이미지 효과를 나타내는 자성 보안 요소 및 그 인쇄 방법
DE102013005839A1 (de) * 2013-04-04 2014-10-09 Giesecke & Devrient Gmbh Sicherheitselement für Wertdokumente

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4021359A1 (de) 1990-07-05 1992-01-09 Siemens Ag Verfahren zur detektion von in einem koerper verdeckt verlaufenden strompfaden sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
US5545885A (en) * 1992-06-01 1996-08-13 Eastman Kodak Company Method and apparatus for detecting and identifying coded magnetic patterns on genuine articles such as bank notes
US5346738A (en) 1992-11-04 1994-09-13 X-Cal Corporation Identification label with micro-encapsulated etchant
DE19909723C5 (de) 1999-03-05 2004-04-15 Daimlerchrysler Ag Sicherheits - Klebefolie als Identifizierungsträger
DE10056807A1 (de) * 2000-11-16 2002-05-23 Philips Corp Intellectual Pty HF-Flächenresonator für Magnetresonanz-Bildgerät
EP1500521A2 (de) 2003-07-22 2005-01-26 Hueck Folien Ges.m.b.H Sicherheitselemente mit maschinenlesbaren Merkmalen und Farbeffekten
WO2012049538A1 (en) * 2010-10-12 2012-04-19 Indian Institute Of Technology Kanpur Systems and methods for imaging characteristics of a sample and for identifying regions of damage in the sample
DE102011007293A1 (de) 2010-10-28 2012-05-03 Beta Layout Gmbh Leiterplatte mit integriertem RFID-Mikrochip

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FALK R ET AL: "OPTICAL DETECTION OF MAGNETIC STRAY FIELDS", OPTIOS COMMUNICATIONS,, vol. 24, no. 1, 1 January 1978 (1978-01-01), pages 129 - 132, XP001424725 *

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