EP2147730B1 - Verfahren zum Aufbringen einer Oberflächenstruktur auf einen Festkörper und dessen Verwendung - Google Patents

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EP2147730B1
EP2147730B1 EP08013139A EP08013139A EP2147730B1 EP 2147730 B1 EP2147730 B1 EP 2147730B1 EP 08013139 A EP08013139 A EP 08013139A EP 08013139 A EP08013139 A EP 08013139A EP 2147730 B1 EP2147730 B1 EP 2147730B1
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EP
European Patent Office
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solid body
explosive
layer
structured
structured layer
Prior art date
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EP08013139A
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English (en)
French (fr)
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EP2147730A1 (de
Inventor
Günter Helferich
Lars Dr. Ziegler
Peter Prof. Elsner
Thomas Dr. Keicher
Peter Prof. Dr. Eyerer
Bernd Dr. Bader
Helfried Urban
Christian Anselment
Andreas Happ
Wolfgang Merz
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C51/00—Measuring, gauging, indicating, counting, or marking devices specially adapted for use in the production or manipulation of material in accordance with subclasses B21B - B21F
    • B21C51/005—Marking devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C1/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects
    • B44C1/24—Pressing or stamping ornamental designs on surfaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49805—Shaping by direct application of fluent pressure
    • Y10T29/49806—Explosively shaping
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness

Definitions

  • the invention further relates to the use of such a method for marking objects.
  • a method according to the preamble of claim 1 is known from EP 0 937 562 A1 known, which is hereby expressly made the subject of the present disclosure.
  • a structured surface for example in the form of artificial leather or leather or other natural substances, such as leaves of plants, tissues or other decorative materials, placed on the surface of a workpiece and with a rule as possible covered thin explosive layer, such as an explosive film or liquid or molten, pasty or viscous explosives, so that the structured surface having the structural layer form is between the explosive layer and the solid to be structured or the workpiece.
  • the explosive is then ignited and the surface structure is thereby imaged into the surface of the workpiece.
  • the amount and / or the type of explosive is preferably chosen such that the workpiece is not massively reshaped, whereby nevertheless on the one hand during the implementation of the explosive a relatively high detonation pressure at steep pressure rise develops, which is for a representation of even very soft materials, such as a natural foliage leaf provides.
  • the pressure sharply increases, so that the critical load stress is exceeded by the material to be processed.
  • the arrangement of the structured surface can be effected directly on the surface of the workpiece or indirectly, ie with the interposition of further layers, such as flat intermediate layers of paper or sheet metal or intermediate layers of air or liquids, in the latter case of the Detonation pressure is damped and, for example, sharp edges of the dispersed surface structure can be avoided.
  • the intermediate layer in this case with a structure such that the surface structure introduced into the workpiece results from a superimposition of the structure of the structured surface on the one hand, and the structure of the intermediate layer on the other, resulting in particular optical effects or multi-stage surface structures of the workpiece can be achieved.
  • the workpieces which are surface-structured in this way are, in particular, shaping tools, for example for plastics processing, or impression tools, such as erosion electrodes, which then transfer the disseminated surface structure to the molded part produced in each case.
  • This process also known as "explosive embossing” has a number of advantages over conventional surface structuring methods, such as blasting techniques, electroplating, etc. In particular, it can be carried out very quickly and inexpensively, and even very complex structures, as well as natural structures (leather grain, veins, etc.), can be reproduced exactly.
  • the WO 01/17754 A1 describes a method for producing a surface structure on a solid substrate by first applying to the substrate a first structure and then a second structure, the second Structure overlaps the first structure without changing it.
  • the structures are generated, for example, by means of a laser.
  • the invention has the object of developing a method of the type mentioned in that the complexity of the generated surface structure can be further increased to open up the process, in particular, new applications. It is also directed to the use of such a method.
  • this object is achieved in a method of the type mentioned above in that the surface of the solid is at least partially even provided with ahenvorpatented before breaking, wherein the structure of the explosive structure layer or the form of structural layer on at least a portion of the surface Vortechnik is injected, so that the surface structure produced results from an at least partially overlaying the surface pre-structure with the blasted structure.
  • a solids produced in particular by means of such a method with an at least area-wise surface structure consequently has a surface structure which is formed from a superposition of a surface pre-structure applied to the solid and a structure which is at least partially dispersed therefrom.
  • the invention enables the relatively simple and cost-effective production of extremely complex surface structures of the solid, which are not reproducible according to the prior art.
  • the invention to be used for forgery-proof marking of objects as well as of form and impression tools for such objects, wherein - as explained in more detail below - Either the objects themselves or mold and Abformwerkmaschinee can be provided with such a surface structure, which can then be transferred to the object itself.
  • the invention offers a number of surprising advantages.
  • the invention offers a number of surprising advantages.
  • pre-structuring the surface of the solid significantly more degrees of freedom with respect to the final surface structure possible, with only examples of the possibilities of targeted areawise (different) hardening of the surface pre-structure or a partially different depth of the surface pre-structure, which may for example be considerably lower than that a shaped or explosive structure layer, was received.
  • both form structural layers cause mutual shielding or damping.
  • that form-structure layer which is located between the explosive layer and the other form-structure layer undergoes the entire pressurization (shock wave, swath pressure) during the detonation of the explosive, but the mapping of their structure must be done through the other form-structure layer, what usually leads to not insignificant quality losses.
  • the other (lower) shape-structure layer therefore, also becomes not imaged with the otherwise possible precision, because the explosive is shielded by the solid (upper) form-structure layer facing away from the solid and thus damps the explosive effect.
  • each interface or each form-structure layer generates reflections of the blast wave generated during the detonation of the explosive and thus additionally degrades the imaging quality, with two additional structural surfaces already having two additional interfaces (front and back) compared to a structural layer are.
  • the required explosive layer which - as already mentioned - usually should not lead to a significant massive deformation of the surface structure to be provided with a solid body, in the case of only one structural layer form is less than in two or more forms Structural layers, so that the load of the solid is lower and in particular any secondary effects, such as a plastic deformation of the solid, can be reliably avoided.
  • the actual blasting process requires less protective measures due to the lower amount of explosives, such as those with regard to safety distances to be maintained, protection against blasting emissions in the form of sound, swaths, etc.
  • the pre-structuring of the workpiece can be significantly less complicated than the separate production of a form-structure layer as an intermediate layer, which must meet the above-mentioned criteria with respect to permeability of the pressure wave, impression of its shape contour through the (lower) mold structure layer, etc. This is especially true even if the surface pre-structure already on the occasion of the manufacturing process of the solid body (eg by means of a mold) can be generated with.
  • the method according to the invention moreover offers a number of modification possibilities, in order not to be practical for an individual and otherwise reprocessable surface structure, which thus ensures the greatest possible protection against plagiarism.
  • a region of the solid provided with the surface preliminary structure and / or the mold or explosive structure layer blown thereon can also be largely planar or at least partially curved, or alternatively or additionally, the latter can have a homogeneous or inhomogeneous thickness have, which can be specifically achieved different Abformgrade within one and the same surface structure of the solid, which in turn can contribute to an even further increase the counterfeit security of such items.
  • mold structures can be next to those from the EP 0 937 562 B1 known natural materials, in particular artificially produced mold structures are used, which may be present for example on thin metal plates, so-called “shims".
  • Materials suitable for this purpose include predominantly metals and their alloys, for example nickel (alloys), aluminum (alloys) and the like.
  • nickel shims are currently produced, for example, by applying the structure to a suitable substrate, so-called “photoresists", by means of laser and subsequent electrochemical deposition of nickel onto the structured substrate, the deposited nickel layer having a negative image of the structure of the. After its electrochemical deposition Substrate bears, then removed from the substrate.
  • the structured substrate also referred to as the "master shim”
  • the invention offers the possibility of a coating, for example based on carbon with amorphous, diamond-like carbon modification, so-called “diamond-like carbon” (DLC).
  • DLC diamond-like carbon
  • Such coating materials are commercially available.
  • the surface pre-structure of the solid already on the occasion of its shaping itself or in turn by explosive embossing according to the of EP 0 937 562 B1
  • the surface pre-structure it is further possible for the surface pre-structure to be produced by surface treatment of the solid, in particular milling, eroding, laser structuring, pattern etching, engraving and / or brushing.
  • the surface preliminary structure prefferably be provided in the form of regular and / or irregular structures with defined "imperfections”, ie interruptions of the overall preliminary structure, which at least in their superposition with the disrupted structure of the finished solid body need not necessarily be visible, but eg only by irradiation with electromagnetic radiation in certain wavelength ranges, such as ultraviolet and / or monochromatic light, etc., may be recognizable.
  • the surface pre-structures are at least partially selectively modified by the subsequent explosive embossing process, so that the original pre-structure - eg for potential plagiarism - can no longer be determined.
  • the structured surface of the mold or the explosive structure layer is destroyed when it is blasted onto the surface pre-structure of the solid, so that also insofar practically no possibility of reworking (reproduction) of the finished surface structure, especially since, as already mentioned above, even with identical structural form layers due to the complexity of the explosive embossing, ie its dependence on various other process parameters, an image of such a structure a pre-structured solid surface can not be exactly reproduced without exact knowledge of these parameters.
  • the explosive structure layer or the shape structure layer and / or the surface pre-structure of the solid body is / are formed such that it has a regular or irregular arrangement of adjacent elevations and depressions, in particular Dimensions in the range of 10 nm to 5000 microns, for example in the range between about 10 nm and about 1000 microns or in the range between about 100 nm and about 1000 microns forms.
  • the adjacent elevations and depressions can be formed, for example, by mountains and valleys of the same and / or different height that run in the form of straight and / or curved lines, and whose cross-sectional profile can be approximately sinusoidal, for example - if also not necessarily - with approximately constant amplitude of the sine wave.
  • the material located on the elevations of the surface pre-structure can avoid the impact of the structured surface of the mold or the explosive structure layer according to their structure by the pressure surge in adjacent wells, which on the one hand a significantly more visible and individual or tamper-proof surface structure can be produced by partially "smoothing" the surface pre-structure. In this way, it is also possible, for example, to produce areas in the finished surface structure with very different reflection properties, such as both dull and glossy areas within one and the same surface structure.
  • the explosive structure layer or the shape structure layer and / or the surface pre-structure of the solid body is / are formed such that it forms / form a hologram.
  • hologram refers to diffractive structures which, when irradiated with light, produce three-dimensional images including diffraction gratings, so-called holograms.
  • structural mold layers in the form of metallized holographic foils, which are blown onto the surface pre-structure of the solid.
  • an intermediate layer for example in the form of a further structural layer, a liquid (eg water) or a gas (eg air) can be arranged between the explosive structure layer and the solid or between the form structure layer and the solid.
  • the intermediate layer is in turn provided with a mold structure, wherein the mold structure of the intermediate layer in particular has a template, ie the intermediate layer can be formed, for example, by a structured or non-structured layer in which a regular or irregular pattern is punched out, so that the blast embossing process the undamped area of the intermediate layer passes undamped, while outside the recessed portion of the intermediate layer undergoes attenuation, which in particular in connection with a superposition of the surface pre-structure further, virtually non-reproducible and thus highly forgery-proof structures.
  • a solid article to be provided with a counterfeit-proof marking can be used on which a positive image of the structure is imaged.
  • Such items may be virtually any, especially high-quality items in which a tamper-proof label, whether as protection against plagiarism or as protection against theft, may be appropriate, such as frames of motor vehicles, motorcycles or bicycles, watches , Jewelry, cameras, (coded) security doors, machines (parts) or other equipment and parts thereof.
  • a molding or molding tool or a part thereof is used as a solid on which a positive or negative image of the structure is imaged, ie the desired structure is initially on mapped the molding or molding tool and transmitted through this on the thus produced or appropriately processed object.
  • forming or molding tools in the context of the invention, on the one hand, such tools are addressed, which are used to shape in particular metallic or plastic moldings, such as injection molding, molds or the like, on the other hand, such tools, which are suitable for the molding of structures on objects made of any materials, such as metal or plastic, but also from paper, cardboard, etc. are.
  • an embodiment of the method according to the invention provides that a molding or molding tool from the group of plastic molding tools and mold inserts, molds, Erodierelektroden, embossing, rolling, burning, impact, welding, EDM rollers and stamp seal , Printing plates and rollers is used.
  • Such molding or molding tools provided with a particularly tamper-proof structure can then be used to transfer this structure to articles which are manufactured with these tools or treated with these tools, such as disks (such as hard disks, CDs, DVDs, CD-ROMs, etc.), tokens, films for packaging, bank and credit cards, etc., polymer and paper banknotes or even coins and sheets of paper intended for important documents.
  • disks such as hard disks, CDs, DVDs, CD-ROMs, etc.
  • tokens such as hard disks, CDs, DVDs, CD-ROMs, etc.
  • films for packaging such as bank and credit cards, etc.
  • bank and credit cards such as polymer and paper banknotes or even coins and sheets of paper intended for important documents.
  • curved surfaces such as those of printing or embossing rollers
  • a heat-vor fabricating roller to which then the structure of the mold or the explosive structure layer is blasted, wherein
  • a substantially tubular explosive layer with which the roll is enveloped although the structure produced (pre-cracked and / or blasted structure) nevertheless does not necessarily cover the entire surface of the roll must extend, but can also be formed only locally.
  • the invention also gives the possibility of a "retrofitting" existing molding or molding tools by these are provided at least locally with a surface pre-structure on which the superimposed structure is blasted, without the tool is damaged by massive deformation of the same.
  • a possible direct imaging of a surface structure on an object to perform an indirect imaging by means of an impression tool, which may be useful in particular if the object is relatively hard (eg made of a steel material).
  • a negative image of the desired surface structure can be imaged in a serving as a structure template impression from a softer softer material, for example, in a Senkerodierelektrode made of copper, after which the Senkerodierelektrode is then used in such known manner to to provide the - harder - object with the surface structure (as a positive image).
  • a higher degree of molding can be achieved than in the case of a direct mapping of the surface structure on the hard steel material.
  • a coating material to be introduced at least into the depressions of the surface pre-structure of the solid, which is firmly bonded to the solid-state material during the blasting of the structure of the explosive structure layer or of the structural form layer into the surface pre-structure
  • the coating material may be, for example a particularly fine particulate powder, for example on the basis of ceramic, metal (alloys), metal oxide, diamond or the like, act, which is sintered when the explosive is ignited in the pre-structure.
  • the surface structure produced on the solid body is subsequently hardened in order to give the surface structure produced a higher durability.
  • any known curing methods can be used, such as a crosslinking / vulcanization, e.g. by irradiation with electromagnetic waves in a suitable wavelength spectrum (radiation crosslinking) in the case of polymeric materials (eg polymer molded parts, which are produced by means of a surface-formed mold, which has been produced by the inventive method, taking the surface structure into the polymer Molded part) or downstream shock wave, transformation, precipitation hardening, work hardening or the like in the case of metallic materials.
  • the surface structure produced on the solid body is subsequently coated, wherein in turn virtually any coating method can be used, such as PVD, CVD, sputtering, film coating etc.
  • any coating method such as PVD, CVD, sputtering, film coating etc.
  • plastic objects further, for example, a glassy coating based on silica (SiO 2 ) has proved advantageous, their hardness or brittleness by additions of water and / or carbon according to the respective requirements can be modified.
  • any known monitoring means may also be used, such as non-manipulatable and e.g. Counter based on communicating with transponders, a use of numerical or barcodes, etc., so that the shape of each item is reliably logged.
  • non-manipulatable e.g. Counter based on communicating with transponders, a use of numerical or barcodes, etc.
  • the invention is not limited to the production of tamper-proof surface structures, but rather offers itself for any other fields of application in which an especially very complex surface structure of solids is required.
  • the inventive method for example, for the production of surface structures with special, for example, for directing light and / or Refractive serving optical properties can be used, which diffuse eg diffused daylight or direct sunlight or subject to a targeted change in direction (light collector, focuser) and thus provide a glare and / or an anti-reflection. Examples include films or panels for windows, buildings, etc. mentioned.
  • the surface structures produced according to the invention can also be formed with a (micro) roughness, so that they have self-cleaning properties.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum wenigstens bereichsweisen Aufbringen einer Oberflächenstruktur auf einen Festkörper, wobei eine strukturierte Oberfläche unmittelbar oder mittelbar auf die Oberfläche des Festkörpers aufgelegt und die Struktur dieser strukturierten Oberfläche in die Oberfläche des Festkörpers abgebildet wird, indem
    • eine die strukturierte Oberfläche aufweisende Sprengstoff-Strukturschicht auf der Oberfläche des Festkörpers angeordnet und die Struktur der Sprengstoff-Strukturschicht durch Zünden derselben in die Oberfläche des Festkörpers eingesprengt wird; oder
    • wenigstens eine die strukturierte Oberfläche aufweisende Form-Strukturschicht auf der Oberfläche des Festkörpers angeordnet und die Struktur der Form-Strukturschicht durch Zünden einer separaten Sprengstoffschicht in die Oberfläche des Festkörpers eingesprengt wird.
  • Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Verwendung eines solchen Verfahrens zur Kennzeichnung von Gegenständen.
  • Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 0 937 562 A1 bekannt, welche hiermit ausdrücklich zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird. Gemäß dem aus der genannten Druckschrift bekannten Verfahren wird eine strukturierte Oberfläche, z.B. in Form von Kunstleder bzw. Leder oder anderen Naturstoffen, wie Blättern von Pflanzen, Geweben oder auch anderen dekorativen Stoffen, auf die Oberfläche eines Werkstückes aufgelegt und mit einer in der Regel möglichst dünnen Sprengstoffschicht, wie einer Sprengstoffolie oder auch flüssigen bzw. geschmolzenen, pastösen oder viskosen Sprengstoffen abgedeckt, so dass sich die die strukturierte Oberfläche aufweisende Form-Strukturschicht zwischen der Sprengstoffschicht und dem zu strukturierenden Festkörper bzw. dem Werkstück befindet. Sodann wird der Sprengstoff gezündet und wird die Oberflächenstruktur dadurch in die Oberfläche des Werkstückes abgebildet. Die Menge und/oder die Art des Sprengstoffes wird dabei vorzugsweise derart gewählt, dass das Werkstück nicht massiv umgeformt wird, wobei sich gleichwohl einerseits bei der Umsetzung des Sprengstoffes ein relativ hoher Detonationsdruck bei steilem Druckanstieg entwickelt, welcher für eine Abbildung selbst sehr weicher Materialien, wie beispielsweise einem natürlichen Laubblatt, sorgt. Andererseits steigt der Druck zusätzlich zu einem Material hoher Impedanz an der Kontaktfläche stark an, so dass die kritische Belastungsspannung von dem zu bearbeitenden Material überschritten wird. Die Anordnung der strukturierten Oberfläche kann dabei je nach gewünschtem optischem Effekt unmittelbar auf die Oberfläche des Werkstückes oder mittelbar, d.h. unter Zwischenanordnung von weiteren Schichten, wie z.B. ebenen Zwischenschichten aus Papier oder Blech oder auch Zwischenschichten aus Luft oder Flüssigkeiten, geschehen, wobei im letztgenannten Fall der Detonationsdruck gedämpft wird und z.B. scharfe Kanten der eingesprengten Oberflächenstruktur vermieden werden können. Alternativ wird anstelle des Auflegens einer strukturierten Oberfläche auf das Werkstück vorgeschlagen, den - in diesem Fall festen - Sprengstoff selbst mit einer Struktur zu versehen, so dass diese Sprengstoff-Strukturschicht dann beim Zünden des Sprengstoffes in die Oberfläche des Werkstückes eingesprengt wird. Darüber hinaus ist angedacht, die oben erwähnte - in diesem Fall feste - Zwischenschicht ihrerseits mit einer Struktur auszubilden, so dass die in das Werkstück eingesprengte Oberflächenstruktur aus einer Überlagerung einerseits der Struktur des strukturierten Oberfläche, andererseits der Struktur der Zwischenschicht resultiert, wodurch besondere optische Effekte oder mehrstufige Oberflächenstrukturen des Werkstückes erzielt werden können. Die auf diese Weise oberflächenstrukturierten Werkstücke sind insbesondere Formwerkzeuge, z.B. für die Kunststoffverarbeitung, oder Abformwerkzeuge, wie Erödierelektroden, welche die eingesprengte Oberflächenstruktur dann auf das jeweils erzeugte Formteil übertragen.
  • Dieses auch als "Sprengprägen" bezeichnete Verfahren weist gegenüber herkömmlichen Verfahren zur Oberflächenstrukturierung, wie Strahltechniken, Galvanisieren etc., eine Reihe von Vorteilen auf. So ist es insbesondere sehr schnell und kostengünstig durchführbar und es lassen sich auch sehr komplexe Strukturen, wie auch natürliche Strukturen (Ledernarbungen, Blattadern etc.) exakt reproduzieren.
  • Die WO 01/17754 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur auf einem festen Substrat, indem auf das Substrat zunächst eine erste Struktur und sodann eine zweite Struktur aufgebracht wird, wobei die zweite Struktur die erste Struktur überlappt, ohne sie jedoch zu verändern. Die Strukturen werden zum Beispiel mittels eines Lasers erzeugt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Komplexität der erzeugten Oberflächenstruktur weiter erhöht werden kann, um dem Verfahren insbesondere neue Anwendungsgebiete zu erschließen. Sie ist ferner auf die Verwendung eines solchen Verfahrens gerichtet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Oberfläche des Festkörpers vor dem Einsprengen zumindest bereichsweise selbst mit einer Oberflächenvorstruktur versehen wird, wobei die Struktur der Sprengstoff-Stukturschicht bzw. der Form-Strukturschicht auf wenigstens einen Teilbereich der Oberflächenvorstruktur eingesprengt wird, so dass die erzeugte Oberflächenstruktur aus einer zumindest bereichsweisen Überlagerung der Oberflächenvorstruktur mit der aufgesprengten Struktur resultiert.
  • Ein insbesondere mittels eines solchen Verfahrens erzeugter Festkörper mit einer wenigstens bereichsweisen Oberflächenstruktur weist folglich eine Oberflächenstruktur auf, welche aus einer Überlagerung einer auf dem Festkörper aufgebrachten Oberflächenvorstruktur und einer hierauf zumindest bereichsweise eingesprengten Struktur gebildet ist.
  • Die Erfindung ermöglicht die verhältnismäßig einfache und kostengünstige Erzeugung von außerordentlich komplexen Oberflächenstrukturen des Festkörpers, welche gemäß dem Stand der Technik bislang nicht reproduzierbar sind. Dabei macht es die Erfindung insbesondere möglich, zur fälschungssicheren Kennzeichnung von Gegenständen sowie von Form- und Abformwerkzeugen für solche Gegenstände eingesetzt zu werden, wobei - wie weiter unten noch näher erläutert - entweder die Gegenstände selbst oder Form- und Abformwerkzeuge mit einer solchen Oberflächenstruktur versehen werden können, welche dann auf den Gegenstand selbst übertragen werden können.
  • Auch gegenüber einer aus einer Überlagerung von einer strukturierten Oberfläche und einer hierunter angeordneten Zwischenschicht erzeugten Oberflächenstruktur, wie sie aus der eingangs zitierten EP 0 937 562 B1 bekannt ist, bietet die Erfindung eine Reihe an überraschenden Vorteilen. So sind beispielsweise durch die Vorstrukturierung der Oberfläche des Festkörpers wesentlich mehr Freiheitsgrade hinsichtlich der endgültigen Oberflächenstruktur möglich, wobei nur beispielhaft auf die Möglichkeiten einer gezielten bereichsweisen (unterschiedlichen) Härtung der Oberflächenvorstruktur oder einer bereichsweise unterschiedlichen Tiefe der Oberflächenvorstruktur, welche z.B. erheblich tiefer sein kann als die einer Form- oder Sprengstoff-Strukturschicht, eingegangen sei.
  • Darüber hinaus wird im Falle einer aus dem genannten Stand der Technik naturgemäß die Abformqualität beider, insbesondere der dem Festkörper abgewandten (oberen) Form-Strukturschicht, verschlechtert, da beide Form-Strukturschichten eine gegenseitige Abschirmung bzw. Dämpfung bewirken. Diejenige Form-Strukturschicht, welche sich zwischen der Sprengstoffschicht und der anderen Form-Strukturschicht befindet, erfährt zwar bei der Detonation des Sprengstoffes die gänzliche Druckbeaufschlagung (Stoßwelle, Schwadendruck), doch muss die Abbildung deren Struktur durch die andere Form-Strukturschicht hindurch erfolgen, was in aller Regel zu nicht unerheblichen Qualitätseinbußen führt. Die andere (untere) Form-Strukturschicht wird daher ebenfalls nicht mit der ansonsten möglichen Präzision abgebildet, weil der Sprengstoff durch die dem Festkörper abgewandte (obere) Form-Strukturschicht abgeschirmt ist und somit die Sprengstoffwirkung dämpft. Zudem erzeugt jede Grenzfläche bzw. jede Form-Strukturschicht Reflexionen der bei der Detonation des Sprengstoffes erzeugten Druckwelle und verschlechtert so zusätzlich die Abbildungsqualität, wobei bereits bei zwei Form-Strukturschichten zwei zusätzliche Grenzflächen (Vorder- und Rückseite) im Vergleich mit einer Form-Strukturschicht vorhanden sind.
  • Hieraus ergibt sich ferner, dass die benötigte Sprengstoffschicht, welche - wie bereits erwähnt - in der Regel nicht zu einer nennenswerten Massivumformung des mit einer Oberflächenstruktur zu versehenden Festkörpers führen sollte, im Falle von nur einer Form-Strukturschicht geringer ist als bei zwei oder mehreren Form-Strukturschichten, so dass die Belastung des Festkörpers geringer ist und insbesondere etwaige Sekundärwirkungen, wie eben eine plastische Verformung des Festkörpers, zuverlässig vermieden werden können. Gleichfalls erfordert der eigentliche Sprengvorgang aufgrund geringerer Menge an Sprengstoff weniger Schutzmaßnahmen, wie solche im Hinblick auf einzuhaltende Sicherheitsabstände, Schutz vor Sprengemissionen in Form von Schall, Schwaden, etc.
  • Überdies kann die Vorstrukturierung des Werkstückes deutlich weniger aufwändig sein als die separate Herstellung einer Form-Strukturschicht als Zwischenschicht, welche den oben genannten Kriterien hinsichtlich Durchlässigkeit der Druckwelle, Abformung ihrer Formkontur durch die (untere) Form-Strukturschicht hindurch etc. genügen muss. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die Oberflächenvorstruktur bereits anlässlich des Herstellungsprozesses des Festkörpers (z.B. mittels eines Formwerkzeugs) mit erzeugt werden kann.
  • Insbesondere im Hinblick auf eine fälschungssichere Kennzeichnung von Gegenständen, sei es durch Aufsprengen der Oberflächenstruktur unmittelbar auf den Gegenstand oder auf ein Form- oder Abformwerkzeug für einen solchen Gegenstand, bietet das erfindungsgemäße Verfahren überdies eine Reihe an Modifikationsmöglichkeiten, um für eine individuelle und anderweitig praktisch nicht nacharbeitbare Oberflächenstruktur zu sorgen, welche somit einen größtmöglichen Schutz vor Plagiaten sicherstellt. So ist es beispielsweise möglich, die mit einer Oberflächenstruktur zu versehende, mit einer Oberflächenvorstruktur ausgestattete Oberfläche des Festkörpers nach oben bzw. "Norden" auszurichten und hierauf die Form-Strukturschicht und die Sprengstoffschicht bzw. die Sprengstoff-Strukturschicht anzuordnen, während die Oberfläche des Festkörpers umgekehrt auch nach unten bzw. "Süden" ausgerichtet werden kann, um hierunter die Form-Strukturschicht und die Sprengstoffschicht bzw. die Sprengstoff-Strukturschicht anzuordnen, wobei unterschiedliche Effekte erzielbar sind. Ferner ist es z.B. möglich, für eine variable Anordnung des Anzündpunktes und/oder für eine inhomogene Verteilung der Sprengstoffschicht bzw. der Sprengstoff-Strukturschicht zu sorgen, um eine innerhalb der erzeugten Oberflächenstruktur unterschiedlich starke Überlagerung der Oberflächenvorstruktur mit der hierauf aufgesprengten Struktur zu gewährleisten. Schließlich kann auch ein mit der Oberflächenvorstruktur versehener Bereich des Festkörpers und/oder die hierauf aufgesprengte Form- bzw. Sprengstoff-Strukturschicht weitgehend eben oder zumindest partiell gekrümmt sein oder können alternativ oder zusätzlich letztere eine homogene oder inhomogene Dicke aufweisen, wodurch sich gezielt unterschiedliche Abformgrade innerhalb ein und derselben Oberflächenstruktur des Festkörpers erzielen lassen, was wiederum zu einer noch weiteren Erhöhung der Fälschungssicherheit solcher Gegenstände beitragen kann.
  • Als Formstrukturen können neben den aus der EP 0 937 562 B1 bekannten natürlichen Materialien insbesondere auch künstlich erzeugte Formstrukturen eingesetzt werden, welche beispielsweise auf dünne Metallplättchen, sogenannten "Shims", vorhanden sein können. Hierfür geeignete Materialien umfassen vornehmlich Metalle und deren Legierungen, beispielweise Nickel(legierungen), Aluminium(legierungen) und dergleichen. Solche Nickel-Shims werden gegenwärtig z.B. durch Aufbringen der Struktur auf ein geeignetes Substrat, sogenannte "Photoresists", mittels Laser und anschließende elektrochemische Abscheidung von Nickel auf das strukturierte Substrat erzeugt, wobei die abgeschiedene Nickelschicht, welche nach ihrer elektrochemischen Abscheidung ein Negativabbild der Struktur des Substrates trägt, anschließend von dem Substrat abgezogen wird. Von dem auch als "Master-Shim" bezeichneten, strukturierten Substrat können gegebenenfalls mehrere "Tochter-Shims" erzeugt werden, indem auf das Substrat nach Ablösen der elektrochemisch abgeschiedenen Nickelschicht (also des ersten "Tochter-Shims") erneut elektrochemisch Nickel abgeschieden wird. Sofern ein höherer Abformgrad erzielt werden soll, als es mit solchen eher weichen Materialien möglich ist, bietet die Erfindung die Möglichkeit einer Beschichtung, z.B. auf Kohlenstoffbasis mit amorpher, diamantartiger Kohlenstoffmodifikation, sogenannter "Diamond-like-Carbon" (DLC). Derartige Beschichtungsmaterialien sind kommerziell erhältlich.
  • Während, wie bereits angedeutet, die Oberflächenvorstruktur des Festkörpers bereits anlässlich seiner Formgebung selbst oder ihrerseits durch Sprengprägen gemäß dem aus der EP 0 937 562 B1 bekannten Verfahren auf den Festkörper aufgebracht werden kann, ist es erfindungsgemäß ferner möglich, dass die Oberflächenvorstruktur durch Oberflächenbearbeitung des Festkörpers, insbesondere Fräsen, Erodieren, Laserstrukturieren, Strukturätzen, Gravieren und/oder Bürsten, erzeugt wird. Im Hinblick auf eine fälschungssichere Kennzeichnung von Gegenständen ist es hierbei zusätzlich möglich, dass die Oberflächenvorstruktur in Form von regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Strukturen mit definierten "Fehlstellen", d.h. Unterbrechungen der Gesamtvorstruktur, versehen werden, welche zumindest in ihrer durch Überlagerung mit der aufgesprengten Struktur des fertigen Festkörpers nicht notwendigerweise sichtbar sein müssen, sondern z.B. erst durch Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung in bestimmten Wellenlängenbereichen, wie Ultraviolett und/oder monochromatischem Licht etc., erkennbar sein können.
  • Entsprechendes gilt dann selbstverständlich auch für Gegenstände, welche mit Form- oder Abformwerkzeugen erzeugt bzw. behandelt worden sind, welche mit derartigen Oberflächenstrukturen versehen worden sind. In jedem Fall werden die Oberflächenvorstrukturen durch den nachfolgenden Sprengprägevorgang zumindest bereichsweise gezielt verändert, so dass die ursprüngliche Vorstruktur - z.B. für potentielle Plagiateure - nicht mehr ermittelbar sind. Gleichfalls wird die strukturierte Oberfläche der Form- bzw. der Sprengstoff-Strukturschicht beim Aufsprengen derselben auf die Oberflächenvorstruktur des Festkörpers zerstört, so dass auch insoweit praktisch keine Möglichkeit einer Nacharbeitung (Reproduktion) der fertigen Oberflächenstruktur besteht, zumal sich, wie weiter oben bereits erwähnt, selbst bei identischen Form-Strukturschichten aufgrund der Komplexität des Sprengprägens, d.h. dessen Abhängigkeit von verschiedenen weiteren Verfahrensparametern, eine Abbildung einer solchen Struktur auf eine vorstrukturierte Festkörperoberfläche zumindest ohne genaue Kenntnis dieser Parameter nicht exakt reproduzieren lässt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Sprengstoff-Strukturschicht bzw. die Form-Strukturschicht und/oder die Oberflächenvorstruktur des Festkörpers derart ausgebildet wird/werden, dass sie eine regelmäßige oder unregelmäßige Anordnung von benachbarten Erhöhungen und Vertiefungen, insbesondere mit Dimensionen im Bereich von 10 nm bis 5000 µm, z.B. im Bereich zwischen etwa 10 nm und etwa 1000 µm oder im Bereich zwischen etwa 100 nm und etwa 1000 µm, bildet. Die benachbarten Erhöhungen und Vertiefungen können dabei z.B. von in Form von geraden und/oder gekrümmten Linien verlaufenden und/oder im Wesentlichen punktförmig angeordneten Bergen und Tälern gleicher und/oder verschiedener Höhe gebildet werden, wobei ihr Querschnittsprofil insbesondere etwa sinusförmig sein kann, z.B. - wenn auch nicht notwendigerweise - mit etwa konstanter Amplitude des Sinusverlaufes. Insbesondere bei einer solchen Ausgestaltung der Oberflächenvorstruktur des Festkörpers vermag das auf den Erhöhungen der Oberflächenvorstruktur befindliche Material beim Aufsprengen der strukturierten Oberfläche der Form- bzw. der Sprengstoff-Strukturschicht entsprechend deren Struktur durch den Druckstoß in benachbarte Vertiefungen auszuweichen, wodurch einerseits eine signifikant besser sichtbare und individuelle bzw. fälschungssichere Oberflächenstruktur erzeugt werden kann, indem die Oberflächenvorstruktur partiell "geglättet" wird. Auf diese Weise lassen sich z.B. auch Bereiche in der fertigen Oberflächenstruktur mit sehr unterschiedlichen Reflexionseigenschaften erzeugen, wie sowohl matt als auch glänzend erscheinende Bereiche innerhalb ein und derselben Oberflächenstruktur.
  • In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Sprengstoff-Strukturschicht bzw. die Form-Strukturschicht und/oder die Oberflächenvorstruktur des Festkörpers derart ausgebildet wird/werden, dass sie ein Hologramm bildet/bilden. Mit "Hologramm" sind in diesem Zusammenhang diffraktive Strukturen angesprochen, welche bei Bestrahlung mit Licht dreidimensional erscheinende Abbildungen erzeugen einschließlich Beugungsgittern, sogenannten Holografien. In diesem Zusammenhang können beispielsweise Form-Strukturschichten in Form von metallisierten holografischen Folien zum Einsatz kommen, welche auf die Oberflächenvorstruktur des Festkörpers aufgesprengt werden.
  • Sofern gewünscht, kann zwischen der Sprengstoff-Strukturschicht und dem Festkörper bzw. zwischen der Form-Strukturschicht und dem Festkörper eine Zwischenschicht, z.B. in Form einer weiteren Form-Strukturschicht, einer Flüssigkeit (z.B. Wasser) oder einem Gas (z.B. Luft) angeordnet wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann in diesem Fall vorgesehen sein, dass die Zwischenschicht ihrerseits mit einer Formstruktur versehen wird, wobei die Formstruktur der Zwischenschicht insbesondere eine Schablone aufweist, d.h. die Zwischenschicht kann z.B. von einer strukturierten oder nicht strukturierten Schicht gebildet sein, in welcher ein regelmäßiges oder unregelmäßiges Muster ausgestanzt ist, so dass beim Sprengprägevorgang die Druckwelle den ausgesparten Bereich der Zwischenschicht ungedämpft passiert, während sie außerhalb des ausgesparten Bereiches der Zwischenschicht eine Dämpfung erfährt, was insbesondere in Verbindung mit einer Überlagerung der Oberflächenvorstruktur weitere, praktisch nicht reproduzierbare und somit höchst fälschungssichere Strukturen zu ergeben vermag.
  • Wie bereits angedeutet, kann gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens als Festkörper ein mit einer fälschungssicheren Kennzeichnung zu versehender Gegenstand verwendet wird, auf welchen ein Positivbild der Struktur abgebildet wird. Bei solchen Gegenständen kann es sich um praktisch beliebige, insbesondere hochwertige Gegenstände handeln, bei welchen eine fälschungssichere Kennzeichnung, sei es als Schutz vor Plagiaten oder auch als Schutz vor Diebstahl, zweckmäßig sein kann, wie beispielsweise Rahmen von Kraftfahrzeugen, Motor- oder Fahrrädern, Uhren, Schmuck, Kameras, (codierte) Sicherheitstüren, Maschinen(teile) oder andere Betriebsmittel sowie Teile derselben.
  • Wie ebenfalls bereits angedeutet, kann gemäß einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass als Festkörper ein Form- oder Abformwerkzeug oder ein Teil derselben verwendet wird, auf welchen ein Positiv- oder Negativbild der Struktur abgebildet wird, d.h. die gewünschte Struktur wird zunächst auf das Form- bzw. Abformwerkzeug abgebildet und durch dieses auf den hierdurch erzeugten oder entsprechend bearbeiteten Gegenstand übertragen. Mit "Form- oder Abformwerkzeuge" im Sinne der Erfindung sind hierbei einerseits solche Werkzeuge angesprochen, welche zur Formgebung von insbesondere metallischen oder Kunststoff-Formteilen dienen, wie beispielsweise Spritz-, Gießformen oder dergleichen, andererseits solche Werkzeuge, welche zur Abformung von Strukturen auf Gegenstände aus beliebigen Materialien, wie Metall oder Kunststoff, aber auch aus Papier, Karton etc. geeignet sind. demgemäß sieht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass ein Form- oder Abformwerkzeug aus der Gruppe Kunststoff-Formwerkzeuge und -Formwerkzeugeinsätze, Gießformen, Erodierelektroden, Präge-, Abwälz-, Brenn-, Schlag-, Schweiß-, Erodierwalzen und -stempel, Siegel, Druckplatten und -walzen verwendet wird.
  • Solche mit einer insbesondere fälschungssicheren Struktur versehene Form- oder Abformwerkzeuge können dann zur Übertragung dieser Struktur auf Gegenstände dienen, welche mit diesen Werkzeugen hergestellt oder mit diesen Werkzeugen behandelt werden, wobei es sich bei solchen Gegenständen z.B. um Datenträger (wie Festplatten, CDs, DVDs, CD-ROMs etc.), Jetons, Folien für Verpackungen, Bank- und Kreditkarten etc., Polymer- und Papierbanknoten oder auch Münzen sowie für wichtige Dokumente vorgesehene Papierbögen etc. handeln kann. So können, wie weiter oben angedeutet, insbesondere auch gewölbte Oberflächen (wie beispielsweise solche von Druck- oder Prägewalzen) auf die erfindungsgemäße Weise mit einer Oberflächenvorstruktur versehen werden, auf welche dann die Struktur der Form- bzw. der Sprengstoff-Strukturschicht aufgesprengt wird, wobei hierbei z.B. auch die Möglichkeit einer im Wesentlichen schlauchförmigen Sprengstoffschicht besteht, mit welcher die Walze umhüllt wird, wobei sich die erzeugte Struktur (Vor- und/oder aufgesprengte Struktur) gleichwohl selbstverständlich nicht notwendigerweise über die gesamte Mantelfläche der Walze erstrecken muss, sondern auch nur lokal ausgebildet werden kann. Selbstverständlich gibt die Erfindung auch die Möglichkeit einer "Nachrüstung" bereits existierender Form- oder Abformwerkzeuge, indem diese zumindest lokal mit einer Oberflächenvorstruktur versehen werden, auf welche die diese überlagernde Struktur aufgesprengt wird, ohne dass das Werkzeug durch Massivumformung desselben beschädigt wird. Gleichfalls ist es z.B. möglich, anstelle einer möglichen direkten Abbildung einer Oberflächenstruktur auf einen Gegenstand eine indirekte Abbildung mittels eines Abformwerkzeuges vorzunehmen, was insbesondere dann sinnvoll sein kann, wenn der Gegenstand relativ hart ist (z.B. aus einem Stahlwerkstoff gefertigt ist). So kann in diesem Fall z.B. mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Negativabbild der gewünschten Oberflächenstruktur in ein als Strukturvorlage dienendes Abformwerkzeug aus einem demgegenüber weicheren Material abgebildet werden, z.B. in eine Senkerodierelektrode aus Kupfer, wonach die Senkerodierelektrode dann in als solcher bekannten Weise dazu eingesetzt wird, um den - härteren - Gegenstand mit der Oberflächenstruktur (als Positivabbild) zu versehen. Auf diese Weise kann ein höherer Abformgrad erzielt werden als im Falle einer direkten Abbildung der Oberflächenstruktur auf den harten Stahlwerkstoff.
  • Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zumindest in die Vertiefungen der Oberflächenvorstruktur des Festkörpers ein Beschichtungsmaterial eingetragen wird, welches anlässlich des Einsprengens der Struktur der Sprengstoff-Strukturschicht bzw. der Form-Strukturschicht in die Oberflächenvorstruktur oberflächig fest mit dem Festkörpermaterial verbunden wird. Bei dem Beschichtungsmaterial kann es sich beispielsweise um ein insbesondere feinpartikuläres Pulver, z.B. auf der Basis von Keramik, Metall(legierungen), Metalloxid, Diamant oder dergleichen, handeln, welches beim Zünden des Sprengstoffes in die Vorstruktur eingesintert wird. Auf diese Weise sind nicht nur weitere visuelle und sehr individuelle Effekte erzielbar, sondern kann je nach Beschichtungsmaterial auch für eine sehr hohe Härte/Abreibfestigkeit der erzeugten Oberflächenstruktur des Festkörpers gesorgt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die auf dem Festkörper erzeugte Oberflächenstruktur anschließend gehärtet wird, um der erzeugten Oberflächenstruktur eine höhere Dauerhaftigkeit zu verleihen. Hierbei können je nach Material des mit der Oberflächenstruktur versehenen Festkörpers praktisch beliebige bekannte Härtungsverfahren zum Einsatz gelangen, wie beispielsweise einer Vernetzung/Vulkanisierung, z.B. durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen in einem geeigneten Wellenlängenspektrum (Strahlungsvernetzung) im Falle von polymeren Werkstoffen (z.B. bei Polymer-Formteilen, welche mittels eines mit einer Oberflächenstruktur versehenen Formwerkzeugs, das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt worden ist, unter Abformung der Oberflächenstruktur in das Polymer-Formteil erzeugt worden sind) oder einer nachgelagerten Stoßwellen-, Umwandlungs-, Ausscheidungshärtung, Kaltverfestigung oder dergleichen im Falle von metallischen Werkstoffen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann zu demselben Zweck vorgesehen sein, dass die auf dem Festkörper erzeugte Oberflächenstruktur anschließend beschichtet wird, wobei wiederum praktisch beliebige Beschichtungsverfahren eingesetzt werden können, wie PVD, CVD, Sputtering, Folienbeschichten etc. Insbesondere im Falle von mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur versehenen Kunststoffgegenständen hat sich des Weiteren z.B. eine glasartige Beschichtung auf der Basis von Siliciumdioxid (SiO2) als vorteilhaft erwiesen, deren Härte bzw. Sprödigkeit durch Zusätze von Wasser und/oder Kohlenstoff entsprechend den jeweiligen Anforderungen modifiziert werden kann.
  • Um bei Form- oder Abformwerkzeugen, welche mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur versehen worden sind, einen Missbrauch, wie ein unerlaubtes Abformen auf Gegenstände gleich welcher Art, sicher ausschließen zu können, können selbstverständlich ebenfalls beliebige bekannte Überwachungsmittel eingesetzt werden, wie nicht manipulierbare und z.B. mit Transpondern kommunizierende Zählwerke auf Basis, ein Einsatz von Zahlen- oder Barcodes etc., so dass die Formgebung eines jeden Gegenstandes zuverlässig protokolliert wird. Darüber hinaus eröffnet sich die Möglichkeit einer Überprüfung der Echtheit der erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur sowohl solcher Form- oder Abformwerkzeuge als auch hiermit erzeugter Formteile mittels digitaler Signaturen, Hologrammscanner, unter Anwendung des Moire-Effektes, z.B. durch Verwendung entsprechender Moire-Folien, oder dergleichen.
  • Schließlich sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Erzeugung von fälschungssicheren Oberflächenstrukturen beschränkt ist, sondern sich vielmehr für beliebige andere Anwendungsgebiete anbietet, bei welchen eine insbesondere auch sehr komplexe Oberflächenstruktur von Festkörpern erforderlich ist. So ist das erfindungsgemäße Verfahren z.B. auch zur Erzeugung von Oberflächenstrukturen mit speziellen, beispielsweise zur Lichtlenkung und/oder Lichtbrechung dienenden optischen Eigenschaften einsetzbar, welche z.B. diffuses Tageslicht oder auch direkte Sonneneinstrahlung zerstreuen oder einer gezielten Richtungsänderung unterwerfen (Lichtsammler, Fokussierer) und so für einen Blendschutz und/oder eine Entspiegelung sorgen. Beispielhaft seien Folien oder Verkleidungen für Fenster, Gebäude etc. erwähnt.
  • Darüber hinaus können die erfindungsgemäß erzeugten Oberflächenstrukturen auch mit einer (Mikro)rauhigkeit ausgebildet werden, so dass sie selbstreinigende Eigenschaften besitzen. Ferner ist es beispielsweise auch denkbar, bestimmte Mikro- oder gar Nanostrukturen zu erzeugen, wie sie für spezielle Anwendungsfälle erforderlich sind, wie beispielsweise zum Züchten von Gewebe, wie natürlichen Hautstrukturen.

Claims (15)

  1. Verfahren zum wenigstens bereichsweisen Aufbringen einer Oberflächenstruktur auf einen Festkörper, wobei eine strukturierte Oberfläche unmittelbar oder mittelbar auf die Oberfläche des Festkörpers aufgelegt und die Struktur dieser strukturierten Oberfläche in die Oberfläche des Festkörpers abgebildet wird, indem
    - eine die strukturierte Oberfläche aufweisende Sprengstoff-Strukturschicht auf der Oberfläche des Festkörpers angeordnet und die Struktur der Sprengstoff-Strukturschicht durch Zünden derselben in die Oberfläche des Festkörpers eingesprengt wird; oder
    - wenigstens eine die strukturierte Oberfläche aufweisende Form-Strukturschicht auf der Oberfläche des Festkörpers angeordnet und die Struktur der Form-Strukturschicht durch Zünden einer separaten Sprengstoffschicht in die Oberfläche des Festkörpers eingesprengt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Festkörpers vor dem Einsprengen zumindest bereichsweise selbst mit einer Oberflächenvorstruktur versehen wird, wobei die Struktur der Sprengstoff-Stukturschicht bzw. der Form-Strukturschicht auf wenigstens einen Teilbereich der Oberflächenvorstruktur eingesprengt wird, so dass die erzeugte Oberflächenstruktur aus einer zumindest bereichsweisen Überlagerung der Oberflächenvorstruktur mit der aufgesprengten Struktur resultiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenvorstruktur durch Oberflächenbearbeitung des Festkörpers, insbesondere Fräsen, Erodieren, Laserstrukturieren, Strukturätzen, Gravieren und/oder Bürsten, erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprengstoff-Strukturschicht bzw. die Form-Strukturschicht und/oder die Oberflächenvorstruktur des Festkörpers derart ausgebildet wird/werden, dass sie eine regelmäßige oder unregelmäßige Anordnung von benachbarten Erhöhungen und Vertiefungen, insbesondere mit Dimensionen im Bereich von 10 nm bis 5000 µm, bildet.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Erhöhungen und Vertiefungen von in Form von geraden oder gekrümmten Linien verlaufenden und/oder im Wesentlichen punktförmig angeordneten Bergen und Tälern gleicher und/oder verschiedener Höhe gebildet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprengstoff-Strukturschicht bzw. die Form-Strukturschicht und/oder die Oberflächenvorstruktur des Festkörpers derart ausgebildet wird/werden, dass sie ein Hologramm bildet/bilden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Sprengstoff-Strukturschicht und dem Festkörper bzw. zwischen der Form-Strukturschicht und dem Festkörper eine Zwischenschicht angeordnet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht ihrerseits mit einer Formstruktur versehen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstruktur der Zwischenschicht eine Schablone aufweist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Festkörper ein mit einer fälschungssicheren Kennzeichnung zu versehender Gegenstand verwendet wird, auf welchen ein Positivbild der Struktur abgebildet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Festkörper ein Form- oder Abformwerkzeug oder ein Teil derselben verwendet wird, auf welchen ein Positiv- oder Negativbild der Struktur abgebildet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Form- oder Abformwerkzeug aus der Gruppe Kunststoff-Formwerkzeuge und -Formwerkzeugeinsätze, Gießformen, Erodierelektroden, Präge-, Abwälz-, Brenn-, Schlag-, Schweiß-, Erodierwalzen und -stempel, Siegel, Druckplatten und -walzen verwendet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in die Vertiefungen der Oberflächenvorstruktur des Festkörpers ein Beschichtungsmaterial eingetragen wird, welches anlässlich des Einsprengens der Struktur der Sprengstoff-Strukturschicht bzw. der Form-Strukturschicht in die Oberflächenvorstruktur oberflächig fest mit dem Festkörpermaterial verbunden wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Festkörper erzeugte Oberflächenstruktur anschließend gehärtet wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Festkörper erzeugte Oberflächenstruktur anschließend beschichtet wird.
  15. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur fälschungssicheren Kennzeichnung von Gegenständen sowie von Form- und Abformwerkzeugen für solche Gegenstände.
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