Dieser Code wurde mit einem Ultrakurzpulslaser auf das Metallstück aufgebracht. Er erscheint je nach Lichteinfall in einer anderen Farbe.

Quelle: photonicfab

Produktpiraterie

Laser schützen vor gefälschten Medizin-Bauteilen

In der Medizintechnik steht Sicherheit an oberster Stelle. Das betrifft nicht nur komplette Medizingeräte, sondern auch individuelle Komponenten: Gefälschte Bauteile gefährden das einwandfreie Funktionieren eines Geräts und damit auch den Patienten. Zulieferer könnten hier in Zukunft auf schillernde Lasermarkierungen setzen, um Teile fälschungssicher zu machen.

Interview: Timo Roth (compamed.de)

Im Interview spricht Carl Gehrmann über die Markierung von Bauteilen mit ultrakurzgepulsten Lasern und warum sie einmalig wie ein Fingerabdruck sind.

Herr Gehrmann, photonicfab bietet Lasermarkierungen als Schutz vor Produktpiraterie an. Wie werden diese Markierungen angefertigt?

portrait of carl gehrmann
Carl Gehrmann
Quelle: photonicfab

Carl Gehrmann: Laser sind seit einiger Zeit als Werkzeuge zur Markierung von Produkten etabliert. Mit Laserpulsen im Nanosekunden-Bereich werden heute schon Barcodes und Seriennummern auf Geräten erzeugt. In letzter Zeit etablieren sich auch mehr und mehr die Ultrakurzpulslaser oder UKP, also Laser, die Impulse im Piko- oder Femtosekundenbereich erzeugen. Sie erzeugen eine bessere Schwarzmarkierung als die Nanosekundenlaser. Diese Markierungen haben einen höheren Kontrast und sind widerstandsfähiger gegenüber Reinigungsprozessen in Autoklaven oder Ultraschallbädern.

Bei photonicfab haben wir eine Markierungstechnik entwickelt, bei der sogenannte laserinduzierte Nanostrukturen entstehen, die das Licht beugen und so einen Hologrammeffekt erzeugen, den man zum Beispiel von Ausweisdokumenten oder Geldscheinen kennt. Diese Markierung stellt also ein offensichtliches Sicherheitsmerkmal für jeden Nutzer des Produkts dar.

Wie genau entstehen diese Nanostrukturen?

Gehrmann: Es sind stochastische Strukturen, die sich automatisch im Laserfokus bilden. Wir arbeiten mit einer Laserwellenlänge zwischen 500 Nanometern und 1 Mikrometer. In dieser Größe entstehen im Material in jedem Laserpunkt Gitter, die das Licht beugen und so den Hologrammeffekt  erzeugen. Wir können diesen Effekt für beliebige Markierungen umsetzen, also zum Beispiel DataMatrix-Codes, Logos oder IDs. Besonders gut funktioniert das auf Metallen, aber auch auf Polymeren ist diese Art der Markierung möglich.

Was macht diese Markierungen einmalig?

Gehrmann: Sie haben einen ungefähren Gitterabstand, der mit der Wellenlänge des Lasers zusammenhängt. Das Muster, das sich dabei bildet, ist aber immer einmalig wie ein Fingerabdruck. Es hängt zum Beispiel davon ab, welche Korngröße das Ausgangsmaterial hat oder ob es irgendwo darin Imperfektionen gibt. Deshalb kann man eine individuelle Markierung nicht nachmachen, auch wenn man das gleiche Lasersystem verwendet. Die Herausforderung dabei ist es aber, die Markierung auszulesen. Hier gibt es noch Entwicklungspotenzial.

Inwiefern?

Bei Polymeren könnte man zum Beispiel ein Spritzgusswerkzeug markieren, um später sagen zu können, welches Bauteil mit welchem Werkzeug gegossen wurde

Carl Gehrmann

Gehrmann: Der Betrachter sieht rein äußerlich den Hologrammeffekt. Das ist schon ein augenscheinliches Sicherheitsmerkmal. Will man als Hersteller aber zu 100 Prozent sicher sein, muss man die Mikrostrukturen auslesen – einmal nach der Markierung, um sie zu speichern, und einmal im Regressfall, um sie zu verifizieren. Bei Metallteilen müsste die Markierung wirklich bei jedem Teil einzeln ausgelesen werden. Das wäre schon ein großer Aufwand, der bei sicherheitsrelevanten Komponenten allerdings gerechtfertigt sein kann. Bei Polymeren könnte man aber zum Beispiel ein Spritzgusswerkzeug markieren, um später sagen zu können, welches Bauteil mit welchem Werkzeug gegossen wurde.

Das Auslesen selber wäre zum Beispiel mit einem hochauflösenden Lichtmikroskop oder Laser Scanning-Mikroskop möglich. Es geht definitiv auch mit einem Rasterelektronenmikroskop. Das wäre aber schon sehr aufwendig.

Welche Vor- beziehungsweise Nachteile sehen Sie denn in der Markierung mit den ultrakurzgepulsten Lasern im Vergleich zu anderen Markierungstechniken?

Gehrmann: Ein Nachteil sind die Kosten. Die Kosten für Laserquellen sinken zwar kontinuierlich, aber die Markiertechnik mit den UKP sind noch etwa um den Faktor zehn teurer als die Markierung mit dem Nanosekundenlaser.

Für die UKP spricht ganz klar die höhere Auflösung, wir können feinere Strukturen erzeugen. Die Markierung hat außerdem höheren Kontrast und Langlebigkeit. Damit lassen sich auch beugende Strukturen, also Hologrammeffekte, auf Oberflächen einbringen, aber das ist kein Muss.


Quelle: Compamed.de

01.08.2018

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