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EFB-Forschungsbericht Nr. 346

Werkzeuge zum direkten Prägen von Hologrammen in Blechwerkstoffe

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens, Dipl.-Ing. Jan Jocker, Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen, Leibniz Universität Hannover - Prof. Dr.-Ing. Eduard Reithmeier, Dr.-Ing. Maik Rahlves, Institut für Mess- und Regelungstechnik, Leibniz Universität Hannover

72 Seiten (sw, 45 teils farbige Abb., 3 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-384-4

Preis (Digital) EUR 52,00

Preis (Print) EUR 59,00

Zusammenfassung

Hologramme sind eine Möglichkeit zum Schutz vor Produktpiraterie. Des Weiteren können sie als attraktives Designelement verwendet werden, um so die Kaufentscheidung durch ein innovatives und  smartes Äußeres positiv zu beeinflussen. Dies wird erreicht, da Hologramme auf eine fortschrittliche Vorgehensweise bei der Entwicklung und Herstellung sowie entsprechende Qualität und positive Eigenschaften des betrachteten Artikels schließen lassen.

Einen technischen Fortschritt würde die Möglichkeit bedeuten, Hologramme nicht wie bisher in Kunststofffolien zu prägen, die dann per Klebeverbindung auf dem Zielprodukt appliziert werden,  sondern die Hologramme direkt in die Oberfläche von Produkten aus Blechwerkstoffen zu prägen und diese so unzertrennlich in das Produkt zu integrieren.

Im Rahmen des Projekts wurden die Grenzen und Möglichkeiten der Herstellung und des direkten Prägens von individuellen Hologrammen in Blechwerkstoffe erforscht. Um ein direktes Prägen von Hologrammen zu ermöglichen, wurde eine hierfür geeignete Werkzeugtechnologie entwickelt, in das aus Nickel und Kobalt galvanisch hergestellte holografische  Prägeshims als Werkzeugelemente integriert wurden. Parallel dazu wurden geeignete Prozessparameter ermittelt und optimiert, die Eignung der verwendeten Stempelwerkstoffe für unterschiedliche  Blechwerkstoffe untersucht und Einsatzperspektiven aufgezeigt. Verschleißuntersuchungen und die Ermittlung von Einflussparametern des Präge-prozesses sowie deren Auswirkungen auf die  Qualität von Prägehologrammen waren weitere Aspekte der Untersuchungen. Neue Möglichkeiten der Erzeugung computergenerierter Hologramme und die Belichtung der berechneten Hologramme mittels einer Laserbelichtereinheit wurden erforscht.

Weiterhin wurde ein Prägewerkzeug entwickelt und gebaut. In experimentellen Versuchen zeigte sich, dass sich Hologramme in die Nichteisenmetalle Aluminium, Kupfer sowie eine Legierung aus Aluminium-Magnesium in guter Qualität prägen lassen. Die Standmenge der Werkzeuge lag hier bei 1.500 bis 10.000 Hüben. Auch in die Zinkschicht von beschichtetem Stahlblech lassen sich die  Nanostrukturen übertragen. In die Oberfläche von Stahlwerkstoffen lassen sich Prägehologramme mittels der im Projekt verwendeten Stempelwerkstoffe nur eingeschränkt prägen, die Standmenge liegt hier bei wenigen Hüben.
Die Ziele des Vorhabens wurden erreicht.

Das IGF-Vorhaben „Werkzeuge zum direkten Prägen von Hologrammen in Blechwerkstoffe“ wurde unter der Fördernummer AiF 16123N von der Forschungsvereinigung EFB e.V. finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom  Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 346 erschienen und  bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

Inhalt

Abbildungsverzeichnis
1 Kurzbeschreibung
2 Einleitung und Problemstellung
3 Stand der Technik
3.1 Generierung von Hologrammen
3.2 Herstellung von Prägeshims
3.3 Prägetechnik für kleine Strukturen
3.4 Massenproduktion von Prägehologrammen
3.5 Charakterisierung von Mikro- und Nanostrukturen
3.6 Projektbezogene Vorversuche
4 Forschungsziele und Lösungsweg
4.1 Forschungsziele
5 Berechnung und Herstellung von Hologrammen
5.1 Berechnung von computergenerierten Hologrammen
5.1.1 GPU-basierte Hologrammberechnung
5.1.2 Berechnung individueller CGHs
5.2 Herstellung von individuellen Hologrammen
5.2.1 Experimenteller Aufbau
5.2.2 Belichtungsprozess, fotosensitive Resiste und Prozessparameter
5.2.3 Exemplarische Herstellung von Hologrammen
6 Werkzeugtechnologie zum direkten Prägen von Hologrammen in Blechwerkstoffe
6.1 Herstellung von nanostrukturierten Prägeshims
6.2 Werkzeug zum Prägen von Hologrammen
6.3 Integration der Shims in das Werkzeug
7 Experimentelle Herstellung von Prägehologrammen
7.1 Prägeversuche mit verschiedenen Werkstoffen
7.2 Ermittlung von Prozessparametern
7.3 Ermittlung von Werkzeugstandmengen
7.4 Erprobung unter praxisähnlichen Bedingungen
7.5 Charakterisierung von Prägehologrammen
8 Zusammenfassung und Ausblick
9 Literaturverzeichnis