Winzige Strukturen für die Sicherheit

Ob Swiss Pass, Kreditkarte oder Führerausweis: Täglich begleiten sie uns im Geldbeutel, ohne dass wir uns bewusst sind, wie ausgeklügelt diese unscheinbaren Dokumente aufgebaut sind. Solche personalisierten Ausweisdokumente werden mit unterschiedlichsten Sicherheitselementen ausgestattet, um deren Fälschung zu verhindern oder zumindest deutlich zu erschweren.

Unter anderem werden dazu unterschiedliche Strukturen über Prägeprozesse gezielt in die Oberfläche eingebracht. Die dafür benötigten Prägeplatten sind in der Herstellung aktuell sehr aufwändig und kostenintensiv und erreichen nicht immer die gewünschte Oberflächenqualität.

Darum wollen Forschende der Hochschule für Technik der FHNW, des Paul Scherrer Instituts PSI und der Firma Gemalto AG einen neuen Fabrikationsprozess für Sicherheitselemente auf Ausweisdokumenten entwickeln. Das Nano-Argovia-Projekt LASTRUPOL hat zum Ziel, dreidimensionale optische Strukturen mit hoher Präzision und Oberflächengüte in einem möglichst wirtschaftlichen Prozess herzustellen.

Erst strukturiert, dann geglättet

Mithilfe ultrakurzer Laserpulsen wird gezielt Material von einer Kunststoffoberfläche abgetragen, wodurch definierte Mikrostrukturen erzeugt werden. Prozessbedingt weisen diese Strukturen Abstufungen und hohe Rauheitswerte auf, weshalb sie in einem weiteren Schritt geglättet werden.

Hierzu kommt eine kontaktlose Methode, die ursprünglich am PSI für Anwendungen in der Mikro-Optik entwickelt wurde, zum Einsatz. Dabei wird die Glasübergangstemperatur (Temperatur, bei der sich die Polymere vom festen Zustand in eine zähflüssige Schmelze umwandeln) an der Oberfläche selektiv reduziert. Wird die Probe nach dieser Vorbehandlung sanft erwärmt, erweicht nur die behandelte oberste Schicht und glättet sich dadurch. Die darunterliegende Struktur sowie tiefer liegende Schichten bleiben dabei unverändert.

Im Projekt LASTRUPOL muss dieser zweistufige Prozess auf neue Materialien und deutlich grössere Strukturen adaptiert werden. Dieses auf den ersten Blick einfache Vorhaben stellt eine besonders grosse Herausforderung dar, die es mit materialwissenschaftlichem Geschick zu meistern gilt.

Durch die Kombination der beiden Techniken wird eine effiziente Produktion von Prägeplatten für die Vervielfältigung unterschiedlicher Sicherheitselemente angestrebt. Im Fokus stehen dabei zunächst zwei unterschiedliche Arten von Sicherheitselementen: zum einen optische Elemente, die aufgrund unterschiedlicher Lichtbeugung an den Strukturen entstehen und anderseits optische Elemente, die durch winzige linsen- und kugelförmige Kunststofflinsen erscheinen.

Neue Technologien wichtig

Für Gemalto hat das Projekt eine grosse Bedeutung: «Wir sind ein führendes Unternehmen im Bereich digitaler und physischer  Identitätslösungen», erläutert Dr. Christian Sailer, Head of Physical Document Security R&D Switzerland bei Gemalto, «es ist für uns elementar, in neue Technologien zur Herstellung von Sicherheitsprodukten zu investieren, um diese Führungsrolle beizubehalten. Das Nano-Argovia-Projekte LASTRUPOL bietet eine hervorragende Möglichkeit, vom Knowhow der Fachleute im Bereich der Kunststoffverarbeitung an der Hochschule für Technik und dem PSI zu profitieren».