Wie der 3D-Druck zur Bekämpfung von Fälschungen helfen kann

Im Laufe der Jahre hat sich der Handel mit gefälschten Waren, meist von Luxusmarken, überall auf der Welt stark ausgebreitet. Wurden im Jahre 2011 gerade einmal 2.5 Millionen gefälschte Waren beschlagnahmt, belief sich diese Zahl fünf Jahre später im Jahr 2016 bereits auf 3.2 Millionen und 2021 sogar auf 18.8 Millionen unechte Stücke – Tendenz steigend. Diese Zahlen, die alleine vom deutschen Zoll beschlagnahmt worden sind, sind erschreckend, allerdings ist es noch erschreckender, dass Fälschungen heute teilweise so echt aussehen, dass sie kaum noch vom Original zu unterscheiden sind. Dass damit Probleme für eine gesamte Wirtschaft zustande kommt, ist offensichtlich. Dies war auch der antreibende Faktor, weshalb sich ein Forschungsteam der University of Hongkong (HKU) mit der Entwicklung eines äußerst präzisen Verfahren der additiven Fertigung beschäftigt hat, welches dazu dienen soll, Produktfälschungen zu erkennen und somit leichter aus den Verkehr ziehen zu können.

Dass sich der Wert der gefälschten und im Umlauf befindender Ware auf mehrere Milliarden Euro schätzt, betrifft nicht nur die Wirtschaft, sondern hat auch Folgen für Sicherheit. Zwar gibt es bereits sämtliche Maßnahmen von Unternehmen, die ihre Produkte von potenziellen Fälschungen schützen möchten, so liegen aber auch noch heute hierbei große Hindernisse vor. Zum Beispiel liegt eines dieser Sicherheitskonzepte in der Integration eines QR-Codes, der allerdings auf Grund von limitierten Datenverschlüsselungskapazität sehr leicht zu reproduzieren ist. Dr. Ji Tae Kim, tätig im Bereich Maschinenbau der HKU und Leiter des Forschungsteams, hat mit diesem genannten für eine neue Möglichkeit zur Erkennung solcher Fälschungen dank 3D-Druckverfahren gesorgt, das zur Herstellung von polarisationskodierten Fälschungsschutzetiketten genutzt werden soll.

Dr. Ji Tae Kim (links) und Dr. Jihyuk Yang (rechts) (Bild: HKU)

Welche Vorteile das 3D-Etikett gegenüber dem 2D-Etikett trägt

Es ist nicht nur die Tatsache, dass sich die Dimension eines 3D- gegenüber eines 2D-Etiketts unterscheidet, sondern auch die damit beinhaltende digitalen Informationen. Diese Forschung, die in einer Arbeit mit dem Titel „Three-Dimensional Printing of Dipeptides with Spatioselective Programming of Crystallinity for Multilevel Anticounterfeiting“ veröffentlicht worden ist, beschäftigte sich als Material mit Diphenylalanin (FF) und gehört somit zur Gruppe von Dipeptiden. Dipeptiden gelten als chemische Verbindung, die aus zwei Aminosäureresten besteht. Sie kennen dies möglicherweise bereits in Verbindung mit Alzheimer-Krankheit, denn bereits seit geraumer Zeit wird dies von Neurowissenschaftler genau hierfür genutzt. Im Kontext der HKU hingegen nutze man es auf Grund seiner Eigenschaften der Piezoelektrizität, die Kombination von mechanischem Druck und elektrischer Spannung in Festkörpern, wie auch dessen optische Doppelbrechung. Diese Eigenschaften, so erklärt Dr. Yang, Erstautor der durchgeführten Studie, lassen sich auf die kristalline Beschaffenheit zurückführen, die daher ausschlaggebend für die Nutzung als Material für elektronische und photonische Geräte sind.

Dr. Ji Tae Kim erklärt das Vorgehen der neuen 3D-Druckmethode im Detail und geht dabei fokussiert auf die Tatsache der von der Natur gesteuerten molekularen Selbstorganisation ein, welche schließlich für den Druck von mehrteiligen 3D-FF-Mikropixeln verantwortlich ist. Ein besonderes Augenmerk wirft das gesamte Forschungsteam daher auch auf die Mikropixeln mit programmierter Kristallinität, die für die Datenverschlüsselung mit hoher Dichte verantwortlich sind. „Durch Ausnutzung der unterschiedlichen Reaktionen der amorphen und kristallinen Segmente auf polarisiertes Licht kann ein einziges winziges 3D-Pixel einen mehrstelligen Binärcode verschlüsseln, der aus „0“ und „1“ besteht. Die Informationskapazität kann mit einem einzigen freistehenden Pixel mit elf Segmenten auf einer winzigen Fläche von 4 µm2, die 1000 Mal kleiner als eine Haarsträhne ist, auf 211 erhöht werden.“ Insgesamt ist sich das Team sicher, dass dieses 3D-Druckverfahren in der Zukunft die Sicherheit und Prävention von Fälschungen stark steigern kann, da so Sicherheitsetiketten überall und zu jedem Zeitpunkt individuell gestaltet und hergestellt werden können, was somit zur Informationssicherheit beiträgt. Wenn Sie mehr über das Projekt der HKU erfahren möchten, dann finden Sie hier das Forschungspapier dazu.

Das Schema zum 3D-Druckverfahren von polarisationskodierten 3D-Mikropixeln (Bild: HKU)

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*Titelbildnachweis: MDR