Meilenstein in der Mikrostrukturierung

14.07.2020

Im Team mit der Firma Taktilesdesign GmbH ist es uns gelungen, einen scanbaren, in Kunststoff gespritzten QR-Code zu erzeugen. Möglich macht diese Art der Mikrostrukturierung ein Ultrakurzpulslaser mit Femto-Laserstrahlen.

Bild des Münzchips mit QR-Code in Kunststoff, gefertigt bei Keppler Feinmechanik: Der QR-Code ist sogar vom Foto lesbar.


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Sie möchten mehr erfahren? Hier unsere Pressemitteilung:

Durchbruch in der Mikrostrukturierung:

Ultrakurzpulslaser erzeugt scanbaren QR-Code in Kunststoff

Der Firma HAILTEC ist es gelungen, einen scanbaren, in Kunststoff gespritzten QR-Code zu erzeugen. Möglich macht diese Art der Mikrostrukturierung ein Ultrakurzpulslaser mit Femto-Laserstrahlen. Der Auftraggeber, Keppler Feinmechanik, zeigt am Beispiel eines Münzchips die erfolgreiche Umsetzung. Die Entwickler sehen breite Einsatzmöglichkeiten für QR-Codes auf Kunststoff.

„Wir benötigen einen Formeinsatz, mit dem wir QR-Codes aus Kunststoff spritzen können – und die mittels Smartphone oder anderer Geräten lesbar sind“, mit dieser Anfrage kam Jochen Keppler von Keppler Feinmechanik aus Engelsbrand auf die HAILTEC GmbH zu. Das klang zunächst unmöglich, weil ein QR-Code normalerweise nur als schwarz-weiß Kontrast funktioniert.

 

Reflektion statt schwarz-weiß Kontrast?

Doch Jochen Keppler war überzeugt, dass die Idee mithilfe von Reflektion an der Oberfläche realisierbar und die Firma HAILTEC der richtige Partner dafür wäre – auch wenn ihm ein namhafter Spritzgießmaschinen-Hersteller versicherte, das Vorhaben sei „nicht machbar“. Alexander Renz und das Team bei HAILTEC nahmen die Herausforderung an. Nach einem Anruf in Lübeck war auch Sylvia Goldbach von der Firma Taktilesdesign GmbH mit im Boot. Bei der Entwicklung funktioneller Oberflächenstrukturen kooperieren die Experten für Texturentwicklung bei Taktilesdesign und HAILTEC seit Jahren eng miteinander – so auch bei diesem Projekt.

 

Das Unmögliche möglich machen

„Während des Projekts hatte ich manchmal das Gefühl, als versuchten wir das Unmögliche möglich zu machen. Doch Aufgeben kam nicht infrage. So haben uns wir uns immer tiefer in das Thema verbissen – und sind heute wahnsinnig stolz, es geschafft zu haben“, erzählt HAILTEC-Geschäftsführer Alexander Renz. Mithilfe des Ultrakurzpulslaser bei HAILTEC entstand die geometrisch optimierte Mikrostruktur eines in Kunststoff gespritzten QR-Codes. Dank gezielter Lichtbrechung erzeugt diese Mikrostrukturierung einen tiefschwarzen Effekt und kann damit von Smartphones gescannt werden. Das funktioniert sogar mit einem Foto des Münzchips.

 

Kunststoff mit Wolfram

Als Anwendungsbeispiel fertigte Keppler Münzchips, wie sie als Pfand für Einkaufswagen verwendet werden.Eingesetzt wird ein Kunststoff der Firma PolyOne auf Polyamid-Basis, gefüllt mit 80 Prozent Wolfram. Dank der hohen Dichte von 11 g/cm³ erhält er eine sehr hohe Wertigkeit. Die Entwicklung des in Kunststoff gespritzten QR-Codes sollte auf den Technologie-Tagen des Spritzgieß-Maschinenherstellers Arburg vorgestellt werden, doch die Corona-Pandemie vereitelte das Vorhaben.

 

Anwendungsmöglichkeiten in vielen Branchen

Die Einsatzmöglichkeiten für QR-Codes auf Kunststoff sind vielfältig. Scanbare QR-Codes auf Kunststoffprodukten wie Autoreifen und sonstigen Consumer Goods sind denkbar. Schließlich lassen sich auf einem kleinen QR-Code Unmengen an Informationen hinterlegen. Die Technik hat Potenzial für Werkzeug- und Formenbauer, Spritztechnologen und viele andere.

 

Hochtechnologie on Demand

Mit seinen Femto-Laserstrahlen erzielt der Ultrakurzpulslaser bei HAILTEC 3D-Mikrostrukturen mit deutlich feinerer Auflösung als die herkömmliche  Nanolasertechnologie. Das Material sublimiert direkt, ohne Wärmeeinwirkung und Schlackebildung – deshalb beschränkt sich auch die Nacharbeit auf ein Minimum. HAILTEC setzt das enorm breite Leistungsspektrum des Lasers ein, um Bauteilen funktionelle Oberflächenstrukturen zu verleihen, z.B. tribologische, antibakterielle, hydrophobe oder hydrophile Strukturen. Als Zulieferer und Jobshop bietet HAILTEC diese Hochtechnologie „on Demand“.

 

Die beteiligten Unternehmen im Porträt:

 

Taktilesdesign GmbH

Die Taktilesdesign GmbH, gegründet von Sylvia Goldbach mit über 15 Jahren Erfahrung in der Texturierung,  hat sich der Aufwertung von Oberflächen in vielfältiger Ausprägung verschrieben. Das Portfolio reicht von der Kreation und materialabhängigen Machbarkeitsanalyse bis zur Bereitstellung von Daten für den finalen Produktionsprozess bei Anwendern und Produktdesignern. Funktionale und skalierbare Texturen werden für die Lasergravur und für die additive Fertigung oder sowie als 3D-Rendering auf die Produktoberfläche projiziert. Im sogenannten Mapping-Prozess werden Verzüge an Radien und auf Freiformflächen minimiert. https://www.taktilesdesign.de/

 

KEPPLER Feinmechanik

Keppler-Feinmechanik ist ein erfolgreicher Familienbetrieb für anspruchsvolle und geometrisch komplexe Bauteile aus thermoplastischen Kunststoffen, Hochtemperatur-Kunststoffen und Metallspritzgussteilen (MIM Technik). Das Dienstleistungsprogramm umfasst den Formenbau, die Herstellung von Präzisions-Kunststoffteilen, insbesondere von technisch anspruchsvollen und geometrisch komplexen Kleinteilen sowie Baugruppen. Die Kombination aus umfassendem Formenbau-Know-how, perfekter Verfahrenstechnik und effizientem Qualitätsmanagement, zertifiziert nach DIN EN ISO 9001:2015 und DIN EN ISO 13485:2016, garantiert optimale Produktionsergebnisse vom Prototyping bis zur Serienfertigung. https://keppler-feinmechanik.de/

 

HAILTEC GmbH

Idylle statt Industriegebiet: Der Hightech-Jobshop HAIL-TEC liegt mitten im Biosphärengebiet Schwäbische Alb. Der 2004 gegründete Zulieferer ist spezialisiert auf präzise Hightech-Lösungen aus Metall. Die drei Schwerpunkte sind: Muster- und Prototypenbau, Serienfertigung und UKP-Laserservice.HAILTEC betreibt ein eigenes Qualitätsmanagementsystem, ist zertifiziert nach DIN EN ISO 13485 sowie der DIN EN ISO 9001 und steuert seine Produktionsprozesse über ein modernes ERP-System. Von der Konstruktion über den Werkzeug- und Vorrichtungsbau bis hin zur Fertigung von Prototypen, Vorserien und Serien bearbeitet der Auftragsfertiger alles an einem Standort.

 

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