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Arne Müller

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mueller
transparent 11x15@fogra.org

Telefon
+49 89. 431 82 - 271

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Abgeschlossene Forschungsprojekte

80.008
Grundlagen der grafischen Standardisierung bei der Herstellung von
Kunststoffkarten

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Programm zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung" (IGF) über die AiF

Mit Hilfe von UV-Druckversuchen auf verschiedenen Kernfolienmaterialien mit verschiedenen Druckfarbensätzen mit verbesserter Lichtbeständigkeit werden erste Ergebnisse eines Vorgängerprojektes hinsichtlich erzielbarer Volltonfärbungen und Tonwertzunahmen überprüft. Daraus werden Vorschläge für eine Druckstandardisierung auf Kunststofffolien abgeleitet. Die Farbmessung an mit typischen Karten-Overlayfolien laminierten Drucken erfordert die Verwendung von Farbmessgeräten mit deutlich größeren Messblenden (ab 11 mm) als denen, die üblicherweise in der Druckindustrie angetroffen werden (bis 4mm). Die Ursache für diese Anforderung resultiert aus der im transparenten Overlay stattfindenden Mehrfachreflexion des Lichtes. Hier soll ein Modell entwickelt werden, das unter Einbeziehung des Brechungsindex, des Absorptionsverhaltens, der Dicke und der Rauheit der Overlayfolie, der Kernfolienrauheit und der Grenzflächenrauheit zwischen Druck und Overlay aus Farbmessdaten von Messgeräten mit kleiner Messblende Farbmessdaten von Messgeräten mit großer Messblende zuverlässig simuliert. Damit soll die Qualitätssicherung der Kartenhersteller auf der Grundlage der bereits vorhandenen Farbmesstechnik (Messblende bis 4 mm) ermöglicht werden. Weiterhin werden die Kenntnisse über Farbänderungen bei simulierten Alterungen vertieft.

 

81.001
Detektionsmethoden für vorzeitig auftretende Spontan-Brüche an bedruckten Mehrschichtkunststoffkarten

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Programm zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung" (IGF) über die AiF

In diesem Forschungsprojekt soll ein Verfahren entwickelt werden, das die Prüfung der umgebungsbedingten Spannungsrissbildung an endverarbeiteten, polymerbasierten und personalisierten Karten ermöglicht. Identifizierte Fehlermechanismen an industriell gefertigten Karten sollen klassifiziert und der Aufbau eines Fehlerkatalogs begonnen werden. Verbundquerschnitte werden rasterelektronenmikroskopisch beurteilt, Environmental Stress Cracking (ESC)-komplementäre Verfahren zur messtechnischen Erfassung der Materialveränderungen entwickelt und angepasst, ebenso wie die einschlägigen Prüfmethoden von personalisierten ID-Karten. Die Prüfung der Integrationsfähigkeit dieser Methoden in die anerkannte Alterungssimulation ist ebenfalls ein Projektziel. Weiter sollen die Diagnose- und Prüfmöglichkeiten für Hersteller und Zulieferer in der kartenproduzierenden Industrie an die Anforderungen der Langzeitstabilität der Chipkarten und der zunehmenden Integration von elektronischen Funktionalitäten angepasst werden. Möglichkeiten, Kartenaufbauten zu verändern bzw. anzupassen, sind zu erschließen. Die Systematik der Materialveränderungen selbst ist zu untersuchen und eine geeignete Simulationsmethodik zu entwickeln. Die KMU können dann ihren Herstellungsprozess auf Basis der Ergebnisse dieser Untersuchung hin optimieren und die Haltbarkeit mit Hilfe der Simulationstechnik mit der bewährten Alterungsmethodik nachweisen. Gegenwärtig gibt es noch kein schnelles, kostengünstiges Simulationsverfahren für das Bruchverhalten bei ID-Karten. Das Forschungsvorhaben soll diese Lücke schließen, um das finanzielle Risiko bei der Einführung neuer Techniken für die Produktion von ID-Karten so gering wie möglich zu halten.

 

73.028
Alterungsbeständigkeit von im Mehrschichtverfahren hergestellten Identitätskarten nach Aufbringen von Sicherheitsmerkmalen

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Programm zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung“ (IGF) über die AiF

Es sollte ein Prüfkriterienkatalog erarbeitet werden, mit dem die Funktionen sowie das Aussehen verschiedener Sicherheitsmerkmale auf Identitätskarten unter definierten Bedingungen, vor und nach einer künstlichen Alterung und nach Feldversuchen beschrieben und beurteilt werden können. Ein besonderes Augenmerk lag dabei auf den Alterungsvarianten, deren Eignung es zu überprüfen gilt. In dieser Überprüfung liegt ein zusätzlicher Nutzen, da dadurch ein Vergleich der Werte nach den beiden künstlichen Alterungsarten mit dem Feldversuch möglich wird. Gegebenenfalls kann eine nötige Änderung der Alterungszyklen erkannt und eine Anpassung der Normenreihe ISO/IEC 24789 vorgeschlagen werden. Durch dieses Forschungsvorhaben soll erreicht werden, dass in der internationalen Normung eine standardisierte Alterungsmethode für Kunststoffkarten im Allgemeinen und für jegliche Form von Chipkarten im Besonderen etabliert werden kann. Dadurch können Prüflabore, Hersteller von Sicherheitselementen, Hersteller von Kunststoffkarten und Herausgeber von Kartensystemen weltweit eine Beurteilung der Haltbarkeit von Kunststoffkarten vergleichend vornehmen.
Die aus den Versuchen gewonnenen Werte sollen direkt in die Normung hinsichtlich der verschiedenen physikalischen Prüfungen (ISO/IEC 7810/ISO/IEC 10373-1) und in die zukünftige Normenreihe (ISO/IEC 24789) eingebracht werden.

 

80.002
Reichweitenveränderung und Qualitätskonstanz von
RFID-Transpondersystemen in kontaktlosen Chipkarten
und elektronischen Reisepässen

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Programm zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung“ [IGF] über die AiF

Erfahrungen der Fogra mit RFID-Systemen [Radio Frequency Identification], aber insbesondere auch die Forschungsergebnisse des Forschungsvorhabens „Neues Verfahren zur Produktion von RFID-Systemen“ [Fogra-Nr. 73.024] haben gezeigt, dass nach äußeren Belastungen [z. B. durch dynamische Biegebeanspruchung] die Distanz zur Antenne des Leseterminals verkürzt werden muss, damit eine kontaktlose Chipkarte [CICC = Contactless Integrated Circuit Card] oder ein RFID-System [z. B. RFID-Label oder RFID-Tag] vom Leseterminal erkannt wird und damit eine Informationsübertragung stattfinden kann. Die Abnahme der Reichweite für die Informationsübertragung ist dabei häufig eine Vorstufe des Funktionsausfalls des RFID-Systems oder der CICC. Insofern ist diese Erscheinung als Fehler einzustufen und kann nicht hingenommen werden. Zudem ist der maximal mögliche Abstand zwischen CICC oder RFID-Tag und Leseterminal auch ein Leistungsmerkmal, das den Komfort der Benutzung für den Karteninhaber oder die Zuverlässigkeit des RFID-Systems definiert.
Das Ziel des Forschungsvorhabens war die Aufklärung der Zusammenhänge zwischen äußeren Belastungen, den unterschiedlichen Schichtaufbauten der RFID-Transpondersysteme und den auf Grund der äußeren Belastungen auftretenden Reichweitenverkürzungen zwischen Transponder und Lesegerät. Dabei wurden die am besten funktionierenden Materialien und Schichtaufbauten sowie die gefährlichsten Belastungsfälle ermittelt. Diese Kenntnisse ermöglichen die Produktion widerstandsfähigerer RFID-Transpondersysteme und tragen dazu bei, dass für unterschiedliche Belastungsfälle ein den Anforderungen entsprechender Kartenaufbau gewählt werden kann.
Durch Reklamationen von RFID-Systemen, deren Reichweite sich ohne Verschulden des Benutzers reduziert, bis schließlich nach einer gewissen Zeit ein völliger Funktionsausfall auftritt, entstehen erhebliche Kosten für die Hersteller. Die Untersuchungen tragen zur Steigerung der Funktionssicherheit und Langlebigkeit von RFID-Transpondersystemen bei und sind somit für die Klein- und Mittelbetriebe, die kleine und mittlere Auflagen von kontaktlosen Chipkarten anbieten, von hoher wirtschaftlicher Bedeutung.

 

80.003
Entwicklung von Prüfmethoden zur Bestimmung der
Einsatz­tauglichkeit von RFID- und Dual-Interface-Karten unter ­starken Klimabelastungen

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Programm zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung“ [IGF] über die AiF

Bei der Ausschreibung von Projekten für Identifikationskarten [ID-Karten] und elektronisch lesbare Reisepässe fordern die ausgebenden Institutionen in der Regel eine Erklärung der Karten- oder Passhersteller, die eine Funktion der Transponder für die kontaktlose Datenübertragung über Radio Frequency Identification [RFID] auch bei extremen Temperaturen [z. B. von – 35 °C und bis zu 85 °C] garantiert. Zusätzlich müssen bei erhöhten Temperaturen auch relative Feuchtigkeiten bis zu 95 % möglich sein, ohne dass die Karten/Pässe vor Ende ihrer veranschlagten Lebensdauer ausfallen dürfen. Die entsprechenden Tests können jedoch bisher von Prüflaboratorien nicht ausgeführt werden, da die metallischen Gehäuse der Klimaprüfschränke die Messungen beeinflussen und keine zuverlässigen Aufbauten zur prüftechnischen Umsetzung vorliegen. In dem Forschungsvorhaben sollen geeignete Methoden entwickelt werden, mit denen sich sowohl Karten- bzw. Passhersteller als auch Prüflaboratorien absichern können. Bisher geben viele Hersteller Erklärungen ab, die entsprechende Funktionalitäten garantieren, ohne diese prüftechnisch nachgewiesen zu haben. Diese Vorgehensweise birgt für die Hersteller hohe finanzielle Risiken, die jedoch häufig in Kauf genommen werden, um Aufträge in diesem lukrativen Marktsegment gewinnen zu können.
Um die Zeitdauer von Langzeitversuchen zu minimieren, kann nicht jeder Prüfling einzeln bearbeitet werden, sondern es müssen in der Regel mehrere RFID-Karten oder Pässe gleichzeitig in der Klimaprüfkammer gelagert und funktionsgeprüft werden. Dies birgt die besondere Schwierigkeit, dass sich die Antennen der verschiedenen Prüflinge gegenseitig beeinflussen. Das Verhalten mehrerer RFID-Karten und deren gegenseitige Beeinflussung im Feld eines Lesegerätes unter verschiedenen klimatischen Bedingungen wurde bisher nicht hinreichend erforscht.
Das Ziel des Forschungsvorhabens war die Erarbeitung praxisgerechter und reproduzierbarer Verfahren zur Funktionsprüfung von RFID-Transpondersystemen in Karten und Pässen unter Einfluss extremer Klimaverhältnisse. Hierzu mussten neben den klimatischen Einflüssen auf die bezüglich ihres vollen Funktionsumfangs zu prüfenden kontaktlosen Chipkarten und elektronischen Pässe auch andere äußere Einflüsse berücksichtigt werden. Hier sind die Bauform [Dimensionen und Konstruktionswerkstoffe] der Klimaprüfschränke, aber auch die gegenseitige Beeinflussung mehrerer Prüflinge und die Auswirkung anderer Prüfvorrichtungen [z. B. Kontaktiereinheiten für Dual-Interface-Karten] zu nennen. Die im Rahmen des Forschungsvorhabens entwickelten Prüfverfahren werdenin die internationale Normung bei ISO/IEC in die Gremien JTC 1 SC 17 WG 1 und JTC 1 SC 17 WG 3 eingebracht.

 

80.004
Farbmessung an mehrschichtigen Kunststoffkarten

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Programm zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung" (IGF) über die AiF

In diesem Forschungsvorhaben sollen die Einflüsse verschiedener Overlay- und Kernfolien für die Kartenproduktion auf das farbliche Aussehen bei Offsetdruck und Siebdruck auf diesen Materialien geprüft und zusätzlich die zeitliche Veränderung des farblichen Aussehens durch die Alterung der Karten untersucht werden.
Mit dieser Untersuchung werden erstmals die Grundlagen für Standards, Sollwerte und Toleranzen für die Herstellung von farbigen Kunststoffkarten erarbeitet. Durch die Festlegung der Sollwerte und Toleranzen für die Färbung fertiger Plastikkarten ergeben sich weitere Vorteile für den gesamten Fertigungsprozess. Mit Abschluss dieses Forschungsthemas samt Sollwerten und den siegelfähigen Digitaldrucken wird der Kartenhersteller in die Lage versetzt, einen Prüfdruck herzustellen.

 

80.007
Detektion von Funktionsstörungen bei gedruckten Bauelementen und konventionellen Chipmodulen in Identitätskarten

Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Programm zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung“ [IGF] über die AiF
Partner: Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik, Halle

Das Forschungsziel war die Entwicklung von innovativen Verfahren zur Untersuchung der Ursachen für Funktionalitätsausfälle von elektrischen Bauteilen (Prozessoren, Antennen, Display on cards etc.) in Smart-Cards bzw. ID-Karten. Dabei werden sowohl der Kartenaufbau als auch Bauteile im Verbund und Komponenten separat untersucht. Eine Schlüsselrolle nehmen dabei einerseits zerstörungsfreie Diagnostiktechniken und andererseits präparative Verfahren ein, die den Zugang zu existierenden und potentiellen Fehlstellen und eine detaillierte Analyse und Bewertung ermöglichen. Auf dieser Basis sollen
a)     die Diagnose- und Prüfmöglichkeiten für die Hersteller und Zulieferer in der kartenproduzierenden Industrie an die Anforderungen der zunehmenden elektronischen Funktionalisierung angepasst,
b)    eine Erweiterung der Kompetenzbasis durch der Druckindustrie zugängliche Fehlerkataloge und Risikobewertungen kritischer Schritte zur Verfügung gestellt, sowie
c)     Möglichkeiten erschlossen werden, erweiterte Sicherheitsmerkmale in der bedruckten Schicht unterzubringen, die durch Ablösen des darüber liegenden Overlays verifiziert werden können.

Die Bearbeitung des Forschungsprojekts erfolgte sowohl von der Abteilung Druckweiterverarbeitung & ID-Karten als auch von der Abteilung Material & Umweltschutz.



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