Bankkartenpersonalisierung mit Drop on Demand Ink Jet Druck

Durch die immer weiter wachsende Anzahl an Bankkarten, sowie das weltweite Ersetzen der Magnetstreifen, durch moderne EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) basierte Sicherheitstechnologien, besteht eine hohe Nachfrage im Bereich der Bankkartenpersonalisierung. Nach stetiger Weiterentwicklung der ersten Druckverfahren, Thermotransfer und Hochprägetechnik, setzt man zunehmend auf DoD-Druck. Hier erreicht man heute bessere Ergebnisse bei deutlichen Kostenersparnissen. Die beiden weltweit größten Kreditkartenunternehmen Mastercard und Visa haben diese Technologie mittlerweile für all ihre Produkte freigegeben.

Das erste Verfahren, welches zur Personalisierung von Plastikkarten eingesetzt wurde und bis heute hauptsächlich bei Kreditkarten eingesetzt wird, ist die Hochprägetechnik. Hierbei wird eine erhitzte, metallische Prägedruckform mit einer großen Kraft in die Rückseite der Plastikkarte gepresst. Auf der Vorderseite der Karte presst ein Negativ der Druckform ein monochromes Farbband auf die gestanzten Bereiche und überträgt die Farbe. Bei Kreditkarten verwendet man häufig Silber- oder Goldfolie an Stelle von Farbe. Dadurch entsteht eine ästhetisch ansprechende und sehr langlebige Personalisierung.

Als Bankkarten noch mechanisch erfasst wurden, diente die Hochprägung zur Durchführung der Transaktionen. Dazu wurde die geprägte Nummer mithilfe eines Imprinters, besser bekannt als „Ritsch-Ratsch-Gerät“, zusammen mit zu bezahlenden Summe auf einen Beleg gedruckt. Dieser Beleg musste vom Kunden zur Bank gebracht werden, erst dann wurde die Transaktion durchgeführt. Mit dem Aufkommen von elektronischen Bezahlmethoden verlor das Hochprägeverfahren zunehmend diese technische Bedeutung, da elektronische Bezahlvorgänge deutlich schneller sind und die Bonität direkt beim Bezahlvorgang überprüft werden kann.

Der Thermotransferdruck ist ein weit verbreitetes Verfahren bei der Personalisierung von Chipkarten und allgemein beim Bedrucken 3-dimensionaler Objekte. Die Bebilderung erfolgt durch eine spezielle Farbfolie. Diese wird zwischen den Bedruckstoff und einen Thermodruckknopf gelegt. Der Thermodruckknopf enthält eine große Zahl gesteuerter Heizelemente, welche die Folie punktuell erhitzen und so die Farbe aus ihr heraus lösen. Um mehrfarbige Bilder zu drucken, kann man mehrere Druckköpfe einsetzen (Singlepass –System) oder unterschiedliche Farben periodisch auf das Farbband aufbringen (Multipass – System). Für ein vierfarbiges Bild sind demzufolge 4 einzelne Farbübertragungsprozesse. Mit Thermotransfersystemen sind Auflösungen bis zu 600 dpi möglich, sie werden auch häufig beim Drucken von Fotografien eingesetzt.

Das Ink Jet-Verfahren ist eine der meist verwendeten Technologien in digitalen Drucksystemen und wird auch in handelsüblichen Tintenstrahldruckern verwendet. Es ist eine Computer-to-Print (CtP) Technologie, wobei die zu druckenden Daten vom Computer verarbeitet und an eine Druckeinheit übergeben werden, welche keine zusätzliche Schablone oder andere Hilfsmittel benötigt. Die Bebilderung erfolgt durch direktes Spritzen der Farbe mithilfe gesteuerter Düsen. Dadurch kann die zu druckende Information auf kürzestem Wege, mit einem Minimum an Funktionseinheiten auf den Bildträger übertragen werden.

Es gibt zwei unterschiedliche Varianten der Realisierung des Ink Jet Druckes. Zum einen die Continuous Ink Jet Technologie, wobei kleine Tropfen eines kontinuierlich die Düse verlassenden Farbstromes bildabhängig auf das Papier geleitet werden. Zum anderen die Drop on Demand Technologie, wobei Farbtropfen nur dann die Düse verlassen, wenn sie im Bild auch benötigt werden. Die zweite Variante hat dabei sowohl bei der Personalisierung von Chipkarten als auch im heimischen Tintenstrahldrucker die wesentlich größere Bedeutung.

Das Thermal Ink Jet - Verfahren basiert auf der Erhitzung der Tinte und daraus resultierenden Druckdifferenzen. Dazu wird ein Heizelement in der Düse verbaut, dieses erhitzt die Tinte bis hin zum Siedepunkt. Dadurch geht ein Teil der Farbe in die gasförmige Phase über, erzeugt dadurch einen hohen Druck und „schießt“ die Farbe somit aus der Düse auf das zu bedruckende Material. Nimmt die Temperatur ab, kondensiert die Blase, wodurch in der Düse ein geringerer Druck herrscht als im angeschlossenen Farbbehälter und Farbe in die Düse gesaugt wird.

Mit der Thermal Ink Jet – Technologie erreicht man Tropfenvolumen von ca. 23 pl, womit Auflösungen von 600 dpi möglich sind. Bei der Standardgröße von Chipkarten im ID-1 Format entspräche dies einer Auflösung von etwa 2000 * 1250 Bildpunkten. Dies ermöglicht viele Gestaltungsmöglichkeiten und Tiefenschärfe für aufzudruckende Lichtbilder oder andere Fotografien. Die Tropfenfrequenzen liegen dabei im Bereich zwischen 5 und 8 kHz, dies ermöglicht eine einzelne Chipkarte mit der minimalen Anzahl von 4 Düsen (schwarz, cyan, magenta und gelb) in etwa 125 Sekunden zu bedrucken. In modernen Ink Jet Systemen werden Arrays mit teilweise mehreren tausend Düsen möglich, was die Fertigungszeit proportional verkürzt.

Das Piezo Ink Jet – Verfahren funktioniert auf ähnliche Weise, jedoch wird die Farbe dabei nicht in Folge thermischer Erhitzung, sondern mechanischer Verdrängung hinausgeschleudert. Zur Erzeugung der nötigen Druckdifferenzen nutzt man Piezokeramiken. Das sind Werkstoffe die unterhalb der Curie-Temperatur (150 °C - 200 °C) in Folge elektromagnetischer Kräfte spontan ihre Form oder ihr Volumen ändern. Durch Anlegen einer Spannung an die Keramik verformt sich diese, wie beim Einsatz in Piezo Hochtönern. Der Effekt funktioniert aber auch umgekehrt, beispielsweise in elektrischen Feuerzeugen oder Plattenspielern, bei denen die Spannung durch eine Verformung erzeugt wird.

Für die Drucktechnologie wird zum einen der sogenannte Bend-Mode genutzt. Hier bildet die Keramik die Rückwand oder Decke der Düsenkammer. Man legt eine Spannung an die Piezokeramik, welche sich in Folge biegt und das Volumen der Farbkammer verändert. Der Tropfen wird geformt und mit dem Entspannen der Piezokeramik neue Tinte in die Kammer gesaugt. Beim Shear-Mode wird die Piezokeramik anders angesteuert, sodass die Kristalle eine Schwerkraft erzeugen. Durch die Kristalle, die an der Oberseite der Düsenkammer fixiert sind, kommt es so zu trapezförmigen Verformungen. Diese erzeugen so den nötigen Druck, um einen Tropfen zu formen.

Mit der Piezo Ink Jet Technologie sind deutlich höhere Tropfenfrequenzen, bis zu 125 kHz, möglich. Weitere Vorteile sind, dass die Farbe nicht hitzebeständig sein muss und auch pigmenthaltige Farben eingesetzt werden können. Ein Nachteil ergibt sich in den Fertigungskosten, da Piezokeramiken einen deutlich höheren Grundpreis besitzen als ein einfacher Heizwiderstand.

Die Hochprägung ist ein mittlerweile in die Jahre gekommenes Verfahren, welches sich nicht besonders weiterentwickelt hat und fast ausschließlich auf Kreditkarten zu finden ist. Geprägte Plastikkarten sollen dem Kunden eine höhere Wertigkeit vermitteln. Als Sicherheitsmerkmale dienen jedoch vielmehr Hologramme, und hochauflösend gedruckte Mikroschrift oder Guillochen. Die Zeichen pro Zeile und Schriftarten sind nach wie vor stark begrenzt, wodurch Prägungen leicht imitiert werden können. Hochprägungen dienen daher heute mehr als optische Aufwertung, denn als Sicherheitsmerkmale. Während in den USA bereits seit 2008 keine geprägten Kreditkarten mehr ausgegeben werden, sind in Deutschland momentan geprägte Prepaid-Kreditkarten gefragt, da diese den Anschein einer „echten“ Kreditkarte erwecken und eine hohe Bonität suggerieren sollen, was nicht der Wahrheit entsprechen muss.

Vorteile der Hochprägung sind die nahezu unbegrenzte Haltbarkeit, sowie die mechanische Erfassbarkeit der geprägten Ziffern. Damit kann man immer noch in vielen Ländern, vor allem außerhalb Europas, in denen elektronische Erfassungsgeräte noch nicht so weit verbreitet sind, bezahlen. Problematisch sind Hochprägungen bei der Verwendung von kontaktlosen RFID Karten, da im Bereich der Prägung die Antenne beschädigt werden könnte, weshalb auf deren Geometrie besonders zu achten ist.

Der Tintenstrahldruck stellt eine gelungene Alternative zu bisher genutzten Personalisierungsverfahren für Chipkarten dar. Moderne, oben genannte Sicherheitsmerkmale lassen sich problemlos aufdrucken.

Die Betriebskosten lassen sich im Verhältnis zum oft genutzten Thermotransferdruck deutlich reduzieren, teilweise um mehr als 90 %. Durch spezielle UV-Tinte sind im Ink Jet Verfahren hergestellte Chipkarten deutlich abriebfester und somit langlebiger. Der Personalisierungsprozess ist bis zu dreimal schneller durchführbar und dank des berührungsfreien Drucks nahezu verschleißfrei und somit gegebenenfalls oft wiederholbar. Da Ink Jet eine CtP Technologie ist, lassen sich sehr leicht Anpassungen im Design, den Daten, der Schriftart oder Ähnlichem vornehmen, was die Personalisierung sehr flexibel macht.

Grundsätzlich lassen sich somit viele Vorteile gegenüber älteren Technologien erkennen, und der Ink Jet Druck scheint aus heutiger Sicht in naher Zukunft das meist genutzte Verfahren zur Personalisierung von Bankkarten zu werden. Mit der stetigen Weiterentwicklung des dreidimensionalen Ink Jet Drucks, werden sicherlich auch neue, mechanisch erfassbare, Sicherheitsmerkmale entstehen.