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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Heraustrennen von Metallkarten aus Metallbögen unter Einsatz einer Lageerfassung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Kartenelements.
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Hintergrund der Erfindung
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Kartenförmige Datenträger werden heutzutage in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten verwendet. Beispielsweise können solche Datenträger zum bargeldlosen Bezahlen von Waren oder Dienstleistungen, zur personenbezogenen Identitätsfeststellung oder für einen Zugang zu internetbasierten Anwendungsprogrammen eingesetzt werden. Dementsprechend gibt es zum Beispiel kartenförmige Datenträger in Form von Chipkarten im Allgemeinen, Zahlungskarten, wie beispielsweise Kreditkarten oder Debitkarten, sowie Personalausweis- oder Identitätskarten. Solche kartenförmigen Datenträger können aus Metallkarten hergestellt werden, wobei beim Herstellungsprozess zunächst eine metallische Schicht in Form eines Metallbogens bereitgestellt wird, aus dem anschließend die Metallkarten vereinzelt werden. Bei der Herstellung können auch weitere Materialschichten auf die metallische Schicht laminiert werden. Derzeit werden die Metallkarten aus einem Kartenverbund mittels Frästechnologie aus dem Metallbogen vereinzelt. Dieses Vorgehen kann zeitintensiv sein, was das Produkt verteuert.
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Beschreibung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Herstellungsprozess von Kartenelementen effizienter zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen eines Kartenelements angegeben. Das Verfahren umfasst in einem Schritt ein Bereitstellen einer ersten Materialschicht mit mindestens einem vordefinierten Kartenkörper und mindestens einer Positionsmarkierung. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Bereitstellen einer zweiten Materialschicht mit mindestens einer sich durch die zweite Materialschicht hindurch erstreckenden Ausnehmung. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Aufbringen der zweiten Materialschicht auf die erste Materialschicht derart, dass die Positionsmarkierung in der ersten Materialschicht durch die sich durch die zweite Materialschicht hindurch erstreckende Ausnehmung optisch erfassbar ist. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Ausrichten einer Trennvorrichtung basierend auf einer optisch erfassten Lage der Positionsmarkierung. In einem weiteren Schritt erfolgt ein Heraustrennen des vordefinierten Kartenkörpers aus der ersten Materialschicht mittels der Trennvorrichtung, um somit das Kartenelement herzustellen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist es möglich, Metallkarten positionsgenau und effizient aus einem Basismaterial, welches in Form der ersten Materialschicht vorliegt, herauszutrennen, insbesondere herauszustanzen, und dabei den Einsatz aufwändiger und zeitintensiver Fräsverfahren zu vermeiden. Die erste Materialschicht kann ein metallisches Basismaterial zur Herstellung von Metallkarten sein. Die erste Materialschicht kann insbesondere in Form einer dünnen Metallschicht, ähnlich einem Blech, vorliegen. Die erste Materialschicht kann daher auch als Bogen bzw. Metallbogen bezeichnet werden. Es können eine oder mehrere Positionsmarkierungen in die erste Materialschicht eingebracht werden, um für den späteren Schritt des Heraustrennens des/der Kartenkörper(s) aus der ersten Materialschicht bzw. aus dem Bogen vorab eine genaue Positionierung der Trennvorrichtung bezüglich der ersten Materialschicht anhand der Positionsmarkierungen durchzuführen, was wiederum ein positionsgenaues Heraustrennen der Kartenkörper aus der ersten Materialschicht ermöglicht.
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Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Kartenelement kann als kartenförmiger Datenträger oder als Ausgangskomponente zur Herstellung eines kartenförmigen Datenträgers eingesetzt werden. Hierzu können weitere Schritte vorgesehen werden, wie beispielsweise das Integrieren eines Chipmoduls in das Kartenelement, das Integrieren von Sicherheitsmerkmalen in das Kartenelement usw., um letztlich den kartenförmigen Datenträger herzustellen. Dieser kann dann als Ausweisdokument, Identitätsdokument, Chipkarte oder Bezahlkarte bereitgestellt werden.
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Neben dem Einbringen der mindestens einen Positionsmarkierung in die erste Materialschicht kann auch der Kartenkörper in der Materialschicht vordefiniert werden, was bedeuten mag, dass der Kartenkörper innerhalb der ersten Materialschicht bereits erkennbar ist, zum Beispiel durch eingebrachte Ränder, die einen Umriss des Kartenkörpers definieren oder durch andere Materialeinformungen in der ersten Materialschicht, die seitliche Begrenzungen des Kartenkörpers zumindest teilweise definieren. In einem Beispiel ist der Kartenkörper bereits von nicht zum Kartenkörper gehörenden Abschnitten der ersten Materialschicht abgetrennt. Dabei können ein oder mehrere Stege vorgesehen sein, welche den vordefinierten Kartenkörper mit den nicht zum Kartenkörper gehörenden Abschnitten der ersten Materialschicht verbinden. Mit anderen Worten kann der vordefinierte Kartenkörper nur teilweise von der ersten Materialschicht abgetrennt sein. Der vordefinierte Kartenkörper kann jedoch auch lediglich durch einen Materialbereich der ersten Materialschicht vorgegeben sein, welcher später durch die Trennvorrichtung aus der ersten Materialschicht herausgetrennt wird.
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Die eine oder mehreren Positionsmarkierungen können in einem nicht zum Kartenkörper gehörenden Abschnitt der ersten Materialschicht liegen, das heißt in einem Bereich der ersten Materialschicht, der nicht zum vordefinierten Kartenkörper gehört und daher später nicht aus der ersten Materialschicht herausgetrennt wird. Die eine oder mehreren Positionsmarkierungen können als Kreuze, Kreise, Striche, Muster oder sonstige Formen auf oder in der ersten Materialschicht vorgesehen sein. Die eine oder mehreren Positionsmarkierungen können in Form von Vertiefungen oder Löchern in der ersten Materialschicht vorgesehen sein, oder als Erhebungen auf einer Oberfläche der ersten Materialschicht.
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Die zweite Materialschicht kann auf die erste Materialschicht aufgebracht werden, aber vorzugsweise erst dann, wenn die Ausnehmung in die zweite Materialschicht eingebracht wurde. Die Ausnehmung kann sich vollständig, zum Beispiel als Loch bzw. Durchgangsloch, durch die zweite Materialschicht hindurcherstrecken. Für den Fall, dass mehrere Positionsmarkierungen in der ersten Materialschicht vorgesehen werden, können auch mehrere Ausnehmungen in der zweiten Materialschicht vorgesehen werden. Es kann vorgesehen sein, dass es mindestens so viele Ausnehmungen in der zweiten Materialschicht gibt, wie es Positionsmarkierungen in der ersten Materialschicht gibt. Beispielsweise stimmt die Anzahl der in die erste Materialschicht eingebrachten Positionsmarkierungen mit der Anzahl der in die zweite Materialschicht eingebrachten Ausnehmungen überein. Somit kann jede Positionsmarkierung durch jeweils eine zugehörige Ausnehmung optisch erfasst werden.
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Die Ausnehmung oder die Ausnehmungen in der zweiten Schicht können dazu dienen, dass die Positionsmarkierungen nach dem Auftragen der zweiten Materialschicht auf die erste Materialschicht sichtbar und damit optisch und visuell erfassbar bleiben. Dazu können die Ausnehmungen fluchtend mit den Positionsmarkierungen ausgerichtet werden, während die zweite Materialschicht auf die erste Materialschicht aufgebracht wird. Mit anderen Worten können beim Auftragen der zweiten Materialschicht auf die erste Materialschicht beide Materialschichten zueinander derart ausgerichtet und positioniert werden, dass die Ausnehmung über der Positionsmarkierung zum Liegen kommt und die Positionsmarkierung damit durch die Ausnehmung hindurch optisch und visuell erkennbar ist. Dies ist von Vorteil, da bis auf die Oberflächenbereiche der ersten Materialschicht, auf denen sich die Positionsmarkierungen befinden, sämtliche verbleibenden Bereiche der ersten Materialschicht durch die zweite Materialschicht verdeckt sein können. Insbesondere kann der vordefinierte Kartenkörper und dessen Umriss durch die zweite Materialschicht verdeckt sein, sodass die Lage des vordefinierten Kartenkörpers nur anhand der Positionsmarkierungen bestimmbar ist. Anhand der Positionsmarkierung(en) kann sichergestellt werden, dass die Trennvorrichtung weiterhin exakt in Bezug auf die erste Materialschicht, insbesondere die herauszutrennenden Kartenkörper, ausgerichtet werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform werden der mindestens eine vordefinierte Kartenkörper und die mindestens eine Positionsmarkierung gleichzeitig in die erste Materialschicht eingebracht.
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Die Erzeugung des vordefinierten Kartenkörpers und der Positionsmarkierung erfolgt somit vorzugsweise im gleichen Prozessschritt bzw. gleichzeitig, um möglichst geringe Positionstoleranzen zu erreichen. Das Einbringen des vordefinierten Kartenkörpers und der Positionsmarkierung kann zum Beispiel durch Ätzen der ersten Materialschicht erfolgen, wobei andere Techniken ebenfalls möglich sind.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Materialschicht eine Metallschicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere zur Herstellung von Metallkarten oder zur Herstellung von auf metallischen Karten basierenden Datenträgern. Die Metallschicht kann als ein Blech oder eine dünne Platte bereitgestellt werden. Diese Metallschicht wird vorliegend auch als Metallbogen bezeichnet, aus dem der vordefinierte Kartenkörper im Rahmen des hierin beschriebenen Verfahrens herausgetrennt wird, um somit das Kartenelement herzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite Materialschicht eine folienartige Struktur auf.
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Die zweite Materialschicht kann eine Kunststoffschicht sein, die auf die erste Materialschicht auflaminiert wird. Es kann auch eine dritte Schicht auf die erste Materialschicht aufgetragen werden. Beispielsweise wird die zweite Materialschicht auf eine Vorderseite der ersten Materialschicht aufgebracht und die dritte Materialschicht wird auf eine Rückseite der ersten Materialschicht aufgebracht, sodass die zweite und dritte Materialsicht auf zwei gegenüberliegenden Seiten der ersten Materialschicht aufgebracht werden. Es kann vorgesehen sein, dass auf die zweite Materialschicht eine weitere Materialschicht aufgebracht wird, sodass mehrere zum Beispiel folienartige Schichten auf einer Seite der ersten Materialschicht aufgebracht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Aufbringen der zweiten Materialschicht auf die erste Materialschicht durch ein Laminierverfahren.
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Dadurch kann die zweite Materialschicht haftend mit der ersten Materialschicht verbunden werden. Der später herausgetrennte Kartenkörper kann weiterhin die auflaminierte zweite Materialschicht umfassen, sodass das hergestellte Kartenelement letztendlich einen Verbund aus der ersten und der zweiten Materialschicht und ggf. weiteren Materialschichten bildet.
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt in einem weiteren Schritt des Verfahrens ein Optisches Erfassen einer Lage der Positionsmarkierung in der ersten Materialschicht mittels einer Erfassungseinheit.
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Die Erfassungseinheit kann eine optische Erfassungseinheit, beispielsweise eine Kamera, sein. Die Erfassung der Lage kann eine Erfassung einer Position und/oder einer Orientierung der Positionsmarkierung auf der ersten Materialschicht umfassen. Die Lage kann gegenüber einem absoluten oder relativen Referenzpunkt bestimmt werden, um somit die Trennvorrichtung anschließend exakt bezüglich der Positionsmarkierung auszurichten und die nicht mehr sichtbaren vordefinierten Kartenkörper positionsgenau aus der ersten Materialschicht herauszutrennen. Die Lage eines Kartenkörpers relativ zu einer Positionsmarkierung kann bekannt sein, sodass basierend auf dieser bekannten Lage und der erfassten Lage der Positionsmarkierung eine genaue Positionierung und/oder Ausrichtung der Trennvorrichtung über dem herauszutrennenden Kartenkörper erfolgen kann, um diesen anschließend aus der ersten Materialschicht herauszutrennen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Trennvorrichtung eine Stanzvorrichtung und das Heraustrennen des vordefinierten Kartenkörpers aus der ersten Materialschicht erfolgt durch Stanzen mittels der Stanzvorrichtung.
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Dadurch kann der Herstellungsprozess von Kartenelementen, insbesondere von Metallkarten, deutlich beschleunigt werden und damit auch effizienter und kostengünstiger gestaltet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die Positionsmarkierung in eine Oberfläche der ersten Materialschicht eingebracht und die Positionsmarkierung an der Oberfläche weist eine erste Ausdehnung auf.
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Wie oben bereits angedeutet, kann die Positionsmarkierung verschiedene Formen annehmen. Die Positionsmarkierung kann sich über eine bestimmte Länge, einen bestimmten Durchmesser oder eine bestimmte Fläche auf der Oberfläche der ersten Materialschicht erstrecken. Jedenfalls weist diese Länge, dieser Durchmesser oder diese Fläche eine Ausdehnung bzw. Abmessung auf. Die Ausdehnung kann dabei parallel zur Oberfläche der ersten Materialschicht gemessen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Ausnehmung eine zweite Ausdehnung innerhalb der zweiten Materialschicht auf, wobei die zweite Ausdehnung zumindest gleich groß oder größer als die erste Ausdehnung ist.
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Die Ausnehmung in der zweiten Materialschicht kann sich ebenfalls über eine bestimmte Länge, einen bestimmten Durchmesser oder eine bestimmte Fläche innerhalb der zweiten Materialschicht erstrecken. Jedenfalls weist diese Länge, dieser Durchmesser oder diese Fläche eine zweite Ausdehnung bzw. zweite Abmessung auf. Die zweite Ausdehnung kann dabei wiederum parallel zu einer Oberfläche der zweiten Materialschicht gemessen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Positionsmarkierung außerhalb des vordefinierten Kartenkörpers in der ersten Materialschicht angeordnet.
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Die Positionsmarkierung oder die Positionsmarkierungen können in der ersten Materialschicht angeordnet sein, sich aber außerhalb derjenigen Bereiche der ersten Materialschicht befinden, die letztlich den vordefinierten Kartenkörper bzw. das herzustellende Kartenelement bilden.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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- 1 zeigt eine erste Materialschicht in Form eines Metallbogens mit mehreren vordefinierten Kartenkörpern und Positionsmarkierungen.
- 2 zeigt einen Materialschichtverbund mit einer ersten, zweiten und dritten Materialschicht, sowie Komponenten zur Lagebestimmung einer Positionsmarkierung und zur Ausrichtung einer Trennvorrichtung.
- 3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen eines Kartenelements.
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Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Gleiche oder ähnliche Elemente können aber auch durch unterschiedliche Bezugszeichen bezeichnet sein.
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1 zeigt eine erste Materialschicht 10 in Form eines Metallbogens mit mehreren vordefinierten Kartenkörpern 11 und Positionsmarkierungen 12. Dabei repräsentiert der Metallbogen erst eine Schicht im späteren Kartenaufbau. Die Kartenkörper 11 sind kartenförmige Elemente und durch Metallstege 13 mit dem Metallbogen verbunden. Die Abmessung eines Kartenkörpers 11 entspricht entlang der Kante 14 des Kartenkörpers 11 derjenigen einer ISO-Karte. In einem Beispiel weist der Kartenkörper 11 ein ID-1-Format, ID-2-Format, ID-3-Format oder ID-000-Format auf. Auf dem Metallbogen sind die Positionsmarkierungen 12 aufgebracht. Diese können, wie gezeigt, Kreuze sein, können aber auch in jeder anderen Form, wie zum Beispiel in Form von Kreisen oder Strichen vorliegen. Die Kartenkörper 11, die Metallstege 13 und die verbleibenden Bereiche des Metallbogens können allesamt durch die erste Materialschicht 10 gebildet werden. Die Erzeugung der vordefinierten Kartenkörper 11 sowie der Positionsmarkierungen 12 erfolgt vorzugsweise im gleichen Prozessschritt, sodass möglichst geringe Positionstoleranzen entstehen. Diese Erzeugung kann unter Verwendung eines Ätzverfahrens erfolgen.
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In einem nachfolgenden Schritt werden auf den Metallbogen weitere Materialschichten 20, 30, beispielsweise in Form von Folien, auf die erste Materialschicht 10 aufgebracht. 2 zeigt dazu einen Materialschichtverbund mit der ersten Materialschicht 10, einer zweiten Materialschicht 20 und einer dritten Materialschicht 30. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zweite Materialschicht 20 auf einer ersten Seite der ersten Materialschicht 10 auflaminiert. Die dritte Materialschicht 30 ist auf eine zweite Seite der ersten Materialschicht 10 aufgetragen bzw. auflaminiert. Es sind in 2 lediglich eine Folie (Materialschicht) pro Seite dargestellt, wobei auch mehrere Folien pro Seite vorgesehen sein können. Sämtliche Folien können durch Laminieren zu einem Folienverbund zusammengefügt werden.
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Vor dem Laminieren dieses Folienverbundes wird jedoch eine Ausnehmung 21 bzw. eine Aussparung 21 in die zweite Materialschicht 20 eingebracht. Diese Ausnehmung 21 bzw. Aussparung 21 kann durch Stanzen, Lasern oder andere Technologien in die zweite Materialschicht 20 eingebracht werden. Die Ausnehmung 21 bzw. Aussparung 21 ist vorzugsweise größer als die Positionsmarkierung 12. Insbesondere ist die Positionsmarkierung 12 in eine Oberfläche 15 der ersten Materialschicht 10 eingebracht, wobei diese Positionsmarkierung 12 an der Oberfläche 15 eine erste Ausdehnung D1, beispielsweise einen Durchmesser, eine Breite oder eine Länge aufweist. Die erste Ausdehnung D1 kann, wie in 2 zu erkennen ist, parallel zur Oberfläche 15 der ersten Materialschicht 10 gemessen werden. Die Ausnehmung 21 bzw. Aussparung 21 weist innerhalb der zweiten Materialschicht 20 eine zweite Ausdehnung D2, beispielsweise einen Durchmesser, eine Breite oder eine Länge auf, wobei die zweite Ausdehnung D2, wie in 2 ebenfalls zu erkennen ist, parallel zur Oberfläche 15 der ersten Materialschicht 10 oder parallel zur Oberfläche der zweiten Materialschicht 20 gemessen werden kann. Die Ausnehmung 21 bzw. Aussparung 21 ist ein Durchgangsloch in der zweiten Materialschicht 20 und erstreckt sich daher durch die zweite Materialschicht 20 hindurch.
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Die zweite Ausdehnung D2 kann zumindest gleich groß oder größer sein als die erste Ausdehnung D1. Im gezeigten Beispiel ist die zweite Ausdehnung D2 größer als die erste Ausdehnung D1. Allerdings sollte die Ausdehnung D1 der Positionsmarkierung 12 nicht größer als die Ausdehnung D2 der Ausnehmung 21 sein, sodass die Positionsmarkierung 12 möglichst gut durch die Erfassungseinheit 40 optisch erfassbar ist. Die Erfassungseinheit 40 kann Bilddaten, die der Positionsmarkierung 12 zugeordnet sind, erfassen. Aus diesen Bilddaten kann ein Prozessor 60 nun Lagedaten bezüglich der Positionsmarkierung 12 bestimmen, um somit anschließend eine Lage der Kartenkörper 11 in der durch die zweite Materialschicht 20 verdeckten ersten Materialschicht 10 zu bestimmen bzw. zu berechnen.
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Mit anderen Worten bleibt auch nach dem Laminieren der zweiten Materialschicht 20 auf die erste Materialschicht 10 die Positionsmarkierung 12 sichtbar, das heißt für die Erfassungseinheit 40 optisch erfassbar. Die Positionsmarkierung 12 kann insbesondere durch eine Kamera der Erfassungseinheit 40 erfasst werden, um anhand einer erfassten Lage der Positionsmarkierung 12 eine Positionierung der Stanzvorrichtung 50 für einen sich anschließenden Stanzvorgang zu ermöglichen. Durch die optische Erfassung der Positionsmarkierung 12 kann die erste Materialschicht 10 bzw. der Metallbogen relativ zur Stanzvorrichtung 50 genau positioniert und/oder ausgerichtet werden, wodurch die Stanzvorrichtung 50 genau in Bezug auf die Position der auszustanzenden Kartenkörper 11 ausgerichtet und/oder positioniert wird. Anschließend können die Kartenkörper 11 ausgestanzt werden, um somit die Kartenelemente 1, 2, 3, 4 (vgl. 1) herzustellen. Der Stanzvorgang wird dabei durch die Stanzvorrichtung 50 durchgeführt.
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3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen eines Kartenelements, beispielsweise zum Herstellen des Kartenelements 1 aus 1. Bei der nachfolgenden Erläuterung des Verfahrens sei daher auch auf die 1 und 2 verwiesen, welche die im Herstellungsverfahren verwendeten Komponenten und Elemente zeigen.
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In einem Schritt S10 wird eine erste Materialschicht 10 mit einem vordefinierten Kartenkörper 11 und mindestens einer Positionsmarkierung 12 bereitgestellt. In einem weiteren Schritt S20 wird eine zweite Materialschicht 20 mit mindestens einer sich durch die zweite Materialschicht 20 hindurch erstreckenden Ausnehmung 21 bereitgestellt. Das Verfahren kann hierzu in einem Schritt S21 ferner das Einbringen der Ausnehmung 21 in die zweite Materialschicht 20 umfassen. In einem weiteren Schritt S30 wird die zweite Materialschicht 20 auf die erste Materialschicht 10 derart aufgebracht, dass die Positionsmarkierung 12 in der ersten Materialschicht 10 durch die sich durch die zweite Materialschicht 20 erstreckende Ausnehmung 21 hindurch optisch erfassbar ist. In einem weiteren Schritt S31 kann eine Lage der Positionsmarkierung 12 in der ersten Materialschicht 10 mittels einer Erfassungseinheit 40 optisch erfasst werden. In einem weiteren Schritt S40 wird eine Trennvorrichtung 50 basierend auf einer optisch erfassten Lage der Positionsmarkierung 12 ausgerichtet. In einem weiteren Schritt S50 wird der vordefinierte Kartenkörper 11 aus der ersten Materialschicht 10 mittels der Trennvorrichtung 50 herausgetrennt, um somit das Kartenelement 1 herzustellen. Die aufgeführten Verfahrensschritte können in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann u.a. den Durchsatz bei der Herstellung von Kartenelementen erhöhen, was wiederum zu einer Kostenreduzierung führt.
