CN108602236A - 制造利用层材料覆层的三维基材的方法和设备 - Google Patents

制造利用层材料覆层的三维基材的方法和设备 Download PDF

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Abstract

根据本发明，使用具有固定布置的模具槽(60)和压力罩(50)的模具(20)，所述压力罩可以降低到模具槽上并且远离模具槽抬起。形成一种布置，其中单层或多层的初始平坦的柔性层材料(10)将槽内腔(65)与压力罩内腔(55)气密地分离。待覆层的三维基材(3)位于其上的工作台(80)在槽内腔(65)内处于下降位置；在层材料(10)和三维基材(3)之间存在相当大的自由间隙(90)。辐射加热器组件(100)***所述间隙(90)中。辐射加热器组件具有载体(112)，在载体的上侧(114)上按照可被激活的辐射加热器(115)并且在载体的底侧(117)上安装可被激活的辐射加热器(118)。通过激活辐射加热器(115)，层材料(10)可以被针对性地照射和加热，特别是在层材料(10)的底侧上的粘结剂也可以被激活。通过激活辐射加热器(118)，可以针对性地照射和加热三维基材(3)。这样的加热发生在槽内腔(65)中的压力介质压力和压力罩内腔(55)中的压力介质压力降低到小于或等于30kPa的值时。在加热结束之后，辐射加热器组件(100)或其部件(102、104)移动到形成在相应箱体(66'，66”)中的回缩腔(67'，67”)中，所述箱体安置在模具槽(60)的相对的侧壁(62'，62”)上。通常，提供水平的或基本上水平定向的回缩腔(67'，67”)。

Description

制造利用层材料覆层的三维基材的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种制造利用层材料覆层的三维基材的方法。本发明还涉及用于执行该方法的设备。
术语“三维基材”表示具有三维设计的表面轮廓的物体。层材料可以设计成一层或多层。典型的优选层材料包括至少一个塑料薄膜，其例如可以聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)、PC/ABS共混物。聚(甲基)丙烯酸酯(PMMA)、聚酯(PE)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚芳砜(PSU)或聚氯乙烯(PVC)构成。
使用这种类型的层材料进行覆层赋予三维基材装饰性的外观并提高了它的实用价值。根据本发明的方法制造的产品是例如用于机动车辆的室内装饰部件、机动车车身的元件例如扰流板和保险杠、家具的镶饰和其他部件和/或其他装饰性的高价值消费品的外壳和/或部件。
本发明特别涉及根据权利要求1的前序部分的方法。
背景技术
Takayuki MIKUA在日本影像学会杂志(NIHON GAZO GAKKAISHI)第48卷(2009年)第4期第277-284页中描述了“三维叠置法(TOM)的发展和进展”。在本领域中，该方法称为TOM工艺。
在该文章中尤其是阐述了：
4.施加装饰涂层
4.1三维的涂层或覆层方法(Three dimension Overlay Method＝TOM方法)。
该文章是对热成型的一般介绍。当在热成型工艺中模具被待装饰的物体或“基材”代替时，就进行“TOM-工艺”，即借助于层材料进行表面装饰工艺；TOM工艺源自成型方法“NGF”(“NGF”代表下一代成形)。TOM工艺及其实施将在下文中描述。
最初，在“NGF”模具的下半模中装入用于接收基材的支撑件放置在台上。将基材放入支撑物(参见图17)。
层材料在层材料成型位置中布置在基材的上方。在此所使用的层材料具有特定的三层结构，即由热塑性膜制成的表层、由装饰层制成的中间层(例如印制膜或其他涂层材料)以及由粘结剂层制成的背层(参见图18)。
该层材料经受典型的NGF成形；为此目的，上半模下降；在上半模内腔和下半模内腔的压力下降(减压)；上半模中的辐射加热器被激活(加热)；位于下半模中的工作台连同固定在其上的基材被抬起(向上推动模具)；环境空气或压缩空气仅被引入上半模中的内腔中(压力罩)，以便将层材料施加到基材上(参见图19)；并且在层材料(表层)已经粘附在基材上的情况下取出产品(参见图20)。
此后去除多余的层材料部分(参见图21)。
通过这种方法，也可以对于基材上的底切进行覆层，并且可以对基材表面中的凹陷和凹坑加衬，这对于现有的装饰方法来说是不可能的。
上面的陈述也在日本专利JP03937231B中提供。
未审查公开文献JP2006225229A涉及用于制造透明制品的方法和设备。透明塑料制成的板应该简单且容易地通过透明合成树脂粘结剂附着到矿物玻璃板上。更具体地说，在此公开了透明塑料板、例如5mm厚的聚碳酸酯板的热成型以及将加热的板连接到例如2mm厚的由矿物玻璃制成的弯曲玻璃板的设有活化粘结剂的表面上以制造用于机动车的挡风玻璃；就此连接而言，玻璃板贴靠在具有相同轮廓的模具上，该模具可以由金属制成。被夹紧在壳体内部的且竖直定向的塑料板的加热在两个可移动的、竖直定向的且设有IR辐射加热器组件之间实现，所述辐射加热器组件从布置在壳体下方的竖直定向的回缩腔提升直到它们已经与竖直定向的塑料板匹配的布置位置。此后，两个辐射加热器组件再次下降到它们相互平行并排布置的回缩腔中，并且被加热的塑料板通过气压差成型到和压紧在被模具保持的且设有粘结剂的玻璃板上。
文献DE102010021892B4涉及用层材料对三维载体件进行覆层的方法和设备，并且还引用了另外的相关技术。
用于执行TOM工艺的设备可商购，例如从日本，Habikino-shi，2-103komagatani，Fu-Se Vacuum Forming Ltd。在此，目前的型号NGF-0512-S已于2015年春季进行测试。该型号实现了实验室技术标准。需要操作人员的相当大的参与，例如将层材料安放在模具上、激活闭合的压力罩中的加热器并且激活附加的机器功能。覆层周期至少需要300秒以上。
发明内容
由此出发，本发明的目的在于提供一种用于用适合于商业或工业应用的对三维基材进行层材料覆层的方法，其可以实现少于120秒、更优选少于超过60秒的周期时间。此外，应提供一种紧凑和高效的用于执行该方法的设备。
本发明的第一个目的涉及一种制造涂布有塑料材料的三维基材的方法。
从一种用于制造利用层材料覆层的三维基材的方法出发，包括以下方法步骤：
在模具中，
-该模具包括位置固定地设置的下半模，该下半模包括模具槽，所述模具槽包围模具槽内腔，在所述模具槽内腔中安放可下降的工作台，并且
-该模具包括上半模，该上半模具有包围内腔的压力罩，该压力罩能够相对于模具槽占据相邻的闭合位置并且能够占据与该闭合位置隔开距离的提升的释放位置，
并且在该压力罩释放位置中，
-将待被覆层的三维基材引入到模具中并且将三维基材固定到模具槽中的可下降的工作台上，而后工作台下降至其下止点，并且此外
-将单层或多层的、最初平坦的、具有可见侧和相对置的利用可活化的粘结剂进行涂层的贴靠侧的层材料或设有由这样的层材料构成的裁剪件的柔性的转印膜设置在压力罩的边缘上的环绕密封面上或与该环绕密封面相邻地设置，并且
在压力罩的闭合位置中提供一种布置，
-在该布置中所述层材料或所述转印膜将位于这两个半模中的内腔气密地彼此分离，并且
-在模具槽内腔中设定小于或等于30kPa的压力介质压力，
-在压力罩内腔中首先设定小于或等于30kPa的压力介质压力，并且以后通过引入流体压力介质、特别是压缩空气而调节到2bar至18bar的压力介质压力，并且
-在两个模具内腔中存在小于或等于30kPa的压力介质压力期间，加热层材料，并且
-将被加热的层材料经由粘结剂层施加和覆层到三维基材上，并且
最后在这两个模具内腔中调节到环境大气压力，将两个半模彼此分离，提升压力罩，并且从模具槽内腔中取出利用层材料覆层的三维基材并且根据需要进行加工，
根据本发明的用于实现上述目的的方案的特征在于：
在模具槽处构成用于至少一个可移动地保持的辐射加热器组件的至少一个回缩腔，所述辐射加热器组件配备可被激活的向上辐射的辐射加热器和可被激活的向下辐射的辐射加热器，并且
为了加热层材料，将辐射加热器组件在压力罩的闭合位置中并且在模具槽内腔中的压力介质压力设定为小于或等于30kPa之后从其回缩腔移入位于层材料和三维基材之间的间隙中；并且
借助于被激活的向上辐射的辐射加热器针对性地加热层材料并且活化位于层材料贴靠侧上的粘结剂；并且
借助于被激活的向下辐射的辐射加热器针对性地加热待覆层的三维基材的表面；并且
在完成该热处理之后，将辐射加热器组件重新移回到其回缩腔中。
向上辐射和向下辐射分别在竖直方向上实现。因此，当按照规定使用时，所述可被激活的向上辐射的辐射加热器和所述可被激活的向下辐射的辐射加热器位于至少一个水平或基本上水平地定向的辐射加热器组件上，所述辐射加热器组件从至少一个布置在模具槽处的且水平或基本上水平地定向的回缩腔移入位于层材料和待覆层的三维基材之间的间隙中。“基本水平定向”在此指的是与水平方向偏离小于12°的定向。
将配备向上辐射的辐射加热器和向下辐射的辐射加热器的辐射加热器组件临时引入到在层材料和三维基材之间的间隙中为加热层材料和三维基材提供了最佳条件。向上辐射的辐射加热器可以独立于向下辐射的辐射加热器运行，并且可以根据层材料和粘结剂的要求以最佳方式运行。向下辐射的辐射加热器可以实现针对性加热三维基材表面，这改善了三维基材表面和粘结剂之间的反应和粘附。整个加热过程可以大大加速，这又可以实现减小周期时间。
在此优选地规定，IR平面辐射器被用作辐射加热器，其包括作为加热元件的金属膜，当电流流过时，所述加热元件能够被强制发光。这种类型的金属膜在8-10秒内达到其标称功率和接近800℃的工作温度；在小于5秒的时间内可以达到冷却至200℃的温度。这种类型的IR平面辐射器在短的反应时间内提供高辐射强度。这种类型的IR平面辐射器非常适合用作辐射加热器组件的辐射加热器，该辐射加热器组件在回缩腔中保持有去活化的辐射加热器，然后暂时移动到在层材料和三维基材之间的间隙中，在那里辐射加热器被激活并且非常快速地加热层材料和三维基材。在小于30秒、优选小于20秒的加热时间内可以充分实现对层材料的加热和粘结剂的活化，这又可以实现周期时间小于120秒、优选小于60秒。
当使用紫外线固化粘结剂时，在辐射加热器组件上安装额外的可被激活的紫外线辐射器或紫外线灯。取决于辐射固化的粘结剂层的厚度和UV辐射的强度，可以在几秒钟内获得固化。
在小于30kPa的压力介质压力下实现通过临时在模具槽内腔布置在位于层材料和三维基材之间的间隙中的辐射加热器组件对层材料和三维基材的针对性加热；30kPa代表30000帕斯卡，这是225托或300毫巴。在要变形的层材料被加载2-18巴的压力介质压力之前，模具槽内腔的充分通风具有以下优点：
-层材料的调整不受最初位于在该空间中的空气的阻碍，空气通常必须已经通过任何狭窄的通道逸出。
-层材料和三维基材之间的气穴减少或完全消除。
-粘结剂的活化可以在缺氧的环境中进行。
-在层材料接触三维基材之前去除任何在粘结剂活化时析出的气体。
-三维基材在层材料上的附着和粘结强度得到改善。
-可制造的被覆层的产品的变化范围扩大，覆层质量得到改善。
本发明的第二方面涉及一种用于制造利用层材料覆层的三维基材的设备。利用该设备特别是可以实施上述根据本发明的方法。
从用于制造利用层材料覆层的三维基材的设备出发，所述设备包括：
模具，该模具包括：
-位置固定地设置的下半模，该下半模包括模具槽，所述模具槽包围模具槽内腔，在所述模具槽内腔中安放可下降的工作台，和
-上半模，该上半模具有包围内腔的压力罩，该压力罩能够相对于模具槽占据相邻的闭合位置并且能够占据与该闭合位置隔开距离的提升的释放位置，并且
在该压力罩释放位置中，
-待被覆层的三维基材能够被引入到模具中并且能固定在模具槽中的可下降的工作台上，而后工作台能够下降至其下止点，并且此外
-单层或多层的、最初平坦的、具有可见侧和相对置的利用可活化的粘结剂进行涂层的贴靠侧的柔性的层材料或设有由这样的层材料构成的裁剪件的柔性的转印膜能够设置在压力罩的边缘上的环绕密封面上或与该环绕密封面相邻地设置，并且
在压力罩的闭合位置中能够提供一种布置，
-在该布置中所述层材料或所述转印膜将位于这两个半模中的内腔气密地彼此分离，并且
-在模具槽内腔中能够设定小于或等于30kPa的压力介质压力，
-在压力罩内腔中能够首先设定小于或等于30kPa的压力介质压力，并且以后能够通过引入流体压力介质、特别是压缩空气而调节到2bar至18bar的压力介质压力，并且
-在这两个模具内腔中存在小于或等于30kPa的压力介质压力期间，层材料能够被加热，并且
-被加热的层材料能够经由粘结剂层被施加和覆层到三维基材上，并且
在这两个模具内腔中重新调节到环境大气压力之后，压力罩与模具槽分离，压力罩被提升，并且利用层材料覆层的三维基材从模具槽内腔中取出并且根据需要被加工，
根据本发明的改进的特征在于：
在模具槽处构成用于至少一个可移动地保持的辐射加热器组件的至少一个回缩腔，所述辐射加热器组件配备可被激活的向上辐射的辐射加热器和可被激活的向下辐射的辐射加热器，并且
为了加热层材料，辐射加热器组件能够在压力罩的闭合位置中并且在模具槽内腔中的压力介质压力设定为小于或等于30kPa之后从其回缩腔移入位于层材料和三维基材之间的间隙中；并且
借助于被激活的向上辐射的辐射加热器针对性地加热层材料并且活化位于层材料贴靠侧上的粘结剂；并且
借助于被激活的向下辐射的辐射加热器针对性地加热三维基材的表面；并且
在完成该热处理之后，辐射加热器组件能够重新移回到其回缩腔中。
利用这种类型的设备可以非常可靠地实施根据本发明的方法。上文所述的优点得以实现。
优选实施例
本发明的其他优点和可能的改进可以从随后的详细描述中得出。根据本发明的方法和根据本发明的设备的有利实施例和改进可以从从属权利要求中得出。
因此可以有利地规定，在完成所述热处理之后并且在辐射加热器组件移回到其回缩腔中之后，将工作台提升直至其上止点，其中三维基材穿过层材料平面并且将被加热的层材料引导成帐篷状的，与此同时在压力罩内腔中维持小于或等于30kPa的压力介质压力。为了有利的成型，层材料的变形和贴靠到三维基材上被逐渐且温和地实施。工作台的提升速度可以适应于条件。因此可以避免具有不希望的材料迁移的层材料过度拉伸。
根据该方法的另一个有利的实施方式，在工作台已经到达其上止点并且层材料的变形的第一阶段已经结束的时间点，将流体压力介质、特别是压缩空气引入到压力罩内腔中，以便在压力罩内腔中调节到2-18巴的压力介质压力。此时，在三维基材的贴靠侧上仍然存在小于或等于30kPa的减小的压力介质压力。增大的作用在层材料上的压力介质压力将层材料忠于细节地且温和地贴靠在三维基材表面的极精细的细节上。底切也可以被可靠地覆层并且三维基材表面中的凹陷可以完全被加衬。
根据该方法的另一个有利的实施方案可以优选规定，在层材料或者转印膜第一次接触三维基材之后，在使用的提高的压力介质压力下以该提高的压力介质压力对层材料或设置有层材料裁剪件的转印膜的加载至少在相同的压力介质压力下继续持续至少2秒。进一步优选的是，在层材料或转印膜第一次接触三维基材之后，该加载可以还持续5秒。例如，在层材料或者转印膜第一次接触三维基材之后，在使用的提高的压力介质压力下以该提高的压力介质压力对层材料或设置有层材料裁剪件的转印膜的加载可以继续持续至少2至30秒。流体压力介质在层材料上持续数秒的不减小地持续的压紧力确保在层材料和3D基材表面之间的可靠胶合。因此可以增加粘结连接的粘结强度。
作为三维基材考虑任意的具有三维设计的包封表面或外壳的物体，其表面应当利用牢固附着的层材料涂覆或者说覆层。典型地，包封表面或外壳被支撑在支撑结构上，该支撑结构随后还用于被覆层的产品在最终使用区域处的安装和固定。这种类型的载体件可以由金属(例如轻质金属如铝、镁及其合金)制成、可以由稳定和耐用的塑料材料制成，此外可以由木材和其他稳定耐用的材料制成。如果三维基材由塑料制成，那么为此优选考虑热塑性的且在注塑中可加工的塑料、例如聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-三元共聚物(ABS)、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈-三元共聚物(ASA)、聚甲醛(POM)、聚氯乙烯(PVC)和聚芳砜(PSU)。
通过注塑方法由这些和其他类似材料中预先制造单件式注塑部件，其根据本发明的方法随后用层材料覆层。
典型的层材料由多层复合体制成，并且除了其他可选的层材料(例如金属膜、木单板层、在此特别是热带木单板、皮革、合成皮革如ALCANTARA(是注册商标)、纺织品材料例如机织或针织材料以及由天然纤维和/或合成纤维等制成的非织造织物)之外，还包含至少一个塑料膜。这种类型的塑料膜可以是透明的或至少部分压印的、金属化的/或以其他方式涂层的。膜复合物可以包括清澈的透明膜和透光的有色膜，如至少部分印刷的金属化的或以其他方式涂层的膜。膜上的金属化还可以打印的或以其他方式施加的印制导线的形式提供，优选是沿着曲折形状的易于拉伸的线，以便承受膜的膨胀而不在窄的印制导线中形成裂缝。这种类型的印制导线优选为LED供电，LED也可以集成到层材料中或者可以位于三维基材上。
优选设置至少一个由热塑性材料制成的塑料膜，所述热塑性塑料选自一个组，该组包括：基于联苯酚的聚碳酸酯或共聚碳酸酯；聚或共聚丙烯酸酯；聚或共聚甲基丙烯酸酯；具有苯乙烯的聚合物或共聚物，在此特别是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-聚合物；热塑性聚氨酯；聚烯烃；对苯二甲酸的缩聚物或共缩聚物；聚酯、如(烷基)对苯二酸酯或(烷基)环烷酸脂；此外上述材料的混合物或共混物。
有利地，使用具有20μm至1000μm的层厚度、特别有利地为50μm至500μm的层厚度的塑料膜。进一步有利的是，可以使用这样的塑料膜，该塑料膜在背离三维基材的可见侧上具有结构化表面。可以获得特殊的装饰效果。
可活化的粘结剂用于根据本发明的方法。在此考虑使用可热活化的粘结剂或辐射固化的粘结剂或可热活化且辐射固化的粘结剂作为可活化的粘结剂。可热活化的粘结剂有利地具有在60℃-140℃、特别是75℃-130℃范围的活化温度。适合可热活化的粘结剂例如在DE102006042816A1中描述。其中描述的可热活化的粘结剂优选被使用。
例如在DE10321585A1中描述了用于粘结剂的UV固化材料。它们通常包括由(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯及其化合物制成的聚合物。这种类型的聚合物可以包括一种或多种游离光引发剂、和/或一种或多种可共聚的光引发剂，和/或一种或多种已经在低聚物或聚合物中包含的光引发剂。光化固化是通过光化辐射进行的。因此，在UV光下形成自由基的化合物引发UV引发的聚合。根据UV辐射的强度和UV固化粘结剂的层厚度，可以在几秒钟内获得足够的固化。用于膜的UV固化粘结剂是众所周知的并且可商购。紫外线固化所需的光化辐射可以通过可快速开关的紫外线LED***有利地产生和提供。
层材料具有远离3D载体件的可见侧以及与三维基材相邻的贴靠侧。可活化的胶黏剂仅施加在层材料的贴靠侧上。可以通过丝网印刷、转印、直接涂布或类似方法将可活化的胶黏剂施加到初始平坦的层材料上。所施加的胶黏剂(即粘结剂)的量、层厚度和分布可以容易地控制并且适应具有特定形状的三维基材的胶合要求。借助于***到层材料和三维基材之间的间隙中的辐射加热器组件上的向上辐射的辐射加热器和可选的UV辐射器，可以以精确控制的方式快速和针对性加热和活化施加到层材料的贴靠侧上的胶黏剂(例如20-50μm的厚度)。活化的胶黏剂层被施加到也以针对性和按照规定加热的三维基材表面上。可以获得具有良好粘合性的最佳胶合。或者可以针对性将基于热塑性聚氨酯的无溶剂热熔胶(其以热熔胶膜或非织造织物的形式可获得)施加到层材料的贴靠侧上并且通过热和/或光化辐射进行活化。
根据本发明的方法的另一个有利的实施例，将由层材料制成的与三维基材相配的裁剪件放置在转印膜上。仅仅将设有层材料裁剪件的转印膜夹紧在压力罩和模具槽之间，使得将压力罩内腔与模具槽内腔气密地分离。在加载处于2-18巴的提高的压力介质压力下的流体压力介质时，该压力流体冲击转印膜并且使得由转印膜保持的层材料裁剪件展开到三维基材上。
上述类型的裁剪件可以优选包括由下面的材料制成的层：金属；木材、例如热带木单板；皮革；合成皮革；纺织品材料例如机织或针织材料；由天然纤维和/或合成纤维等制成的非织造织物或类似物。裁剪件的尺寸可以根据三维基材而定制，而不是必须填满压力罩的整个横截面。转印膜用作层材料的载体。转印膜可以由高弹性膜材料制成，其通过自身拉伸而提供用于将裁剪件成型和展开到三维基材上所需要的面积增加。裁剪件的拉伸或其他应力被减少或基本消除。具有约80-500μm层厚度的由聚烯烃例如聚乙烯(在此特别是LDPE)或聚丙烯制成的转印膜或由热塑性聚氨酯、PTU(在此例如由拜耳材料科技销售的DESMOPAN薄膜，是注册商标)制成的转印膜是非常适合的并且优选被使用。在制成之后，可将这种转印膜从被覆层的产品上除去或保留在层材料的表面上，直到进一步作为额外的表面保护。通常借助于压敏粘结剂将裁剪件保持在转印膜上，所述压敏粘结剂可以从层压体的可见侧无残留地去除。合适的压敏粘结剂是已知的并且可商购获得。裁剪件与转印膜的良好粘合性将在贴靠在三维基材上时的拉伸至少部分转移到裁剪件上，从而防止在成型到三维基材上时裁剪件的起皱。
根据本发明的设备的特殊性在于，在模具槽处构成用于至少一个可移动地保持的辐射加热器组件的至少一个回缩腔，所述辐射加热器组件配备可被激活的向上辐射的辐射加热器和可被激活的向下辐射的辐射加热器，并且
为了加热层材料，辐射加热器组件能够在压力罩的闭合位置中并且在模具槽内腔中的压力介质压力设定为小于或等于30kPa之后从其回缩腔移入位于层材料和三维基材之间的间隙中；并且
借助于被激活的向上辐射的辐射加热器针对性地加热层材料并且活化位于层材料贴靠侧上的粘结剂；并且
借助于被激活的向下辐射的辐射加热器针对性地加热三维基材的表面；并且
在完成该热处理之后，辐射加热器组件能够重新移回到其回缩腔中。
在根据本发明的设备的有利实施例中，优选的是，在所述模具槽的两个相对置的侧壁上分别附接一个相应的箱体，所述箱体分别限定一个用于可移动地保持的“半”辐射加热器组件的回缩腔，并且这些“半”辐射加热器组件在移入槽内腔中之后形成所述辐射加热器组件。
“半”辐射加热器布置需要较小的回缩腔，其可以在结构简单地实现。“半”辐射加热器组件可以从适配的回缩腔更快地移动到槽内腔中。
向上辐射和向下辐射分别在竖直方向上实现。因此优选规定，所述可被激活的向上辐射的辐射加热器和所述可被激活的向下辐射的辐射加热器位于至少一个水平或基本上水平地定向的辐射加热器组件上，所述辐射加热器组件可以从至少一个布置在模具槽处的且水平或基本上水平地定向的回缩腔移入位于层材料和待覆层的三维基材之间的间隙中。如果在所述模具槽的两个相对置的侧壁上分别附接一个相应的箱体，所述箱体分别限定一个用于可移动地保持的“半”辐射加热器组件的朝向模具槽敞开的回缩腔，则每个箱体和每个回缩腔以及每个“半”辐射加热器组件是水平或基本上水平地定向的。在此情况下，“基本上水平定向”表示与水平方向偏离小于12°的定向。
根据另一个有利的实施例，优选IR平面辐射器用作辐射加热器，该IR平面辐射器的加热元件包括多个平行并排设置的且形成连续导体的由耐热金属膜制成的带，当电流流过时金属膜能够被强制发光并且达到高达大约800℃的温度，其中发射在2.6μm到9.6μm的波长范围中的中等波长至长波长的IR辐射。借助于电子控制装置，可以从整个波长范围中选择较小的波长范围，并且可以在被照射的材料中设定成加热到特定温度范围。这些具有加热膜的红外平面辐射加热器的特殊之处在于高达每平方米50千瓦的高辐射强度以及它们非常快速的响应特性；在接通后，在8-10秒内就已经到达标称功率并且达到大约800℃的工作温度；在断开后，温度在5秒内下降到低于200℃。这种类型的微型红外辐射器已经具有大约120mm×120mm的尺寸，从中可以由这些微型红外辐射器模块化构造成所需的辐射器表面。每个单独的微型红外辐射器配置有高温计，该高温计检测被照射材料的温度，并且通过适配地控制辐射加热器，可以控制材料的被照射区域中的温度。通过这种方式可以实现被照射材料上的区域温度分布。这种类型的IR平面辐射加热器例如由KRELUS AG，5042Hirstall，瑞士销售。
为了活化UV固化粘结剂，优选使用UV-LED***，其有利于快速接通和断开，并且在小的安装空间需求的同时提供高照射强度。合适的UV-LED***例如由HERAEUS NoblelightGmbH，63450，Hanau，DE销售。这种UV-LED***可以例如集成到根据本发明的辐射加热器组件中。
本发明模具的一个重要标准是它们的成形面积，该成形面积限定了在给定的模具中可以被覆层的三维基材的最大线性尺寸。成形面积由可下降的工作台确定。优选矩形工作台板具有大约400mm×200mm至大约1000mm×500mm的尺寸。因此可以对这样的物体进行覆层，其具有最大线性尺寸、在此尤其为大约36cm至大约96cm的长度。在小于800平方厘米的成形面积时，模具的成本不与待覆层的物品的值相对应；在成形面积大于5000平方厘米时，高压合适结构的成本显着增加。更优选大约540mm×大约360mm至大约800mm×600mm的工作台面积。在这种类型的模具时，可以对在实践中通常出现的三维基材进行覆层。在540毫米×360毫米的工作台面上，通常可以加工尺寸高达580毫米×380毫米的件式层材料。
根据另一个有利的实施方式，用于覆层的层材料或具有由这样的层材料制成的裁剪件的转印膜可以被自动输送给根据本发明的设备。为此提供运输装置，其接下来仅仅针对供给件式的层材料或层材料件进行描述。
所述运输装置包括：
料匣，该料匣准备好所述层材料件的库存；
能移动到料匣上方的运输框架，该运输框架借助于抽吸力提升和牢固保持最上部的层材料件，
该保持层材料件的运输框架能够移动到处于其上止点的压力罩的下方并且能够在那里贴靠到压力罩上的环绕密封面上，并且
当压力罩下降时，贴靠在压力罩上的运输框架继续牢固保持层材料件。
优选，待被覆层的三维基材也可以自动地被供给。为此，提供了用于待覆层的三维基材的运输路径：
所述运输路径包括固定安装在模具槽上的并且配备有线性装置的导轨，至少一个滑座能沿着所述导轨移动，所述滑座将运输板从放置站运送到保持站以及将运输板从保持站运送到取出站；
在放置站中承载板能够被放置到位于那里的运输板上，该承载板牢固保持一个待覆层的三维基材或多个待覆层的三维基材；
安装在可移动的滑座上的提升和枢转臂将位于保持站中的且牢固保持一个或多个待覆层的三维基材的承载板从所述保持站输送到位于被提升的压力罩下方的位置中并且在安装在模具槽上的中间框架上的切口内放置在处于其上止点的工作台的工作台板上；并且
在取出站中取出被覆层的产品。
借助于这种类型的运输装置和/或运输路径，用于给三维基材覆层的周期时间可以显著减小。
有利的是，所述承载板由稳定耐用的塑料材料制成，承载板利用脱模剂、例如进行涂层，承载板具有多边形、例如矩形表面，并且在该多边形表面的角部区域中存在磁响应材料、例如软铁。
优选设置提升和枢转臂用于将牢固保持待覆层的一个或多个三维基材的承载板从保持站运送到在被提升的压力罩下方的位置中，在所述提升和枢转臂的自由端上安装可被激活的电磁铁，所述电磁铁能够接触所述承载板的角部区域；并且所述承载板通过所述电磁铁的激活被提升。
提供一种简单和运行可靠的装置用于操作和输送载体板。
根据按照本发明的设备的另外一个优选设计规定，处于其下止点中的所述压力罩能够借助于锁销被锁定在框架上，所述锁销安装在所述压力罩上且能通过马达调整，所述框架与模具槽刚性连接并且由实心的钢板制成。这种类型的锁定使得肘杆装置卸荷，其然后在压力罩的闭合位置中不必提供任何驱动力。
根据按照本发明的设备的另外一个优选设计规定，设置双肘杆装置用于将压力罩从其下止点提升到其上止点，所述双肘杆装置包括两个分别配备单独的驱动装置的肘杆；并且通过锁止一个肘杆并且激活另一个肘杆，所述压力罩能枢转到维护位置，在所述维护位置中压力罩的环绕密封面基本上竖直定向。在这个维护位置中，压力罩内腔以及模具槽内腔都可以方便地接近以进行清洁、维修和维护工作。
附图说明
随后参照附图基于有利的实施例描述本发明，附图示出：
图1a借助于透视图示出了用作演示对象的三维基材；
图1b示出了沿着图1的剖面线II-II的剖视图；
图2以概略视图形式的透视图示出用于以层材料对三维基材覆层的设备的主要构件；
图3示出了根据图2的图示，具有其它的附图标记；运输框架128位于料匣122上方；
图4示出了在修改的根据图2的图示；具有附带的层材料件10的运输框架128位于压力罩50的下方；
图5示出了在修改的根据图2的图示；待覆层的三维基材处于在被提升的压力罩50下方的位置；
图6示出了透视的虚拟的剖视图；模具槽60的前侧壁被移除，便于观察到槽内腔65；压力罩50下降，并且层材料件10被夹紧在压力罩50和模具槽60之间；
图7示出了虚拟侧视图的细节；工作台80在模具槽内部处于其上止点，并且承载板168位于工作台板82上，该承载板牢固保持待覆层的三维基材3；
图8示出修改的根据图7的图示；工作台80的下降已经开始；
图9示出修改的根据图7的图示，工作台80处于其下止点；
图10示出了该设备的正面的示意性虚拟俯视图；每个“半”辐射加热器组件102、104处于其回缩腔67'或67”中；
图11示出修改的根据图10的图示；两个“半”辐射加热器组件102、104被移入槽内腔65中并且在那里形成在位于层材料件10与待覆层的三维基材之间的间隙90中的辐射加热器组件100；
图12示出修改的根据图11的图示；额外的可被激活的向上辐射的UV辐射器119位于辐射加热器组件100的上侧上；
图13示出修改的根据图11的图示；额外的辐射加热器59布置在压力罩50的顶壁54的内侧上；
图14示出修改的根据图6的图示；工作台80处于其上止点并且层材料件10像帐篷一样覆盖在三维基材3上；
图15示出修改的根据图13的图示；压力罩50是被提升的并且被覆层的三维基材9坐落在其承载板168上，该承载板布置在模具槽60处的中间框架70处的切口72内；放大的细节图示出了被覆层的产品9；
图16示出修改的根据图5的图示，其示出了被覆层的产品9从模具20中运输出来；
图17-图21：来自关于TOM工艺的作为现有技术引用的文献的图17-21；
图22和图23示出修改的根据图16的图示，其示出了被覆层的三维基材3从模具20通过保持站163进一步运输到取出站165中；
图24至28示出修改的根据图5的图示，其示出了双肘杆装置130的不同位置和由此产生的压力罩50的布置的不同位置；和
图29示出修改的根据图28的图示，其示出了处于其维护位置的压力罩50的视图。
具体实施方式
作为三维基材考虑任意的具有三维设计的包封表面或外壳的物体，其表面应当利用牢固附着的层材料涂覆或者说覆层。典型地，包封表面或外壳被支撑在支撑结构上，该支撑结构以后还用于被覆层的产品在最终使用区域处的安装和固定。这种类型的基材或载体件可以由金属(例如轻质金属如铝、镁及其合金)制成、由塑料材料、在此例如由热塑性的且在注塑中可加工的塑料例如聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-三元共聚物(ABS)、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈-三元共聚物(ASA)、聚甲醛(POM)、聚氯乙烯(PVC)或聚芳砜(PSU)制成，此外可以由木材和其他稳定耐用的材料制成。对于作为机动车辆内部装饰的应用，这种包括它们的支撑结构的这种类型的三维基材通常在注塑方法中被制造成单件式注塑成型部件，并且通常由塑料材料(PA、ABS、ASA、POM、PVC或PSU)制成。
选择用于覆层的层材料通常考虑到下面的方面进行选择：针对流体的压力介质尤其是压缩空气在压力介质压力为2-18巴时的可变形性；其耐久性；其保护功能；可靠性；以及尤其是可获得的装饰效果。可以使用一层或多层的层材料。装饰效果可以源自三维基材的表面并且可以通过一个或多个透明膜层来改变。或者，装饰效果可以从多层的层材料、层合体或复合材料的一层出发，其被一层或多层透明膜层改性或增强。例如，装饰效果可以由金属膜或热带木饰板或塑料仿饰板引起，并且装饰效果可以通过透明膜改性和增强，以便实现特定的光泽效果，例如为了通过薄膜应用获得钢琴漆光学效果，如在文献DE102007054579A1中所讨论的。此外，多层层材料可以包括从IMD方法已知的至少部分印刷的金属化和/或以其他方式涂层的薄膜层。金属化膜层还应包括设有印制导线的膜，例如具有由压印银浆形成的印制导线或由金属膜制成的印制导线。
根据本发明，可以使用由文献DE19957850A1已知的一层或多层的层材料。当层材料包括一层或多层膜布置时，可以使用从文献EP0371425B1已知的可冷拉伸的热塑性的或热固性的膜材料；在此例如是：聚碳酸酯(例如由BAYER AG销售的类型，是注册商标)；聚酯，这里特别是芳族聚酯(例如聚对苯二甲酸，聚亚烷基环烷酸盐等)；聚酰胺(例如PA6或PA66型高强度的Aramide膜(是注册商标))；此外聚酰亚胺(例如以注册商标已知的基于聚(二苯醚-均苯四甲酰亚胺)的膜；以及聚芳酯，这些材料已证明非常适合并优选被使用。
此外，由文件EP0691201B1已知的并且厚度为0.02mm-0.8mm并且由热塑性塑料制成的膜可以与3μm-50μm厚的颜色层一起使用。作为合适的膜材料尤其是使用热塑性的芳族聚碳酸酯、热塑性聚芳基砜、热塑性纤维素酯、热塑性聚氯乙烯和热塑性苯乙烯-丙烯腈-共聚物。颜色层通常包含分散在基于聚碳酸酯的特定颜色层载体中的颜料。根据本发明，这里列举的所有材料和材料组合也可以使用。
此外，层材料可以仅仅由结构化的膜构成，或者可以使用多层层材料，其可见层和装饰层由结构化膜制成。结构化膜具有由相对于平坦标称表面的突起和凹陷形成的结构化表面。这种类型的结构可以模仿天然原件，例如天然皮革的皮革颗粒或木材表面的木纹。使用相应的轮廓数据可以相应地处理压花辊的表面或正或负工具的工具表面。此外，可以根据预定的CAD数据生成合成结构。通过模制或压印，压印辊或压印工具表面的结构被转移到塑料膜的表面。用于制造相应结构化的压印工具表面的细节例如可以从文献DE19855962C5以及其中列举的文献得到。示例性的结构膜由EXCEL GmbH，83101 Rohrdorf，DE以商品名PMU 6040UV出售。该膜由热塑性聚氨酯和聚甲基丙烯酸酯的共混物制成，最多起伏3毫米。该结构膜可以为透明的或有色的，例如也可以被染成深黑色。
在文献DE10327435A1、DE2006031315A1和DE19957850A1中提供了另外的合适的层材料。
下述类型的层材料非常适合于根据本发明的覆层，该层材料包括层厚度为20-1000μm、特别是层厚度为50-500μm的塑料膜。
根据本发明的方法的另一个有利的实施例，将由层材料形成的与三维基材相配合的裁剪件放置在转印膜上。仅仅转印膜以将两个模具内腔彼此气密地(即对压力密封地)分离的方式被夹紧在压力罩和模具槽的两个密封面之间。在加载处于2至18巴的压力介质压力下的流体压力介质时，该压力流体冲击转印膜并且由转印膜保持的层材料裁剪件被展开到三维基材上。除了产生特定装饰效果的一层或多层塑料膜之外，这种类型的裁剪件可以优选包括由下面的材料制成的层：金属；木材、尤其是热带木单板；皮革；合成皮革；纺织品材料例如机织或针织材料；由天然纤维和/或合成纤维等制成的非织造织物。裁剪件的尺寸可以根据三维基材而定制，而不是必须填满压力罩的整个横截面。可以限制在工具元件上的不希望的层材料沉积。转印膜用作层材料的载体。转印膜可以由高弹性膜材料制成，其通过自身拉伸而提供用于将裁剪件成型和展开到三维基材上所需要的面积增加。裁剪件的拉伸或其他应力被减少或基本消除。具有约80-500μm层厚度的由聚烯烃例如聚乙烯(在此特别是LDPE)或聚丙烯制成的转印膜或由热塑性聚氨酯、PTU(在此例如由拜耳材料科技销售的DESMOPAN薄膜，是注册商标)制成的转印膜是非常适合的并且优选被使用。在制成之后，可将这种转印膜从被覆层的产品上除去或保留在层材料的表面上，直到进一步作为额外的表面保护。通常借助于压敏粘结剂将裁剪件保持在转印膜上，所述压敏粘结剂可以从层压体的可见侧无残留地去除。合适的压敏粘结剂是已知的并且可商购获得。裁剪件与转印膜的良好粘合性在转印膜变形过程中出现的转印膜伸长转移到裁剪件上，从而防止裁剪件的不期望的起皱。
在根据本发明制造的产品中，层材料经由粘结层与三维基材连接。这种类型的粘结层允许使用具有高复位力的层材料、允许将层材料成型到小曲率半径上并且允许将层材料边缘可靠和持久地固定在三维基材上、特别是也在三维基材的底切上。
用于产生这种类型粘结连接的粘结剂***和胶黏剂对于本领域技术人员而言是众所周知的，可以从许多商业上可获得的合适产品中进行选择。一种工作方式是优选的，其中仅在层材料的贴靠侧上预先施加单组分胶黏剂。此外，仅位于层材料的贴靠侧上的粘结剂层应该以非激活状态存在，这有利于存储和处理。通过针对性的活化处理，初始非活化粘结层应被转移到活化状态，在该活化状态下导入胶合过程。优选的活化处理是将胶黏剂加热到其活化温度；在这种情况下，使用可热活化的胶黏剂或热熔胶。用光化辐射、在此特别是UV辐射进行照射是替代或附加的活化处理；在这种情况下，使用UV固化粘结剂。
可以例如通过丝网印刷将可活化的胶黏剂的溶液施加到层材料的贴靠侧上。此后，通过蒸发和干燥除去溶剂。可以获得由胶黏剂制成的均匀干燥的薄层，其通常仅施加在需要粘合力的地方。或者，可将这种类型的可活化胶黏剂直接从硅化的分离纸上除去和转移，其方式例如是层材料和设有这样的可活化胶黏剂的分离纸一起穿过压延辊间隙。此外，配合地选择的粉末状粘结剂可以借助于挤出涂层、例如通过热挤出或粉末涂层或通过其他直接涂层来施加。各种不同的可热活化的热熔胶也可以以热熔胶膜或纤维网的形式获得，并且可以以这种形式例如期望的裁剪件施加到层材料的贴靠侧上。
这种类型的可热活化胶黏剂和热熔胶是本领域技术人员已知的，他们可以从许多可商购的产品中选择。随后仅列举几个示例性配方。
可热活化的胶黏剂可以包括弹性体基础聚合物和改性树脂作为主要成分，其中改性树脂包括胶合树脂和/或反应性树脂。弹性体基础聚合物可以是热塑性聚氨酯或者是由粉末状聚氨酯组分如芳族二异氰酸酯和具有高含量端羟基聚酯多元醇构成的混合物。具有高含量端羟基聚酯多元醇的热塑性聚氨酯在各种不同的基材上提供特别高的粘合强度。
另一种可热活化的胶黏剂可以包括
-50至95重量百分比的可胶合聚合物，和
-5至50重量百分比的环氧树脂或由多种环氧树脂的混合物；
其中所述可胶合聚合物自身包含丙烯酸化合物和/或甲基丙烯酸化合物和/或一种或多种可共聚乙烯基单体。
另一种可热活化的胶黏剂(粘结剂)可以包括：
-40至98重量百分比的包括丙烯酸的嵌段聚合物，，
-2至50重量百分比的一种或多种增粘环氧树脂和/或酚醛清漆树脂和/或酚醛树脂；和
-0-10重量百分比的固化剂用于交联环氧树脂和/或酚醛清漆树脂和/或酚醛树脂。
为了最佳的交联，可以附加将合适的引发剂和/或交联剂添加到胶黏剂中，例如吸收IR辐射的光引发剂和/或吸收紫外光的光引发剂。另外可以提供所谓的增附剂，例如所谓的“底漆”。合适的底漆的例子是基于聚合物例如乙基乙酸乙烯酯或官能化乙基乙烯基乙酸酯或反应性聚合物的热封粘结剂。
这种可热活化的胶黏剂可以被制造和调整以具有60至140℃范围内的活化温度，甚至更优选75至130℃范围内的活化温度。这种活化温度也可以通过在模具内加热而容易且快速地实现。在冷却到该活化温度以下之后，快速获得层材料和三维基材之间至少足够的初始粘合强度，从而可以快速停止压紧力并将产品从模具中取出。加热的层材料借助于2至18巴的压力介质压力下的流体压力介质、特别是压缩空气被足够长的时间地(例如2至30秒长)压靠到和成型到同样被加热的三维基材上。如果流体压力介质然后很快从压力罩上移除，那么模具和被覆层的三维基材的温度的伴随降低有利于粘结剂层快速冷却到其活化温度以下。
关于可热活化的胶黏剂的更多细节可以从文献DE102006042816A1中获得。根据本发明有利地使用其中描述的可热活化的胶黏剂。在此，这种可热活化的胶黏剂和热熔胶优选可以在数秒内达到它们的活化温度，并且在数秒冷却时间内提供和确保与层材料的贴靠侧和三维基材表面的足够的初始粘合强度。特别合适的是拜耳材料科学公司以商品名(其是注册商标)出售的各种可热活化胶黏剂或热熔胶。这些是结晶聚酯-多元醇和结晶二异氰酸酯的混合物，其在热活化后形成具有独立羟基的聚氨酯。这在许多材料上获得了良好的附着力，例如皮革、纺织品、木纤维材料和许多塑料(其包括PUR弹性体和软PVC在内)。不同的类型可以例如作为选择溶剂中的溶液(例如丁酮-2、丙酮或甲基乙基酮)、作为热熔胶膜或直接作为粉末通过直接涂层进行处理。最低活化温度约为60℃。当加载高压流体时，在几秒内已经获得了足够的初始粘结强度，该强度在从模具上移除被覆层的产品之后的数小时内进一步增加。
设有部分或全表面的由可热活化的胶黏剂或热熔胶构成的干燥层的层材料必须在变形之前加热，使得胶黏剂或热熔胶活化。这是通过将层材料加热到可热活化的胶黏剂或热熔胶的活化温度或超过活化温度来实现的。通常设置加热到在60℃至140℃的范围内的活化温度、特别是75-130℃范围内的活化温度。
此外，包含在一层或多层层材料中的塑料膜必须被加热以便便于忠于细节地成型到三维基材上。在此可以考虑最大加热到热成型通常的成形温度；例如参见PeterSchwarzmann，第二版，Carl Hanser Verlag，Munchen 2008，第40页所述的“Thermoformenin der Praxis”。通常，加热至较低温度是足够的，因为利用本发明设置的高达18巴的流体压力介质的压力介质压力与热成型条件下的压缩空气成型相比提供较高的压力介质压力。在一些情况下，加热至低于相应膜材料的玻璃化转变温度Tg的温度可能就足够了。
上述的加热根据本发明在模具的模具槽的内腔中进行。将辐射加热器组件移入位于被夹紧在压力罩和模具槽之间的层材料与布置在下降工作台上的三维基材之间的间隙中，该辐射加热器组件具有可被激活的向上辐射的辐射加热器和可被激活的向下辐射的辐射加热器。向上辐射的辐射加热器针对性加热层材料，并针对性活化位于层材料贴靠侧上的粘结剂。在UV固化粘结剂的情况下，辐射加热器组件的上侧上可以可选地或附加地设置可被激活的向上辐射的UV辐射器、在此特别是UV-LED***。向下辐射的辐射加热器针对性加热三维基材的表面。在任何方向上，只需要克服少于200毫米、有利地小于100毫米的小距离。短距离提供高辐射强度。借助于以最佳方式布置的辐射加热器有利于非常快速的加热。此外，使用具有快速响应特性的辐射加热器、如上文所述的IR平面辐射加热器(其包括作为加热元件的可被强制发光的金属膜)有利于非常快的加热。典型地，辐射加热器的激活持续少于60秒、有利地少于30秒是完全足够的。在此借助于UV-辐射器、特别是可以快速接通和断开的UV-LED***可以在几秒内达到UV固化胶黏剂的充分固化。因此实现少于120秒的短周期时间。
在该热处理的时间点，模具槽内腔和压力罩内腔的初始空气压力对应于环境大气压力被至少下降到小于30kPa的值。进一步优选，抽真空至小于或等于20kPa的压力。如果技术上可行，压力可以下降到更低的值。这种压力降低必须对每个单独的覆层周期而言在周期时间内实施。通过提供模具槽内腔和压力罩内腔与先前抽空的具有足够尺寸的真空容器的相应流动连接，可以促进压力的快速下降。真空容器可在下面的阶段中再次被抽真空，在该阶段中在两个内腔中在进气之后重新存在大气压力。
在根据本发明的方法中，为了有利的成型，层材料的变形和贴靠到三维基材上渐进和多阶段地实现。在完成根据本发明的热处理并且将辐射加热器组件缩回到它们各自的回缩腔中之后，工作台提升到其上止点，其中三维基材穿透层材料平面并且将层材料带动成，使得层材料呈现帐篷形状。在模具槽的内腔和压力罩的内腔中都继续存在小于或等于30kPa的降低的压力介质压力。在工作台达到其上止点之后，向压力罩内导入处于2-18巴的压力介质压力、优选3-15巴的压力介质压力下的流体压力介质、优选压缩空气。这些压力介质值是绝对值。因此2巴的压力介质压力比环境大气压力高1巴。小于2巴的压力介质压力不能提供足够的压紧力以将特别是多层的层材料施加到三维基材的细节上并且在覆层之后忠于细节地重现这些细节。大于18巴的压力介质压力不能提供好得多的结果，但是需要明显增加结构耗费来控制对压力罩作用的大的力，当工作台面积应当明显超过500mm×1000mm的尺寸时尤其是如此。
利用2-18巴的高压力介质压力的加载将夹紧在压力罩和模具槽边缘之间的层材料压到三维基材上；额外的层材料残留物沉积在保持三维基材的承载板上和形成模具槽的上部终端的中间框架上。它们的表面有利地涂有脱模剂、例如这便于以后去除层材料残留物。以2至18巴的高压力介质压力的这种加载持续几秒钟，例如持续2-30秒，以便获得三维基材表面和被成型的层材料之间的粘合连接的足够的粘合力和强度。此后，给模具槽内腔通风，压力罩内腔被排气，并且提升压力罩。保持被覆层的三维基材的承载板位于提升的工作台的工作台板上，然而现在位于中间框架内的切口中，并且在该位置处为运输装置的接收做好准备，该运输装置将承载板连同三维基材从模具中输出。进一步的细节可以从随后对根据本发明的设备的描述中得出。
图1a借助于透视图示出了用作展示物体的且在接下来的示例中使用的三维基材3。图1b以沿着图1的剖面线II-II的剖视图示出了三维基材3。该三维基材3是具有倒圆的角和边缘的椭圆体。整个椭圆体由白色聚酰胺制成，长度为180毫米，宽度为100毫米，高度为40毫米，层厚为5毫米。在上侧4中构成具有大约8mm深度的凹腔5。该上侧4以倒圆形式过渡到环绕的条6中，在该条中形成环绕的凹槽7。还应该说明的是，条6的表面可以可靠地利用牢固附着的层材料覆层并且因此即使底切也被可靠地覆层，因此凹槽7被加衬并且条6的下边缘8被包封。
随后参照图2至5描述适合于执行根据本发明的方法的模具。图2示出了具有其基本部件及其***装置(即用于将件式的层材料引入模具中的运输装置以及用于供给待覆层的三维基材3的运输路径)的模具的概略图。详细的透视图3、4和5显示了该方法的不同阶段。图6、13和14借助于透视图示出虚拟剖视图，其中在俯视图中前部的纵向前侧被移除以便可以看到模具的内部，例如以便描述模具槽内腔的工作台的调整。图10、11和12借助于示意性侧视图示出虚拟剖视图，其中为了描述模具槽内的辐射加热器布置的布置和调整，在俯视图中前部的纵向前侧被移除。
如图2所示，模具20形成基本上矩形的设备，其具有四柱框架30，其柱34支撑在矩形底板32上。较短的矩形侧22定义模具20的端侧或端壁的方向。较长的矩形侧面24定义模具20的侧壁的方向。沿着柱34，上半模、即压力罩50被保持为可提升和可下降的。下半模构成模具槽60，该模具槽位置不变地布置在底板32上，其中可升降的工作台布置在模具槽中。此外，在模具槽60中布置辐射加热器组件。用于给三维基材3覆层的层材料件10通过运输装置120被引入模具20中。待覆层的三维基材3沿着运输路径150被带领过来。
如根据图3和图4的另外的透视图示出更多细节，模具20具有带有底板32和四个竖直定向的柱34的四柱框架30，所述柱支撑盖板36，在该盖板上安装用于肘杆装置40的驱动轴39的轴承38。该驱动轴39由未图示的齿轮变速马达以马达方式驱动。驱动轴39支撑2个隔开距离的曲柄41'和41”，它们驱动连杆42，该连杆调节轴43。轴43支撑在轴承对44中，轴承对坐落在引导板45上，引导板在柱34上可移动地引导。在引导板45的底侧上固定上半模、即压力罩50。因此，通过操纵肘杆装置40可以使压力罩50在四柱框架30内上下移动。压力罩50基本上形成一个向下敞开的箱体，该箱体具有两个相对置的端壁51'和51”、两个相对置的侧壁53'和53”以及一个顶壁54，它们共同限定一个压力罩内腔55。在端壁51'上安装两个隔开距离的可马达调节的并且可远离端壁51'移动的锁销52'和52”。在端壁51”上安装两个隔开距离的可马达调节的并且可远离端壁51”移动的锁销56'和56”。压力罩50的下部环绕边缘形成环绕的密封面58，该密封面可以设置有附加的环绕密封件。
图24-29示出了用于压力罩50的替代调整装置。这里，在四柱框架30的盖板36和压力罩50的盖板54之间作用一个双肘杆装置130，该双肘杆装置具有两个相同的单个的分别配备单独的驱动装置132和134的肘杆装置131和133，随后仅描述肘杆装置133。主轴136支承在两个隔开距离的轴承座135'和135”上，其中主轴可由变速马达134向前和向后驱动。向前驱动提升压力罩50，并且向后驱动降低压力罩50。可选地，压力罩50的降低也可以由其重量引起，并且变速马达134在下降期间仅执行制动功能；这有助于在操作双肘杆装置130时的能量效率。两个隔开距离的曲柄137'和137”坐落在主轴136上，曲柄保持上轴138。在该上轴138上坐落两个弯成曲柄状的导杆139'和139”上，其保持下轴140，下轴可旋转地支撑在两个隔开距离的轴承座142'和142”上，所述两个隔开距离的轴承座142'和142”又位置固定地固定在压力罩50的盖板54上。
在根据图24的视图中，压力罩50处于其上止点，并且两个曲柄137'和137”竖直向上延伸。然而，也可以设置这样的布置，其中两个曲柄137'和137”将压力罩形罩50移动超过该上止点约5°至止挡，并且在不使用马达动力的情况下提供防坠落安全性。通过两个变速马达132和134的的同步和对称的激活，两个曲柄137'和137”被调整越过中间位置(见图25)到竖直向下的定向，并且压力罩50进入其下止点(参见图26)。此外，可能的操作模式是仅调整肘杆装置133并且另一个肘肘杆装置131保持锁定。这将压力罩50调整越过中间位置(参见图27)到图28所示的维护位置，在该维护位置中压力罩50的顶壁54和环绕密封面58基本竖直地定向。图29示出了该维护位置的直接视图。在该维护位置中，压力罩50的内腔55和模具槽60的内腔65可以被接近以进行维护工作。
利用双肘杆装置130实现以下优点：
-压力罩重量分布在多个滑动衬套上，因此可以将滑动衬套构造得较小；
-在柱框架上不需要引导板；避免横向力进入柱框架和可能的倾斜；
-压力罩宽度可用于下降运动；两台马达只需在下降过程中执行制动功能；
-压力罩的上止点和下止点可以被锁止；由于这种锁止，可以在没有马达动力的情况下维持这些位置；和
-最后压力罩可以处于维护位置，在该位置中不仅压力罩内腔、如模具槽内腔可被接近，以用于维护工作等。
在四柱框架30内，在其底板32上固定设置下半模、即模具槽60，该模具槽具有基本矩形的横截面并且可以由焊接在一起的大约20-30mm厚的钢板制成。模具槽60具有相对置的侧壁61'和61”、相对置的端壁63'和63”以及底壁64，它们共同限定槽内腔65。中间框架70形成模具槽的上部终端，中间框架以导热方式与模具槽60连接；模具槽60形成用于中间框架70的散热装置。中间框架70具有用于层材料的边缘的抛光接触表面。当需要时，接触表面可以涂布脱模剂、例如或类似物。中间框架70包围了一个封闭的切口72。
特别是由图10、11、12的“剖开的”俯视图所示，在两个侧壁61'和61”上分别切出凹槽62'和62”，并且在凹槽62'和62”的邻近处在每个侧壁61'和61”上分别放置和焊接一个箱体66'和66”。箱体66'限定回缩腔67'，并且箱体66”限定回缩腔67”；每个回缩腔67'和67”朝向槽内腔65敞开。在每个回缩腔67'和67”中可以分别安装一个“半”辐射加热器组件，如下文所述。每个在图10、11、12中所示的箱体66'和66”是水平取向的并分别限定一个水平的回缩腔67'和67”。
如图6的“剖开的”透视图和图7、8和9的局部的“剖开的”俯视图所示，工作台80布置在模具槽60内，工作台包括工作台板82并且可以通过提升装置下降和提升。这种提升装置包括两个隔开距离的和平行定向的相应的被马达驱动的轴85'和85”(它们以密封的方式穿过模具槽60的前侧壁61')和相应的两个隔开距离的和平行定向的被马达驱动的轴87'和87”(它们分别以密封的方式穿过模具槽60的相对置的后侧壁61”)。每个轴85'、85”、87'和87”分别枢转一个曲柄臂88，在曲柄臂的自由端部上分别可旋转地保持一个连接轴89。在工作台板82的底部上分别与其纵向边缘相邻地安装沿着纵向方向延伸的两个导轨83'和83”。在每个导轨83'中可移动地保持两个滑动件84。在每个滑动件84中可旋转地嵌入一个连接轴89。由于马达引起的曲柄臂88的枢转迫使滑动件84在导轨83'、83”中移动，并且与滑座83'和83”固定连接的工作台80在其工作台引导装置中提升或下降。
根据图7的示意性的细节俯视图示出了工作台80处于其上止点时的状态。所有四个曲柄臂88向上枢转并呈现竖直取向。作用在工作台80上的负载通过四个竖直定向的曲柄臂88被卸到轴85'、85”、87'、87”上。通过枢转曲柄臂88，工作台80从其上止点下降；见图8。当曲柄臂88呈现向下枢转的竖直取向时，工作台80处于其下止点；见图9。因此，工作台80可独立于压力罩50在固定设置的模具槽60内调整。
如图3和图4所示，用于件式的层材料件10或层材料件10的运输装置120设置在模具槽60的端壁63'的附近。可以提供层材料件10的库存的料匣122属于该运输站120，该料匣仅示出为一个扁平槽。料匣122具有一个可调高度的料匣基座123，平行于料匣基座122定向的层材料件10的堆垛12被放置在该料垛基座123上。借助于侧向可调节的料匣侧壁124可以适应层材料件10的当前使用的规格。图3示出了空心运输框架128，该空心运输框架在两个相邻的、彼此平行定向的导轨125'和125”之间引导，在空心运输框架的空腔中可形成和可维持真空，真空通过吸气孔在运输框架128的底侧处产生吸力效应。运输框架128可移动通过料匣或扁平槽122。利用抽吸作用，布置在料匣122中的最上面的层材料件10通过抽吸拾取并放置在运输框架128的底侧上。由此被分离的层材料件10借助于运输框架128移动到在四柱框架30内位于其上止点的压力罩50的下方。在运输框架128与压力罩50的周缘对齐之后，运输框架128的上侧被放置和固定在压力罩50的环绕的密封面58上。当压力罩50下降时，仍然由运输框架128牢固保持的层材料件10可以在四柱框架30内沿朝向模具槽60的方向运输。
如图3、4和24所示，运输路径150沿着四柱框架30的纵向侧61'设置，其中待覆层的三维基材3可沿着运输路径传送。固定设置的并且设置有线性装置的导轨152沿着运输路径150延伸，第一滑座154和第二滑座156能够沿着该导轨来回移动。第一滑座152支撑第一运输板155并且第二滑座154支撑第二运输板157。放置站160(图4的右侧示出)、保持站163(图4中间示出)和取出站(图4中的左侧示出)沿着运输路径150布置。在放置站160中，承载板168布置在第一运输板155上，待覆层的三维基材3固定在该承载板上。取决于尺寸，多个三维基材3可以布置在承载板168上，使得利用单个覆层周期可以获得多重利用。承载板168由稳定的耐用塑料材料制成并且在每个角部内包括可磁性响应的材料。有利地，承载板168由制成或利用脱模剂、例如进行涂层，这有利于剥离在覆层期间沉积在承载板168上的层材料残余物。借助于第一滑座154，第一运输板155从放置站160移动到保持站163中。然后可以将另一第一运输板155'***空的放置站160中，其中另一承载板168'放置在该另一第一运输板上，待覆层的另一个三维基材固定在该另一承载板上。取决于模具的构造，运输板155、155'、157以及承载板168和168'的操纵可以手动地或通过自动装置进行。图4中所示的***被包含。
模具槽60的上部终端形成中间框架70，该中间框架包围闭合的切口72，牢固保持三维基材3的承载板168可以以紧密公差嵌入到闭合的切口72中。当工作台80处于其上止点时，***的承载板168然后平放在工作台80的工作台板82上。沿着模具槽的两个端壁61'和61”分别固定设置一个导轨73'和73”，其中在每个导轨上分别布置一个线性装置，利用所述线性装置分别有一个滑座74'或74”可以沿着导轨73'或73”来回调整。在每个滑座74'或74”上分别存在两个隔开距离设置的提升和枢转臂75，该提升和枢转臂可相对于滑座74'和74”提升并且可从一个平行于滑座74'、74”延伸的定向枢转出来。在每个提升和枢转臂75的自由端处分别安装一个可激活的电磁铁76。在滑座74'、74”被调整到在位于保持站163中的第一运输板旁边之后，激活的电磁铁76分别接触承载板168的一个角部区域并通过磁力提升承载板168。两个滑座74'、74”的调整将提升的承载板168运送到中间框架70上，在那里承载板168被下降并***到切口72中。在停用电磁铁76之后，电磁铁可以从承载板168脱离，并且提升和枢转臂75可枢转成平行于滑座74'或74”的定向。如图5所示，承载板168连同待覆层的三维基材3搁置在工作台80的工作台板82上。在随后的步骤中，操纵提升装置并且工作台80在模具槽60内下降到其下止点。
如图4和5所示，压力罩50处于其上止点，并且牢固保持层材料件10的运输框架122贴靠在压力罩50的密封面58上。从该上止点开始，通过激活肘杆装置40或通过激活双肘杆装置130，压力罩50被下降。压力罩50的这种下降继续，直到层材料件10搁置在中间框架70上。使用肘杆装置40或双肘杆装置130将一定的机械压力施加到压力罩50上。提供了一种布置，其中平面的柔性的层材料件10将压力罩内腔55与模具槽内腔65以对压力密封的方式分离。
在这种布置中，压力罩50处于其下止点。在这个下止点中，压力罩50可以相对于模具槽60锁定。因此，平行于模具槽端壁63'且与之隔开距离地在模具槽60上安装由实心钢板制成的第一框架77'。在第一框架77'的上部条中制出两个隔开距离的钻孔78。以相同的方式，平行于另一个对置的模具槽端壁63”且与之隔开距离地在模具槽60上安装由实心钢板制成的第二框架77”。两个隔开距离的钻孔78”在第二框架77”的上部条中制出。当压力罩50处于其下止点时，安装在压力罩50上的且可通过马达调整的锁销52'、52”、56'和56”可***钻孔78'或78'中。因此，压力罩50在其闭合位置中相对于模具槽60被锁定，并且肘杆装置40或双肘杆装置130的驱动装置可以被卸荷。
此时，在气密地封闭的压力罩内腔55和在气密地封闭的模具槽内腔65中分别提供环境大气的空气压力。在下一个步骤中，通过未示出的装置、例如真空泵、真空容器和控制装置不仅在压力罩内腔55中而且在模具槽内腔65中调节到小于或等于30kPa的压力介质压力。通常，为此通过合适的装置来减少最初存在的大气压力。两个内腔55和65被抽真空。通常在两个内腔中设定相同的绝对压力介质压力。当需要时，在模具槽内腔65中可以保留稍高的绝对空气压力，其抑制由于层材料10的加热引起的层材料10的下垂。
现在达到了一个状态，在该状态中
-工作台80在模具槽60内下降直至其下止点；
-承载板168搁置在如此布置的工作台80的工作台板82上，至少一个待覆层的三维基材3固定在承载板上；并且
-在压力罩内腔55和模具槽内腔65中提供小于或等于30kPa的绝对压力介质压力。
为了进一步的描述，参考图10、11和12，其分别示出了在这种状态下带有“敞开的”模具槽的“剖视的”的俯视图。
在这种布置中，在搁置在下降的工作台80上的三维基材3和搁置在模具槽60的中间框架70上的层材料件10之间存在明显的距离。对于典型的具有540毫米x360毫米的矩形工作台面积的工作台80而言，这个距离可以是大约400毫米。在该布置中，在模具槽60内提供了可观的自由的间隙90，其高度对应于所述距离。如上所述并在图10-13中示出，在每个模具槽侧壁62'、62”上分别安置一个水平定向的箱体66'或66”，其中每个水平定向的箱体限定水平朝向的回缩腔67'或67”，所述回缩腔朝向槽内腔65敞开。在回缩腔67'中有第一个可移动的和水平定向的“半”辐射加热器组件102，它可以移入槽内腔65中。在另一个回缩腔67”中有第二个可移动的和水平定向的“半”辐射加热器组件104，其可以移动到槽内腔65中。由这两个“半”辐射加热器组件可以在自由的间隙90中提供一个水平取向的辐射加热器组件100，如图11和12所示。替代地，整个辐射加热器组件100可以布置在一个未示出的较大的回缩腔中并且可以从该较大的回缩腔移动到模具槽60内的自由间隙90中。然而，该替代方案已被证明是结构更复杂的且不太有利的。
在模具槽端壁63'和63”的以及相邻的箱体端壁的相对置的内侧上，在工作台80的运动路径之外，分别固定一个导轨，在该导轨中分别悬挂“半”辐射加热器组件102和104的一个边缘上的型材。这两个“半”辐射加热器组件102和104可沿着导轨移动。这些“半”辐射加热器组件102和104来回移动是由马达驱动的丝杠106引起的，丝杠以密封的方式穿过(图12中右侧所示的)箱体侧壁107。变速马达110使丝杆106沿着一个旋转方向旋转，该旋转方向将“半”辐射加热器组件102和104从它们的回缩腔67'和67”移入槽内腔65中，或者在相反的旋转方向上旋转，该相反的旋转方向使得“半”辐射加热器组件102和104从槽内腔65重新返回到它们的回缩腔67'和67”中。移入槽内腔65中的“半”辐射加热器组件102和104共同形成辐射加热器组件100，该辐射加热器组件根据图12的视图水平定向。
从图11中可以看出，辐射加热器组件100包括载体112，在载体的上侧114上安装辐射加热器115，并且在载体的底侧117上安装辐射加热器118。辐射加热器115和118可以被不同地控制。操作辐射加热器115和118所需的电流由能量链提供，该能量链又与气密地引导通过模具槽壁运行的电缆连接。借助于辐射加热器115，搁置在中间框架70上的层材料10可以被辐射和针对性地加热，并且可以激活布置在层材料10底侧上的粘结剂。借助于辐射加热器118，可以辐射和针对性加热布置在下降的工作台80上和承载板158上的三维基材3。“将水平取向的辐射加热器组件100布置在位于中间框架70上的层材料10和布置在下降的工作台80上的三维基材3之间的间隙90中以及独立且针对性地控制上辐射加热器115和独立且针对性地控制下辐射加热器118”提供了快速和分别针对性加热层材料10和三维基材3的可能性，这利用常规TOM工艺及其设备是不可能实现的。
图12示出了替代的辐射加热器组件100，其包括载体112，在载体112的上侧114上除了辐射加热器115之外还示意性地示出了可激活的UV辐射器119。这些UV辐射器119也向上辐射，并且它们的激活可用于针对性地活化在层材料10的贴靠侧上的UV固化胶。
如图13所示，需要时可以在压力罩50的顶壁54的内侧上设置附加的辐射加热器59。
作为辐射加热器，优选使用IR平面辐射器，其包括宽金属膜作为热介质，宽金属膜嵌入高度耐热的绝缘材料中。当电流通过时，金属膜加热到大约800℃并且均匀地强制发光。发射大约2.6到9.6μm的波长的中等波长到长波长的IR辐射。使用电子控制装置可以在该范围内选择任何期望的波长，并且因此可以在待加热的材料上选择期望的温度。因此特别是金属膜可以被加热到高达800℃的温度。这些膜式平面辐射器的一个特点是它们的非常快的响应特性；在接通后可以在8-10秒内达到800℃的温度；在断开时温度在500秒内从800℃降至低于200℃。这种类型的微型红外辐射器已经具有从约120×500mm开始的表面尺寸，由其可以模块化构建所需的辐射器表面。这种类型的红外辐射器例如由KRELUS AG，5042Hirschthal，Switzerland出售。
作为UV辐射器，特别是考虑空气冷却的UV-LED***。合适的UV-LED***例如由Heraeus Noblelight GmbH，63450Hanau，德国销售。利用这种UV辐射器可以在几秒钟内活化和固化UV固化粘结剂。
在根据本发明的方法中，期望大约60秒至150秒、特别是大约60秒至120秒的周期时间。大约15秒到40秒的加热时间可用。被激活的辐射加热器115和118以及可选的激活的UV辐射器119应在该加热时间期间位于槽内腔65内。
在通过激活辐射加热器115将层材料10加热到其变形温度并且可选地通过激活UV辐射器119将在层材料10上的UV固化粘结剂活化之后，“半”辐射加热器组件102和104从槽内腔65重新移回到回缩腔67'和67”中。提升具有加热的三维基材3的工作台80直到被加热的三维基材3穿过被夹紧在中间框架70和在压力罩50上的密封面58之间的被加热的层材料10。如图14所示，被加热的层材料10由被加热的三维基材3带动成帐篷形状的并且贴靠在三维基材3的轮廓上。在此时，在槽内腔65和压力罩内腔55中存在小于或等于30kPa的降低的压力介质压力。在工作台80到达其上止点之后，提升压力罩内腔55的压力介质压力；首先处于环境压力下的第一空气被引入到压力罩内腔55中；接着引入流体压力介质、优选压缩空气，使得压力罩内腔55中存在2-18巴的压力介质压力；这些压力介质压力值是绝对值；因此2巴的压力介质压力比环境大气压力高大约1巴。有利地，在压力罩内腔55中设置3到15巴的压力介质压力。槽内腔65中的压力介质压力进一步保持在小于或等于30kPa的值。
增加压力罩内腔55中的压力介质压力将加热的层材料10紧密地并且细节一致地贴靠到三维基材3的轮廓上，如这在图14中示意性地示出。布置在层材料10的贴靠侧的粘结剂被前面发生的针对性加热和可选地针对性的UV辐射激活，从而可以获得活化的粘结剂与同样被加热的三维基材3之间的良好粘附。维持增加的压力介质压力直到覆层完成；这可能需要几秒钟，例如长达大约30秒。
此后，大气压力被设定在槽内腔65和压力罩内腔55中。压力罩50被提升；运输框架122继续贴靠在压力罩50的密封面58上并在层材料边缘上施加吸力；在运输框架122的最初提升期间，层材料边缘与相对较冷的中间框架70分离；获得图15所示的布置。层材料10紧密地且再现精细细节地贴靠在被覆层的三维基材9上。多余的层材料14被施加到承载板168的表面上；放大的细节详图示出由此获得的产品。
上文描述的提升和枢转臂75被激活，其激活的电磁铁76提升承载板168；滑座74'，74”被激活，并且坐落在移动的滑座74'，74”上的被激活的提升和枢转臂75将承载板168连同被覆层的产品从模具20运输到保持站163中，如图16、22和23所示。运输路径150的第二滑座154的激活将第二运输板157与载体板168连同被覆层的产品从保持站163运输到取出站165中。在那里可以取出和根据需要处理被覆层的产品。运输板167和承载板168可以通过手或机器人引入放置站160以开始新的覆层周期。
示例：
随后的示例更详细地说明本发明、而不对其形成限制。
示例1：
使用如在图2-5中示出的且在上文中详细描述的模具。
使用如在图1a和1b中示出的且在上文中详细描述的三维基材。
三维基材牢固地固定在矩形承载板上。承载板的尺寸为530毫米x350毫米并且由聚酰胺制成。承载板利用进行涂层。
将由TPU和PMMA的共混物制成的、1mm厚的、染成深黑色的结构化膜用作层材料，其中结构化膜在其可见侧通过反面印刷而设有菱形结构。这种类型的结构化膜由EXEL GMBH(德国，81301Rohrdorf)销售。
拜耳材料科技出售的DESMOMELT 530用作粘结剂。这是一种粒状产品，可在75℃或更高温度下进行热激活。将颗粒在挤出机中加工成预塑化熔体，其通过狭缝喷嘴施加在结构膜的贴靠侧上的有限表面部分中，所述有限表面部分将接触待覆层的三维基材的表面。之后进行冷却和干燥。布置在结构化膜上的胶层具有60μm的层厚度，并且在超过3个月的储存时间之后仍能够使用和被热激活。如此制备的层材料被切割成550mm×370mm的尺寸。
在模具处，压力罩处于其上止点。处于模具槽内的工作台有一个540毫米×360毫米的矩形工作台面，并移动到其上止点。在此工作台板直接在形成模具槽的上终端件的中间框架的下方。借助于运输路径，牢固保持三维基材的承载板到中间框架上方，并且在那里借助于被激活的提升和枢转臂下降到中间框架内的闭合切口中。承载板搁置在工作台板上。承载板恰好配合到切口中。分离间隙小于1mm。
设有所描述的胶并且具有环境温度的层材料件通过吸力被运输框架夹持并且通过运输框架运输到位于其上止点中的压力罩下方的位置中。继续牢固保持层材料件的运输框架被放置和固定到压力罩的边缘处的环绕密封面上。
每个“半”辐射加热器组件布置在其回缩腔中。所描述的IR平面辐射器用作辐射加热器，其包括可强制发光的金属膜作为热元件。辐射加热器未激活。支撑承载板连同被固定保持的三维基材的工作台被移动到其下止点。压力罩连同继续保持层材料件的运输框架移动到下止点；层材料件放置在中间框架上并呈现水平取向。提供了一种布置，其中层材料件夹紧在压力罩和模具槽之间并且将压力罩内腔与槽内腔气密地隔离。
压力罩内腔通过柔性的大容量真空软管和控制器件连接在较小的真空容器上。槽内腔通过大容量真空导体和控制器件与较大的真空容器相连；在此也可以设置两个真空容器。通过真空泵将真空容器预先抽真空至约5kPa(约40托)的残余压力。通过调节控制器件，压力罩内腔和槽内腔分别与相关联的抽空容器连接。在槽内腔中设置大约10kPa(大约80托)的压力介质压力。在压力罩内腔设定稍小的压力介质压力。
布置在下降的工作台上的三维基材距离被夹紧的层材料约400mm。两个“半”辐射加热器组件被移入由此提供的自由间隙中，从而形成一个几乎、但不完全填充模具槽横截面的辐射加热器组件。辐射加热器激活；向上辐射的辐射加热器以几乎最大功率运行；向下辐射的辐射加热器以降低的功率运行。在约25秒后，借助于辐射加热器高温计在层材料表面上测量到大约180℃的温度。粘结剂层已被加热超过其活化温度。三维基材表面达到约80℃的温度。辐射加热器停用并且“半”辐射加热器组件移回到它们各自的回缩腔中。
在两个内腔保持降低的压力介质压力的同时，工作台缓慢提升直至达到其上止点。三维基材穿透被夹紧的层材料的平面并将层材料带动成帐篷形状的。活化的胶合层接触热的三维基材表面并且与其反应并结合。为了有利的成型，加热的层材料逐渐且温和地施加到热的三维基材表面上。
在工作台达到其上止点之后，在槽内腔中继续维持降低的压力介质压力，并且压力罩内腔首先利用周围的环境大气压力进风并随后装载压力介质压力为12巴的压缩空气。热的层材料紧密且精确地成型到三维基材的轮廓上并且被压靠，并且被施加到承载板的自由表面上。高压力介质压力保持约12秒以获得粘结连接的良好附着。紧接着槽内腔进风，并且压力罩内腔被排气；在这两个内腔中都调节到环境大气压力。因此，所形成的层材料和三维基材也被冷却到低于粘结剂的活化温度并且进行至少另外10秒的冷却。
此后，压力罩和仍然与其连接的运输框架升起。来自运输框架的吸力将层材料边缘没有残余地与中间框架上的贴靠面分离。压力罩的进一步提升将运输框架与层材料边缘分离。提升和枢转臂的激活将承载板提升到中间框架的水平之上并且最终将带有被覆层的产品的承载板移出模具。自带有待覆层的三维基材的承载板已被引入到模具中以来，已过去大约52秒的时间段。
带有突出的层材料的被覆层的三维基材与承载板分离。可以将由此获得的产品通过五轴铣削机器人切割和加工。或者，可以通过移动的激光束切断突出的层材料。结构化的膜由此平滑地贴靠在获得的被覆层体上，并且无干扰地贴靠在被覆层体的上侧的凹腔上。结构化的膜也包封环绕条，进入条上的环绕槽中并且对其加衬并且牢固附着在该条的端面上。在被覆层体的上侧上和在其凹腔上没有发现结构化膜的结构的扭曲。
示例2：
基本上重复根据示例1的方法。与此不同的是，使用由上述结构化膜制成的裁剪件，其在其整个贴靠侧上全面地设有由相同粘结剂制成的干燥层。这种裁剪件的尺寸基本上与三维基材上的可覆盖表面相对应。该裁剪件可以通过可无残留物地移除的粘合胶粘合在一片转印膜上。使用层厚度为300μm的标准PP膜作为转印膜。转印膜的尺寸使得它可以夹紧在压力罩上的运输框架和模具槽上的中间框架之间。
在上述规定的条件下进行抽真空、加热、用高压压力流体加载、随后进风和排气、冷却产品并将产品移出模具。在产品上，被覆层体包括一个宽度约2-4mm的多余结构膜的边缘条。该边缘条可以轻松移除。在去除转印膜后，获得与根据示例1的产品相对应的产品。然而使用了明显少量的结构化膜。

Claims (25)

1.一种用于制造利用层材料(10)覆层的三维基材(9)的方法，包括以下方法步骤：
在模具(20)中，
-该模具包括位置固定地设置的下半模，该下半模包括模具槽(60)，所述模具槽包围模具槽内腔(65)，在所述模具槽内腔中安装可下降的工作台(80)，并且
-该模具包括上半模，该上半模具有包围内腔(55)的压力罩(50)，该压力罩能够相对于模具槽(60)占据相邻的闭合位置并且能够占据与该闭合位置隔开距离的提升的释放位置，
并且在该压力罩释放位置中，
-将待被覆层的三维基材(3)引入到模具中并且将三维基材固定到模具槽(60)中的可下降的工作台(80)上，而后工作台下降至其下止点，并且此外
-将单层或多层的、最初平坦的、具有可见侧和相对置的利用可活化的粘结剂进行涂层的贴靠侧的层材料(10)或设有由这样的层材料构成的裁剪件的柔性的转印膜设置在压力罩(50)的环绕的边缘(58)上或与该环绕的边缘相邻地设置，并且
在压力罩的闭合位置中提供一种布置，
-在该布置中所述层材料(10)或所述转印膜将位于这两个半模中的内腔(55、65)气密地彼此分离，并且
-在模具槽内腔(65)中设定小于或等于30kPa的压力介质压力，
-在压力罩内腔(55)中首先设定小于或等于30kPa的压力介质压力，并且以后通过引入流体压力介质、特别是压缩空气而调节到2bar至18bar的压力介质压力，并且
-在这两个模具内腔(55、65)中存在小于或等于30kPa的压力介质压力期间，加热层材料(10)，并且
-将被加热的层材料(10)经由粘结剂层施加和覆层到三维基材(3)上，并且
最后在这两个模具内腔(55、65)中调节到环境大气压力，将这两个半模彼此分离，提升压力罩(50)，并且从模具槽内腔(65)中取出利用层材料(10)覆层的三维基材(9)并且根据需要进行加工，
其特征在于：
在模具槽(60)处构成用于至少一个可移动地保持的辐射加热器组件(100、102、104)的至少一个回缩腔(67'、67”)，所述辐射加热器组件配备可被激活的向上辐射的辐射加热器(115)和可被激活的向下辐射的辐射加热器(118)，并且
为了加热层材料(10)，将辐射加热器组件(100、102、104)在压力罩的闭合位置中并且在模具槽内腔中的压力介质压力设定为小于或等于30kPa之后从其回缩腔(67'、67”)移入位于层材料(10)和待覆层的三维基材(3)之间的间隙(90)中；并且
借助于被激活的向上辐射的辐射加热器(115)针对性地加热层材料(10)并且活化位于层材料贴靠侧上的粘结剂；并且
借助于被激活的向下辐射的辐射加热器(118)针对性地加热待覆层的三维基材(3)的表面；并且
在完成该热处理之后，将辐射加热器组件(100、102、104)重新移回到其回缩腔(67'、67”)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可被激活的向上辐射的辐射加热器(115)和所述可被激活的向下辐射的辐射加热器(118)位于至少一个水平或基本上水平地定向的辐射加热器组件(100、102、104)上，所述辐射加热器组件从至少一个布置在模具槽(60)处的且水平或基本上水平地定向的回缩腔(60)移入位于层材料(10)和待覆层的三维基材(3)之间的间隙(90)中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在完成所述热处理之后并且在辐射加热器组件(100、102、104)移回到其回缩腔(67'、67”)中之后，将工作台(80)提升直至其上止点，其中三维基材(3)穿过层材料平面并且将被加热的层材料(10)引导成帐篷状的，与此同时在压力罩内腔(55)中维持小于或等于30kPa的压力介质压力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在工作台(80)已经到达其上止点之后，将流体压力介质、特别是压缩空气引入到压力罩内腔(55)中，以便在压力罩内腔(55)中调节到2-18巴的压力介质压力。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在压力罩内腔(55)中的压力介质压力下降到环境大气压力之前，将2-18巴的压力介质压力保持至少2秒。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，使用由能在注塑成型中被处理的热塑性塑料制成的三维基材(3)，所述热塑性塑料选自一个组，该组包括：聚酰胺(PA)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-三元共聚物(ABS)；丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯-三元共聚物(ASA)；聚甲醛(POM)；聚氯乙烯(PVC)；和聚芳砜(PSU)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，使用这样的层材料(10)，所述层材料构造成一层或多层的并且包括至少一个塑料膜，所述塑料膜由热塑性塑料制成，所述热塑性塑料选自一个组，该组包括：基于联苯酚的聚碳酸酯或共聚碳酸酯；聚或共聚丙烯酸酯；聚或共聚甲基丙烯酸酯；具有苯乙烯的聚合物或共聚物，在此特别是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-聚合物；热塑性聚氨酯；聚烯烃；对苯二甲酸的缩聚物或共缩聚物；聚酯、如(烷基)对苯二酸酯或(烷基)环烷酸脂；此外上述材料的混合物或共混物。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使用具有200至1000μm的层厚度、特别是50至500μm的层厚度的塑料膜。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，使用这样的塑料膜，该塑料膜在背离三维基材(3)的可见侧上具有结构化表面。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，使用可热活化的粘结剂或辐射固化的粘结剂或可热活化且辐射固化的粘结剂作为可活化的粘结剂。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，使用活化温度在60℃-140℃、特别是75℃-130℃范围内的可热活化的粘结剂。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，
将由层材料(10)制成的与三维基材(3)相配的裁剪件放置在转印膜上；
仅仅将设有层材料裁剪件的所述转印膜夹紧在压力罩(50)和模具槽(60)之间，使得将压力罩内腔(55)与模具槽内腔(65)气密地分离；并且
在加载处于2-18巴的压力介质压力下的流体压力介质时，该压力流体冲击转印膜并且使得转印膜和层材料裁剪件一起变形；
位于转印膜上的层材料裁剪件被展开到三维基材(3)上。
13.一种用于制造利用层材料(10)覆层的三维基材(9)的设备，所述设备包括：
模具(20)，该模具包括：
-位置固定地设置的下半模，该下半模包括模具槽(60)，所述模具槽包围模具槽内腔(65)，在所述模具槽内腔中安装可下降的工作台(80)，和
-上半模，该上半模具有包围内腔(55)的压力罩(50)，该压力罩能够相对于模具槽(60)占据相邻的闭合位置并且能够占据与该闭合位置隔开距离的提升的释放位置，并且
在该压力罩释放位置中，
-待被覆层的三维基材(3)能够被引入到模具中并且能被固定在模具槽(60)中的可下降的工作台(80)上，而后工作台能够下降至其下止点，并且此外
-单层或多层的、最初平坦的、具有可见侧和相对置的利用可活化的粘结剂进行涂层的贴靠侧的柔性的层材料(10)或设有由这样的层材料(10)构成的裁剪件的柔性的转印膜能够设置在压力罩(50)的环绕密封面(58)上或与该环绕密封面相邻地设置，并且
在压力罩的闭合位置中能够提供一种布置，
-在该布置中所述层材料(10)或所述转印膜将位于这两个半模中的内腔(55、65)气密地彼此分离，并且
-在模具槽内腔(65)中能够设定小于或等于30kPa的压力介质压力，
-在压力罩内腔(55)中能够首先设定小于或等于30kPa的压力介质压力，并且以后能够通过引入流体压力介质、特别是压缩空气而调节到2bar至18bar的压力介质压力，并且
-在这两个模具内腔(55、65)中存在小于或等于30kPa的压力介质压力期间，层材料(10)能够被加热，并且
-被加热的层材料(10)能够经由粘结剂层被施加和覆层到三维基材上，并且
在这两个模具内腔(55、65)中重新调节到环境大气压力之后，压力罩(50)与模具槽(60)分离，压力罩(50)被提升，并且利用层材料(10)覆层的三维基材(9)从模具槽内腔(65)中取出并且根据需要被加工，
其特征在于：
在模具槽(60)处构成用于至少一个可移动地保持的辐射加热器组件(100、102、104)的至少一个回缩腔(67'、67”)，所述辐射加热器组件配备可被激活的向上辐射的辐射加热器(115)和可被激活的向下辐射的辐射加热器(118)，并且
为了加热层材料(10)，辐射加热器组件(100、102、104)能够在压力罩的闭合位置中并且在模具槽内腔(65)中的压力介质压力设定为小于或等于30kPa之后从其回缩腔(67'、67”)移入位于层材料(10)和三维基材(3)之间的间隙(90)中；并且
借助于被激活的向上辐射的辐射加热器(115)针对性地加热层材料(10)并且活化位于层材料贴靠侧上的粘结剂；并且
借助于被激活的向下辐射的辐射加热器(118)针对性地加热三维基材(3)的表面；并且
在完成该热处理之后，辐射加热器组件(100、102、104)能够重新移回到其回缩腔(67'、67”)中。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，在所述模具槽(60)处构成至少一个水平或基本上水平地定向的回缩腔(67'、67”)用于至少一个可移动地保持的且水平或基本上水平地定向的辐射加热器组件(100、102、104)，所述辐射加热器组件配备有可被激活的向上辐射的辐射加热器(115)和可被激活的向下辐射的辐射加热器(118)。
15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，在所述模具槽(60)的两个相对置的侧壁(62'、62”)上分别附接一个相应的箱体(66'或66”)，所述箱体分别限定一个用于可移动地保持的“半”辐射加热器组件(102、104)的回缩腔(67'、67”)，并且这些“半”辐射加热器组件(102、104)在移入槽内腔(65)中之后形成所述辐射加热器组件(100)。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，在所述模具槽(60)的两个相对置的侧壁(62'、62”)上分别附接一个水平或基本上水平定向的箱体(66'或66”)，所述箱体分别限定一个用于可移动地保持的“半”辐射加热器组件(102、104)的水平或基本上水平定向的回缩腔(67'或67”)，并且这些“半”辐射加热器组件(102、104)在移入槽内腔(65)中之后形成一个水平或基本上水平定向的辐射加热器组件(100)。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的设备，其特征在于，所述辐射加热器组件(100、102、104)包括载体(112)，在所述载体的上侧(114)上设置可被激活的向上辐射的辐射加热器(115)和附加地可被激活的向上辐射的UV辐射器(119)。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的设备，其特征在于，IR平面辐射器用作辐射加热器，该IR平面辐射器的加热元件包括多个平行并排设置的且形成连续导体的由耐热金属膜制成的带，当电流流过时金属膜能够被强制发光并且达到高达大约800℃的温度，其中发射在2.6μm到9.6μm的波长范围中的中等波长至长波长的IR辐射。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的设备，其特征在于，所述可下降的工作台(80)包括大约400mm×200mm至大约1000mm×500mm的矩形工作台面、特别是尺寸为大约540mm×大约360mm至大约800mm×大约600mm的矩形工作台面。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的设备，其特征在于，存在用于合适切割的件式的层材料(10)或者说层材料件(10)的运输装置(120)，所述运输装置包括：
料匣(122)，该料匣准备好所述层材料件(10)的库存；
能移动到料匣(122)上方的运输框架(128)，该运输框架借助于抽吸力提升和牢固保持最上部的层材料件(10)，
保持层材料件(10)的该运输框架(128)能够移动到处于其上止点的压力罩(50)下方并且能够在那里贴靠到压力罩(50)上的环绕密封面(58)上，并且
当压力罩(50)下降时，贴靠在压力罩(50)上的运输框架(58)继续牢固保持层材料件(10)。
21.根据权利要求13至20中任一项所述的设备，其特征在于，存在用于待覆层的三维基材(3)的运输路径(150)：
-所述运输路径包括固定安装在模具槽(60)上的并且配备有线性装置的导轨(152)，至少一个滑座(154、156)能沿着所述导轨移动，所述滑座将运输板(155、157)从放置站(160)运送到保持站(163)以及将运输板(155、157)从保持站(163)运送到取出站(165)；
-在放置站中承载板(168)能够被放置到位于那里的运输板(155)上，该承载板牢固保持一个待覆层的三维基材(3)或多个待覆层的三维基材(3)；
安装在可移动的滑座(74'，74“)上的提升和枢转臂(75)将位于保持站(163)中的且牢固保持一个或多个待覆层的三维基材(3)的承载板(168)从所述保持站(163)输送到位于被提升的压力罩(50)下方的位置中并且在模具槽(60)上的中间框架(70)上的切口(72)内放置在处于其上止点的工作台(80)的工作台板(82)上；并且
在取出站(165)中取出被覆层的产品。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述承载板(168)由稳定耐用的塑料材料制成，承载板利用脱模剂、例如进行涂层，承载板具有多边形、例如矩形表面，并且在该多边形表面的角部区域中存在磁响应材料、例如软铁。
23.根据权利要求21或22所述的设备，其特征在于，提升和枢转臂(75)用于将牢固保持待覆层的一个或多个三维基材(3)的承载板(168)从保持站(163)运送到在被提升的压力罩(50)下方的位置中，在所述提升和枢转臂的自由端上安装可被激活的电磁铁(76)，所述电磁铁能够接触所述承载板(168)的角部区域；并且所述承载板(168)通过所述电磁铁(76)的激活被提升。
24.根据权利要求13至23中任一项所述的设备，其特征在于，处于其下止点中的所述压力罩(50)能够借助于锁销(52'、52”、56'、56”)被锁定在框架(77'，77”)上，所述锁销安装在所述压力罩(50)上且能通过马达调整，所述框架与模具槽(60)刚性连接并且由实心的钢板制成。
25.根据权利要求13至24中任一项所述的设备，其特征在于，双肘杆装置(130)用于将压力罩(50)从其下止点提升到其上止点，所述双肘杆装置包括两个分别配备单独的驱动装置(132、134)的肘杆(131、133)；并且通过锁止一个肘杆(131)并且激活另一个肘杆(133)，所述压力罩(50)能枢转到维护位置，在所述维护位置中压力罩(50)的边缘处的环绕密封面(58)基本上竖直定向。
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