DE102012022296A1

DE102012022296A1 - Verfahren zur Herstellung eines vorderseitig galvanisch beschichteten Bedien-, Dekor- oder Anzeigeelements mit nicht beschichteten Bereichen

Info

Publication number: DE102012022296A1
Application number: DE201210022296
Authority: DE
Inventors: Berthold Esders
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines vorderseitig galvanisch beschichteten Bedien-, Dekor- oder Anzeigeelements mit nicht beschichteten Bereichen, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Fertigen eines Grundkörpers aus einem transparenten oder transluzenten galvanisierbaren Kunststoffmaterial mit einer Vorderseite und einer Rückseite, b) Abdecken oder Abschirmen eines Bereichs der Rückseite zur Vermeidung einer galvanischen Beschichtung in dem Bereich; c) Aufbringen einer Maskierung auf der Vorderseite mittels einer Kunststoffschicht parallel zum vorgenannten Bereich, d) Halten und Kontaktieren des Grundkörpers an der Oberfläche des galvanisierfähigen Materials, wobei das Kontaktieren außerhalb des Bereichs und der Maskierung erfolgt; e) chemisches und optional galvanisches Vorbehandeln des Grundkörpers nach einem an sich bekannten Verfahren (kolloidales oder ionogenes Verfahren, oder durch Direktmetallisierung) zur Erzeugung einer dünnschichtigen Metallschicht außerhalb des Bereichs und galvanisches Fertigstellen der metallischen Oberflächenbeschichtung, wobei im Verfahrensschritt c) der Kunststoff mittels einer prozessorgesteuerten Schmelzvorrichtung aufgebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Verfahrensschritten. Ein solches Verfahren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 015 625 A1 bekannt.
Insbesondere die Automobilindustrie setzt immer mehr Echtmaterialien als Oberflächenmaterial ein, welche aber auch zum Teil beleuchtet werden. Speziell bei Tasten innerhalb von Schalterfeldern oder auch bei Einzelschaltern kommen galvanisierte Metalloberflächen zur Anwendung, welche über Aussparungen verfügen, durch die Licht für Funktions- und Ambientbeleuchtung geführt wird.
Diesbezüglich sind Tasten bekannt, die im Zweikomponentenverfahren hergestellt werden. Dabei wird ein Grundkörper zum Beispiel aus Polycarbonat (PC) gespritzt, der zur Sichtseite Erhebungen aufweist, die den darzustellenden Symbolen oder Freimachungen entsprechen. Danach wird dieser Grundkörper mit einer zweiten Komponente aus einem galvanisierfähigem Material, wie beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder PC/ABS überspritzt, wobei die Stirnflächen der Erhebungen von der Überspritzung freibleiben. Ein Spritzen eines Vorspritzling aus PC/ABS oder Styrol oder ein Hinterspritzen mit PC ist ebenso möglich. Nach dieser Vorbehandlung wird das Bauteil durch einen Galvanikprozess gefahren. Hierbei scheiden sich Metallschichten nur auf dem galvanisierfähigen Material ab, nicht aber auf dem Polycarbonatkörper.
In einem anderen Verfahren, das in der deutschen Patentschrift DE 102 08 674 B4 beschrieben ist, wird ein Vorspritzling aus Polycarbonat mit einem galvanisierfähigen Material wie PC/ABS oder ABS überspritzt und dann durch einen Galvanikprozess vernickelt. Anschließend wird mittels eines Lasers die Nickelschicht dort entfernt, wo Symbole oder Freimachungen vorgesehen sind. Danach wird der Galvanikprozess mit einer Verchromung fortgesetzt. Dort wo kein Nickel mehr verblieben ist, wird auch keine Chromschicht aufgebaut. Dadurch ist das Material in den unbeschichteten Bereichen durchleuchtfähig.
Neben dem Lasern, als ein Material abtragendes Verfahren wird in der bereits zuvor genannten DE 10 2007 015 625 A1 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die freizustellenden oder freizuhaltenden Bereiche durch ein additives Verfahren erzeugt werden. Hierbei werden freizustellende Bereiche mittels eines Lacks, der durch ein Druckverfahren aufgebracht wird, freigehalten. Als konkretes Druckverfahren ist hierbei das Siebdruckverfahren genannt.
Solche klassischen Druckverfahren sind relativ teuer in der Einrichtung und wenig flexibel, wenn Formteile mit unterschiedlichen Symboldarstellungen gewünscht sind. Daher sind solche Druckverfahren nur für in hohen Stückzahlen zu fertigende Gegenstände wirtschaftlich einsetzbar.
Es stellte sich daher die Aufgabe, dieses Verfahren dahingehend zu verbessern, dass es besonders kostengünstig und flexibel einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Maskierung durch eine Kunststoffschicht erfolgt, die mittels einer prozessorgesteuerten Schmelzvorrichtung aufgebracht wird.
Als prozessorgesteuerte Schmelzvorrichtung dient vorzugsweise ein prozessorgesteuerter Kunststoffdrucker. Derartige Kunststoffdrucker werden bisher für das unter der Bezeichnung FDM (Fused Deposition Modeling, deutsch: Schmelzschichtung) bekannte Fertigungsverfahren aus dem Bereich des Rapid Prototyping eingesetzt, mit dem ein Werkstück schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff aufgebaut wird.
Vorteilhafterweise können dabei auch mehrere Kunststoffkomponenten verarbeitet werden, da Kunststoffdrucker im Allgemeinen mehrere Druckköpfe aufweisen, die mit unterschiedlichen Kunststoffen und speziell auch mit unterschiedlich eingefärbten Kunststoffen versorgt werden können.
Das vorgeschlagene Verfahren ist äußerst flexibel, da die Form der aufzubringenden Kunststoffbeschichtung allein durch eine Software vorgegeben wird und daher ohne eine Unterbrechung des Druckvorgangs von einem zu bedruckenden Werkstück zum anderen geändert werden kann. Damit entfallen auch kostenaufwändige Umrüstzeiten, die bei konventionellen Drucktechniken zum Austauschen der Druckformen erforderlich sind.
Der bzw. die Druckköpfe des Kunststoffdruckers weisen Heizelementen auf, die einen oder auch mehrere verschiedene Kunststoffe verflüssigen, durch eine Düsenanordnung pressen, und mit hoher Auflösung zur Erzeugung einer graphischen Darstellung auf eine Oberfläche aufschmelzen.
Das Kunststoffdrucken benötigt vorteilhafterweise keine zusätzlichen Aushärtemechanismen, weil der Druck nach dem Erstarren sofort über seine materialspezifischen Eigenschaften verfügt. Das Verfahren ist sehr präzise und ermöglicht die Erstellung grober bis feinster Symbolik. Durch ein- oder zweidimensionale Relativbewegungen zwischen dem Druckkopf und dem zu bedruckenden Grundkörper können auch größere Flächen mit einer graphisch strukturierten Kunststoffbeschichtung versehen werden. Dabei können sowohl einfache Flächen als auch Symboldarstellungen ausgedruckt werden.
Die Art der Bedruckung ist auf Grund des Digitaldruckprozesses sehr flexibel vorgebbar. Jede in der Steuervorrichtung des Kunststoffdruckers gespeicherte Schriftart und Schriftgröße kann verwendet werden. Auch die Ausbringung von dreidimensionalen Symboldarstellungen ist problemlos möglich.
Mittels Kunststoffdruck können sowohl unifarbene als auch transparente Oberflächen hergestellt werden. Je nach gewünschter Farbwirkung können sowohl durchgefärbte als auch semitransparente Kunststoffe eingesetzt werden. Damit werden auch Höhenanpassungen an die Schichtdicke der abschließend aufzubringenden metallischen Oberflächenbeschichtung (beispielsweise Verchromung) möglich.
Zu metallisierende Ausführungsvarianten werden danach durch einen Galvanikprozess geführt, in dem die Bauteile gebeizt und metallisiert, also vorzugsweise vernickelt, verkupfert und verchromt werden. Die Kunststoffbedruckten Bereiche werden nicht durch den Beizprozess angegriffen. Dadurch bauen sich in den bedruckten Bereichen im Galvanikprozess keine metallischen Schichten auf. Sofern die hierbei verwendeten Kunststoffe transluzent bzw. transparent sind, sind diese durchleuchtfähig.
Vorteilhaft ist auch, dass keine Teile aus dem Galvanikprozess entnommen werden müssen, um diese zu lasern oder andersartig von einer Nickelschicht zu befreien. Es können größere Schriftbreiten oder Bereiche freigestellt werden, was beim Lasern auf Grund der geringen Abtragsraten sehr lange dauern würde. Das gleiche gilt für einen Zweikomponentenprozess, wobei hier keine komplexen Werkzeuge mit Freistellungen oder Schiebern erstellt werden müssen.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass durch dieses Verfahren vertikale Vias (Öffnungen, Bohrungen) eingebracht werden. Hierzu wird beispielsweise in einen ersten schritt eine Symbolik zum Beispiel ein O in einem Teilabschnitt nicht bedruckt. Je nach Größe des Teilabschnitts wird gegebenenfalls eine Unterkonstruktion mit einem Werkstoff erzeugt, der die restliche Kontur des Symbols O schließt. Danach wird eine weitere Schicht aufgebracht, die nun das komplette O darstellt. Sofern der freigelassene Abschnitt so groß war, das eine Stützkonstruktion notwendig ist, wird diese in einem anschließenden Wasserreinigungsprozess herausgewaschen. Diese „Brücke” ist in der direkten Ansicht nicht erkennbar. Wird dieses Bauteil nun in einen konventionellen Galvanikprozess überführt, ergibt sich eine elektrische Verbindung, weil die vorgeschalteten Elektrolytbäder innerhalb dieser Öffnungen eine elektrisch leitfähige Verbindung aufbauen. Die nachfolgenden Galvanikbäder scheiden dort wo eine elektrische Verbindung aufgebaut wurde entsprechende Metallschichten ab. Somit ist rein äußerlich ein geschlossenes Symbol sichtbar.
Insgesamt ist das vorgeschlagene Herstellungsverfahren sehr kostengünstig, weil im Vergleich zu bekannten Verfahren deutlich weniger manuelle Tätigkeiten notwendig sind. Bei bekannten Verfahren werden etwa die Bauteile aus dem unterbrochenen Galvanikprozess herausgefahren, von den Gestellen demontiert, gelasert und anschließend wieder auf das Gestell montiert. Danach werden die Bauteile zurück in den Galvanikprozess geführt und weiter behandelt. Solche Schritte entfallen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren komplett.
Weiterhin gibt es die Möglichkeit die Bedruckungsprozesse für Fertigteile unmittelbar nach dem Spritzprozess durchzuführen. Die Bauteile können somit in den Kunststoffdrucker manuell oder automatisch eingelegt werden. Diese können bedruckt und danach in einer Verpackung zum Galvaniseur transportiert werden.
Sofern höchst präzise Symbollagen oder Konturschärfen gefordert werden, besteht die Möglichkeit, den bedruckten Bereich in den Randbereichen mittels eines Laserabtragsverfahrens zu glätten. Dieser Vorgang kann auch vor der Galvanisierung durchgeführt werden. Da hierbei nur die Konturen und nicht die Flächen bearbeitet werden, ist dieser Prozessschritt von Zeitaufwand her unbedeutend, trägt aber zur höheren Präzision bei.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007015625 A1 [0001, 0005]
DE 10208674 B4 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines vorderseitig galvanisch beschichteten Bedien-, Dekor- oder Anzeigeelements mit nicht beschichteten Bereichen, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Fertigen eines Grundkörpers aus einem transparenten oder transluzenten oder eingefärbten galvanisierbaren Kunststoffmaterial mit einer Vorderseite und einer Rückseite, b) Abdecken oder Abschirmen eines Bereichs der Rückseite zur Vermeidung einer galvanischen Beschichtung in dem Bereich; c) Aufbringen einer Maskierung auf der Vorderseite parallel zum vorgenannten Bereich, d) Halten und Kontaktieren des Grundkörpers an der Oberfläche des galvanisierfähigen Materials, wobei das Kontaktieren außerhalb des Bereichs und der Maskierung erfolgt, e) chemisches und optional galvanisches Vorbehandeln des Grundkörpers nach einem an sich bekannten Verfahren (kolloidales oder ionogenes Verfahren, oder durch Direktmetallisierung) zur Erzeugung einer dünnschichtigen Metallschicht außerhalb des Bereichs und galvanisches Fertigstellen der metallischen Oberflächenbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierung durch eine Kunststoffschicht erfolgt, die mittels einer prozessorgesteuerten Schmelzvorrichtung aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdecken oder Abschirmen mit einem Kunststoff erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdecken oder Abschirmen durch eine Hinterspritzung mit einem nicht galvanisierfähigen Kunststoff erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schmelzvorrichtung mechanische Komponenten eines Tintenstrahldruckers aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzvorrichtung durch einen Personal Computer gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper durch eine mit einem Kunststoff hinterspritzte galvanisierfähige Folie ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie durch einen Tiefziehprozess verformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen mehrschichtigen Aufbau Öffnungen erzeugt werden, durch die eine Querkontaktierung ermöglicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Randbereiche der Kunststoffschicht mittels eines Laserabtragsverfahrens geglättet werden.